扭子水電站發電機定子線圈電腐蝕處理

張 超

（甘肅電投大容電力有限責任公司，甘肅 蘭州 730000）

1 概述

扭子水電站位于甘南藏族自治州卓尼縣城上游約20 km處的洮河干流上，距蘭州市約360 km壩址、廠房處有岷麻公路通過，對外交通便利。廠房內安裝有3臺單機容量為10 MW軸流轉槳式水輪發電機組，年利用小時數為4 524 h，平均年發電量13 572 kW·h。電站出線電壓為一回110 kV，接入110 kV臨潭開關站。電站為低壩隧洞引水式水電站。

技術參數如下：

水輪機型號：ZZA834-LJ-260

額定出力：10.43 MW

最大出力：12.8 MW

額定轉速：250 r/min

額定流量：45.63 m3/s

額定水頭：25 m

飛逸轉速（協聯工況）：560 r/min

發電機型號：SF10-24/4520

額定容量12.5 MVA

額定功率：10 MW

最大功率：12.5 MW

額定電壓：10.5 kV

額定電流：687.3 A

額定功率因數：0.8（滯后）

勵磁電壓：151 V

勵磁電流：510 A

絕緣等級：F/F

定子繞組連接方式：YY

2 發電機定子繞組電腐蝕處理的實施背景

扭子電站3臺發電機在2014年度檢修中發現均存在不同程度的電腐蝕和定子槽楔松動現象，遂決定于2015年通過機組大修來消除此缺陷。

2.1 電腐蝕

電腐蝕是指發電機槽內、定子線棒表面和槽壁之間，由于失去電接觸而產生高能電容性放電，這種高能量的電容性放電所產生的加速電子，對定子線棒表面產生熱和機械作用，同時，放電使空氣電離而產生臭氧及氮的化合物，這些化合物與氣隙內的水分發生化學作用，因而引起線棒的表面防暈層、主絕緣、槽楔和墊條出現燒損和腐蝕的現象，輕則變色，重則防暈層變酥，主絕緣出線麻坑，這種現象統稱為電腐蝕。

2.2 電腐蝕的種類

發電機定子線圈的電腐蝕現象，主要有兩種：一類是從線圈外部主絕緣開始向內部的腐蝕損壞，通常稱為外腐蝕，油污長期浸泡及線棒過橋相互緊貼易造成外腐蝕，外腐蝕蝕損情況較嚴重，腐蝕速度也較快，腐蝕的程度可分為三類：1）輕微腐蝕：線棒防暈層外有一層白霜；2）較重腐蝕：線棒防暈層呈灰白色并且有蜂窩狀麻點：3）嚴重腐蝕：線棒防暈層大部分或全部變酥，有的甚至完全脫落，主絕緣外露。

另一種是從線圈內部絕緣開始向外腐蝕損壞，通常稱為內腐蝕。絕緣間存在間隙是產生內腐蝕的主要原因。一般需削去防暈層后才看見。腐蝕程度也可分為三類：1）輕微腐蝕：線棒防暈層和主絕緣表面有小白斑；2）較重腐蝕：線棒防暈層表面和主絕緣外表呈黃白色；3）嚴重腐蝕：線棒防暈層內表面和主絕緣外表面一片白色，有大量白色粉末。

2.3 電腐蝕形成的原因及危害

2.3.1 電腐蝕產生的原因

扭子電站定子線圈端部的電腐蝕，經過檢查分析，主要產生的原因如下：

1）定子相間引出線根部絕緣包扎厚度（或絕緣搭接長度）不夠，或相間引出線根部距離太小，致使機組運行時，相間引出線根部產生相間電壓差，而引起放電性外電腐蝕，當有碳粉、油脂等介質飄入后，自然造成部分定子線圈上端部出現炭化黑點；

2）線圈綁繩、收縮帶、無維帶等存在部分綁扎松脫以及部分繩頭未剪凈，致使線圈出現尖端靜電放電腐蝕現象。

3）發電機上導甩油比較嚴重，對發電機定子造成了嚴重的污染，從而造成線棒受油污長期浸泡，使得線棒表面絕緣漆溶解脫落，而電腐蝕部位主要集中在發電機定子出線處，電位相對較高，從而產生了電暈。電暈使空氣中的氧電離而產生臭氧，產生的臭氧與氮氣結合生成了硝酸根，從而腐蝕線棒，這樣在線棒表面的接觸電阻會越來越大，使得電暈面積不斷擴大，產生電腐蝕。

