金屬雜質侵蝕下的大型發電機定子線棒絕緣劣化機理

大型發電機作為電力系統運行的重要設備,其結構復雜、造價昂貴,發生故障后檢驗周期長、成本高。在影響發電機正常運行的安全問題中,有超過60%是由定子主絕緣系統引發的

。定子繞組的主絕緣系統采用環氧-云母有機復合材料疊壓而成。主絕緣的劣化因素可歸結為熱、電、機械和環境應力的耦合作用

。由熱應力導致的絕緣劣化是因在電機運行中,溫度突然超過臨界值后,絕緣材料內部發生化學反應,高分子電介質的導電率增大,大分子鏈的構造遭到破壞而引發了絕緣層脆化分離

。由電氣應力引起絕緣劣化是由于在高場強下,絕緣內部由氣泡或表面污穢導致的局部放電破壞效應,以及極高場強下導致空間電荷從銅表面缺陷處放射電子進入絕緣膜,破壞了膜絕緣的化學鍵

。由機械應力導致的絕緣損壞主要是因為電機本體的機械疲勞損傷使絕緣產生缺陷與分層

。

國際上對于大型發電機絕緣破壞的分析與研究多集中于以上3個方面,而對于環境應力所引起的絕緣失效還未展開深入研究。尤其是對由于電機運行環境中帶入的金屬磨蝕性雜質顆粒、工業侵蝕性粉末、金屬焊瘤顆粒等隨機介質在電場力/磁場力等耦合作用力下造成的電機絕緣的劣化影響機理尚不清楚

。附著于發電機繞組間的金屬顆粒物在交變磁場作用下可等效為單個動子。當金屬顆粒同時受耦合電磁力作用時,在定子繞組間將呈現隨機摩擦運動并可能侵入絕緣防暈層導致主絕緣失效并產生擊穿。……