水輪發(fā)電機(jī)主絕緣損壞原因探析及解決措施
發(fā)電機(jī)主絕緣損壞故障嚴(yán)重影響著中小型水輪發(fā)電機(jī)的健康可持續(xù)運(yùn)行，給當(dāng)?shù)?/SPAN>經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展帶來了不利影響，本文對水輪發(fā)電機(jī)主絕緣損壞原因探析及解決措施進(jìn)行了探討。
關(guān)鍵詞：水輪發(fā)電機(jī)；主絕緣損壞；原因分析
當(dāng)前分布于全國各地的擁有小水電發(fā)電機(jī)組，為當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)社會發(fā)展作出了較大的貢獻(xiàn)。但在安全生產(chǎn)和技術(shù)管理上存在著不少需要進(jìn)一步研究解決的問題，其中發(fā)電機(jī)主絕緣損壞故障占有較大比例。
1、設(shè)計(jì)、制造不良造成水輪發(fā)電機(jī)絕緣損壞
1.1為降低成本和縮小體積，設(shè)計(jì)時主絕球裕全偏低，同時某些部位主絕緣包扎層數(shù)不夠有脫節(jié)現(xiàn)象。
例如，某小型水電站機(jī)組于1988年底投產(chǎn)發(fā)電到2000年運(yùn)行共12年，實(shí)際運(yùn)行時間不到5萬小時， 1996年就出現(xiàn)1號機(jī)差動保護(hù)在發(fā)電機(jī)升壓過程中動作。經(jīng)檢查是A,B相相間主絕緣擊穿。2號機(jī)在1998年大修過程中進(jìn)行預(yù)防性直流耐壓試驗(yàn)時突然擊穿主絕緣。經(jīng)查找為槽底線圈主絕緣對地?fù)舸?。?jīng)檢查發(fā)現(xiàn)電機(jī)定子線圈絕緣偏薄，某些部位包扎不嚴(yán)，有多處絕緣開裂，不得不進(jìn)行貼補(bǔ)處理。
1.2生產(chǎn)工藝直接影響著發(fā)電機(jī)的質(zhì)量。
水輪發(fā)電機(jī)組鐵芯振動現(xiàn)象時有發(fā)生，而且在運(yùn)行中往往較難正確判斷。如某電站1990年投產(chǎn)的水輪發(fā)電機(jī)組，在投產(chǎn)后不久，運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)機(jī)組升壓并網(wǎng)后，當(dāng)負(fù)荷帶到一定程度時產(chǎn)生異常尖叫響聲。經(jīng)技術(shù)人員分析判斷為鐵芯振動。其主要原因是制造時芯片疊壓得不夠緊，引起硅鋼片在運(yùn)行中振動。如不及時處理可能會引起硅鋼片因長期振動疲勞而折斷，最后割破線圈絕緣造成接地短路或相間短路故障，嚴(yán)重時往往無法在現(xiàn)場修復(fù)，需要運(yùn)回制造廠進(jìn)行鐵芯壓緊和重新嵌線處理。經(jīng)采用新工藝在現(xiàn)場壓緊后，通過2倍于額定電壓的直流泄漏試驗(yàn)和直流耐壓試驗(yàn)，然后又進(jìn)行1.5倍額定電壓的交流耐壓試驗(yàn)。目前運(yùn)行還較正常。
2運(yùn)行環(huán)境對發(fā)電機(jī)主絕緣損壞的影響
2.1運(yùn)行環(huán)境溫度直接影響電機(jī)的寺命。
已投入運(yùn)行的小型水輪發(fā)電機(jī)組大多數(shù)采用瀝青云母絕緣，這種絕緣采用云母帶在
整個線棒直線和端部連續(xù)包扎后，經(jīng)真空浸漆處理，以消除端部搭接的缺點(diǎn)。但瀝青軟
化點(diǎn)低，主絕緣耐熱等級極限較低，一般為105K。真空浸漆工藝復(fù)雜，掌握不嚴(yán)就不易
浸透，內(nèi)部有可能存在氣泡，造成線圈質(zhì)量很不穩(wěn)定。又由于某些電站為了提高運(yùn)行水頭
廠房建設(shè)得很低，為了防止臺汛季節(jié)尾水通過窗戶淹沒設(shè)備，多數(shù)主機(jī)層墻上沒有設(shè)置通風(fēng)透光窗戶，運(yùn)行環(huán)境溫度很高，機(jī)組散熱不良，加速絕緣老化。特別是有的線圈制造不良，絕緣材料含有氣隙，使絕緣溫差增大，最熱點(diǎn)的溫度直接縮短定子絕緣的使用壽命。