4）線棒過橋相互緊貼，由于廠家對線棒整形不到位，造成我站部分定子線棒過橋相互緊貼，在電磁力作用下低頻振動，磨損線棒絕緣，從而產生了電暈造成電腐蝕。

5）絕緣間存在間隙。由于制造工藝等問題，造成線棒絕緣間存在間隙，間隙相當于一個等效電容，并且間隙間可能有某點接觸，從而存在接觸電阻，間隙間接觸電阻較大，電壓增大，電場強度升高擊穿間隙產生高度電容性放電。這種高能量的電容性放電所產生的加速電子，會對定子線棒表面產生熱和機械的作用，同時放電使空氣電離而產生臭氧及氮的化合物，這些化合物于氣隙內的水分發生化學反應，呈酸堿性，因而引起線棒的電腐蝕的現象。而線棒在包裹絕緣前表面未清理干凈，以及絕緣層間未刷絕緣漆或漆未浸透都會在絕緣層間形成間隙。

2.3.2 電腐蝕的危害

電腐蝕會引起線棒的表面防暈層、主絕緣和電橋出線燒毀和腐蝕的現象，輕則變色，重則防暈層變酥，造成主絕緣損壞從而發生線棒擊穿事故。

電腐蝕情況見圖1、圖2。

圖1 繞組端部電腐蝕點

圖2 槽楔松動下沉

3 實施過程

3.1 解決問題的方案

針對電站檢查發現電腐蝕點及槽楔下沉較嚴重的缺陷，決定對機組進行A級檢修，制定檢修處理工藝流程，對發電機定子繞組存在的電腐蝕及槽楔下沉缺陷進行徹底處理。

3.2 工藝方法

1）對定子線圈整個端部絕緣包扎部位特別是相間部位進行自檢，凡是存在絕緣包扎（或絕緣搭接長度）不到位或相間引出線根部距離太小的部位，特別是有放電腐蝕炭黑現象的部位，均需做上詳細記號標識。

2）根據線圈絕緣規范要求，對每處炭黑部位進行表面清理或刮剝，注意拆除時不能損壞導線，并把拆除部位兩邊絕緣削成坡口，用酒精將拆除部位擦洗干凈，直至炭黑消除。

3）對炭黑部位的清除，絕對不能傷及到線圈絕緣主體，一定是表面清理。用2 500 V搖表（手動、電動均可）對原炭黑部位和同相線圈（或機座）進行絕緣檢查，其絕緣值應穩定。若表針晃動，則需進一步清理，直至滿足表針穩定為止。

4）對相間引出線根部距離太小的部位，進行調整。

5）按照線圈絕緣規范要求，對絕緣包扎不到位以及有放電腐蝕炭黑現象（已清理）部位進行消缺，補包絕緣及無緯帶。待處理部位完全烘干后，噴涂防電暈漆，噴涂時應注意厚薄均勻，避免影響散熱效果。

6）完成線圈綁繩、收縮帶、無緯帶等存在部分綁扎松脫以及部分繩頭未剪凈，致使線圈出現尖端放電腐蝕現象。

7）按照裝配工藝要求，對綁扎松脫部位返工重新綁（包）扎，剪去未剪凈的所有繩頭。

8）對所有消缺部位的綁繩、無緯帶涂膠，噴涂防電暈漆。

4 實施效果

在發電機轉子吊出后，經全面檢查發現：1號機組存在電腐蝕點16處，定子槽楔松動下沉184槽；2號機組電腐蝕點14處，定子槽楔松動下沉186槽；3號機組發現電腐蝕點18處，定子槽楔松動下沉190槽。經過處理后，取得了良好的效果，后經過1年的運行，檢查發現，處理后的繞組端部再未見到電腐蝕點，通過對墊條的更換及槽楔的處理，槽楔未見下沉，機組存在的隱患得到了有效的處理。

5 防止電腐蝕的措施

1）保證線棒尺寸和定子槽尺寸緊密配合，可在線棒入槽后在側面塞半導體墊條，使線棒表面防暈層和槽壁保持良好的接觸；

2）槽內采用半導體墊條，提高防暈性能；

3）選用適當系數的半導體漆噴于定子槽內，并保證定子鐵心的其他性能符合技術要求；

4）定子槽楔要壓緊，可將長槽楔改為短槽楔；

5）提高半導體漆的性能，選用附著能力強的半導體漆。