2.2小水電站地處邊遠(yuǎn)山區(qū)，在電氣接線上往往處在線路的末端，電壓偏移很大。
特別是豐水季節(jié)，400V機(jī)組的母線電壓有時升高到470V, 6kV母線有時竟達(dá)到7kV。小型電站的并網(wǎng)變壓器只有三檔分接開關(guān).遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際運(yùn)行的需要而不得不抬高發(fā)電機(jī)出口電壓。
某電站低壓機(jī)組1978年投產(chǎn)發(fā)電，由于長期的高溫和電壓偏高影響，在夏季發(fā)電時電機(jī)主絕緣對地?fù)舸?，弧光放電將電機(jī)的定子鐵芯及機(jī)殼燒成一個大窟隆，致使
事故后修復(fù)工作十分困難。
3、不良檢修對發(fā)電機(jī)主絕緣的破壞
立式水輪發(fā)電機(jī)進(jìn)行擴(kuò)大性檢修時，多數(shù)需要吊出轉(zhuǎn)子，并且水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪也需要通過定子膛中吊出進(jìn)行補(bǔ)焊。在起吊中如果稍有不小心或吊車技術(shù)不熟練就會撞擊定子線圈。
某電站水輪發(fā)電機(jī)組在第一次大修過程中，由于水機(jī)底環(huán)銹蝕嚴(yán)重，使用頂起螺絲無法將底環(huán)吊出，改用15噸吊車硬性起吊，致使吊環(huán)脫落，而15噸吊鉤猛烈撞擊定子線圈端
部，造成電機(jī)端部絕緣多處受傷。
4、機(jī)組線圈主絕緣損壞的措施
（1)防止鐵芯松動。在大修清掃定子鐵芯時應(yīng)注意觀察，如發(fā)現(xiàn)鐵芯出現(xiàn)紅粉，表明該
處有松動.可用電工刀及其他薄型片狀工具進(jìn)行試插松動程度，正常時鐵芯齒部插入深度一般不超過3mm。運(yùn)行中還要注意線圈的緊固情況，在上下層線圈同相且電流方向相同時，作用力最大都壓向楷底。如果線圈在槽內(nèi)固定不牢，就會發(fā)生振動導(dǎo)致線圈表面防暈層磨損破壞，同層異相線圈電流方向相反時產(chǎn)生切向交變彎曲力矩最大，也會破壞絕緣。對有松動的線圈應(yīng)及時將槽楔打緊，必要時可用斜鍵槽楔。端部松動可用無緯玻璃絲帶加強(qiáng)綁扎，綁扎后噴以環(huán)氧樹脂漆固化。
（2)防止電腐蝕。使用環(huán)氧粉云母作主絕緣的水輪發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行中暴露出的問題主要是電腐蝕。電腐蝕分為內(nèi)腐蝕和外腐蝕，內(nèi)腐蝕是因?yàn)橹鹘^緣和防暈半導(dǎo)體支間有氣隙，對地電壓分配在主絕緣和氣隙兩種不同的介質(zhì)上.使氣隙游離放電;外腐蝕是因?yàn)榉罆瀸优c鐵芯間氣隙游離放電。內(nèi)腐蝕首先破壞主絕緣和導(dǎo)線之問的粘結(jié)膠，使絕緣脫殼、膠線松散。產(chǎn)生電磁振動、膠線磨細(xì)折斷，損壞主絕緣;外腐蝕首先是磨破防暈層，加劇電暈放電，造成線圈表面絕緣損傷。
為了防止電腐蝕，可采用下列措施:
(1)電腐蝕的輕重程度與線圈所處電壓有關(guān)，腐蝕大部發(fā)生在發(fā)電機(jī)電壓大于4kV以上線圈中，可在電機(jī)運(yùn)行一段時間后，采取線圈中心點(diǎn)與出線端倒位措施緩解。
(2)運(yùn)行電機(jī)若發(fā)現(xiàn)有臭氧味，往往是電腐蝕的前兆，可用局部放電儀進(jìn)行檢查。小水電系統(tǒng)一般都不具備這個條件，可以在環(huán)境較暗的情況下用肉眼進(jìn)行初步觀察。若在線圈槽口與線圈端箍連接處等部位出現(xiàn)蘭色輝光，則有電暈現(xiàn)象。需要進(jìn)行檢修處理。
參考文獻(xiàn)：
1. 水輪發(fā)電機(jī)磁極線圈匝間絕緣的檢測， 張頌,李向偉 電工技術(shù)雜志 1998年 第03期
2. 發(fā)電機(jī)定子主絕緣的改進(jìn) 絕緣材料 1992年 第06期
3. 發(fā)電機(jī)定子線棒絕緣燒損原因及對策 賀正杰 小水電 2004年 第01期
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