潇湘电站发电机定子线圈绝缘问题的探讨

李一平

（湖南省永州市潇湘水电站，湖南 永州 425000）

潇湘电站发电机定子线圈绝缘问题的探讨

李一平

（湖南省永州市潇湘水电站，湖南 永州 425000）

详尽分析了潇湘水电站灯泡贯流式发电机组定子线圈绝缘受潮问题的原因，及时提出了相应的解决和处理办法，避免了机组绝缘损坏的重大损失。可为其他电站处理类似问题提供借鉴。

贯流式发电机；定子绝缘；问题分析；故障处理

0 引言

潇湘水电站于1993年动工兴建，集发电、航运、交通、灌溉、旅游等一体的具有综合效益的城市枢纽工程，是当时湖南省最大的中外合资电站，由于种种原因，最终于2002年5月投产发电。潇湘水电站位于湖南境内潇水和湘江两河交汇处，地处永州市城市中心。20世纪90年代初期，订购了天津发电设备总厂生产的13MW贯流式机组4台。当时国内尚处在发展大中型贯流机组的起步阶段，单机属于国产较大容量的贯流式机组，机组制作工艺不成熟使其存在一定缺陷。2005～2008年，由于机组缺陷和维护等多方面的原因，使3台机组多次开机前绝缘检测等试验不合格导致被迫放弃开机，而进行停机专项绝缘处理，延误了开机并网的时间。为此，潇湘电站专门成立了研讨小组，经认真分析，较好地处理了机组的绝缘问题。

1 定子线圈绝缘问题检测

1.1 主要参数和定子结构

机组参数：额定水头：6m；额定容量：14.4MVA；定子直径：6.430m；额定电压/电流：6300V/1324A；额定转速：83.3r/min；磁极数：72个；定子绝缘耐热等级：F 级；额定功率因数：0.9（滞后）。

定子绕组为波绕组，每极每相槽数为1，每线棒由MYSBEMB-50/155聚酰亚胺双玻璃丝包扁线经常长罗贝尔换位而绕成。主绝缘采用F极桐马粉云母带，防晕层直线部分为低阻，端部为高阻半导体玻璃布带，主绝缘为和防晕层一次热压固定成型[4]。

1.2 检测过程

潇湘水电站为低水头径流式电站，发电时间受季节性的影响，特别在枯水期经常由于水量不足而轮流开机。从2005年9至2008年2月，其中3台机组多次出现开机前绝缘等试验不合格而需进行专项处理，例如，2008年2月22日，因1号机导水机构改造而使机组停机近一个多月，虽一直投入加热器，但在导水机构工作即将结束准备开机前，对发电机本体进行绝缘测试：发现C相绝缘电阻均与A、B两相相差很大，绝缘吸收比：A相—B、C、地为900/25，B相—A、C、地为 1050/25，C相—A、B、地为 380/25；且C相泄漏电流不合格（加至7000V泄漏电流便一直往上升）[3]。如表1：

表1 潇电1号发电机开机前泄漏测试值（2008年2月22日）

1.3 应急处理

针对上述情况，两年多来，潇湘电站均采用两种方案进行线圈干燥应急处理：方案一，短路干燥法；方案二，铜损干燥法。由于短路干燥需开机耗水，一般采用第二种方案，就是将三相定子线圈串联（在灯泡头内解开两相至中性点的出线头，用专用电缆将发电机线圈串联），然后利用励磁系统（或容量允许的大直流电焊机）将直流电流直接通给发电机线圈来进行干燥（接线至发电机出口电缆柜内，加热器同时全部投入）。在逐步增加电流并控制温升（不超过发电机允许温度的60%）条件下，直至绝缘合格。仍以2008年2月22日绝缘故障处理为例，经过48h连续通流加热，并定时摇测绝缘直至合格。退出加热器，拆除所有临时接线，恢复应有接线，开冷却风机15min后，对发电机本体进行测量：绝缘吸收比A相—B、C、地为 950/25，B 相—A、C、地为 1020/25，C相—A、B、地为1000/25；泄漏电流如表2：

表2 潇电1号发电机干燥后泄漏测试值（2008年2月25日）

2 定子线圈绝缘问题原因分析

发电机良好的绝缘电阻是安全运行的关键，如果在绝缘电阻不良的状况下，还继续运行是很危险的，时常会在高电压冲击下，导致绕组薄弱环节瞬间击穿短路[2]。而潇湘电站早两年对定子线圈上述的应急处理只是治标不治本的方案，投入人力、物力大，且影响经济效益，不可取。为找出绝缘问题的真正原因，潇湘水电站专门成立了专责小组，对问题进行了深入研讨。

2.1 影响发电机绝缘的原因

影响发电机组绝缘的主要原因简要有3点：①绕组加工工艺问题；②绝缘老化或意外损伤；③受潮原因所致。在多次打开发电机上、下游两侧进人孔仔细检查时发现绕组表面有较多灰尘，垂直-Y方向均有1m弧线长的油污，并不见绝缘老化及其他异常情况。基于绝缘吸收比不平衡，且灰尘的导电性等方面，表明受潮是主要原因。

2.2 引起发电机绝缘受潮的原因

潇湘电站技术人员经过多方面查找，确定了引起发电机绝缘受潮的原因：

（1）机组固有特性：灯泡贯流式机组最大的特点是整个机组浸于水下，外壳四周充满河水，机组结构紧凑且封闭。当机壳内温度高于河水，且空气湿度较大时，就很容易在机壳内腔结露。这种结露在运行中较难发生且影响不大，一旦停机时间较长，就可能结露使发电机受潮，大大降低了发电机的绝缘[1]。

（2）发电机加热器烧坏：发电机加热器由主机厂配套选型，运行过程中发现质量很差，很容易烧坏，机组停机干燥得不到保证，导致绝缘容易受潮。

（3）碳刷粉尘、刹车制动粉尘：由于灯泡贯流式机组全密封在水中，机内粉尘只能靠人工清出。集电环和刹车块与发电机定子线圈只通过挡风板隔离，它们工作时产生的粉尘很容易进入发电机内，影响发电机绝缘。

（4）受油器漏油：由于设备的制造和安装缺陷，发电机受油器漏油至定子上游侧—Y方向的端部线圈，最严重时在此部位1m范围内线圈均泡在乳化的污油中，对绝缘的腐蚀较大。

（5）组合轴承漏油：由于设备的制造和安装缺陷，发电机组合轴承机架侧漏油至下游侧定子—Y方向线圈，同样在此部位1m范围内均有积油，这部分线圈最容易受潮。

当机组转动运行时，这些粉尘和漏油一起混合，形成油污，甩至其它线圈，相互影响，严重威胁定子线圈的绝缘寿命。

3 定子线圈绝缘问题处理方案

在系统地找出引起发电机绝缘受潮的原因后，潇湘电站采取了的改造处理方案：

（1）对发电机定、转子线圈定期擦拭维护：①用海绵、无尘纸巾吸干油渍；②用面团粘净粉尘、油污；③再用白棉布蘸甲苯擦洗受污染的绕组端部。暂不建议用发电机专用清洗济。

（2）更换加热器：在经常更换原设计型号的加热器效果不明显的情况下，选择了质量好的铬锌加热器，并征求厂家意见，将原功率为（2×800W×8）更换成（2×1200W×8）功率，增加加热效果。

（3）集电环改造：原设计集电环两侧维护孔窄小，工作人员进行碳尘维护时只能进行表面除尘，使大部分粉尘进入到发电机内了。针对这种现象，技术人员对集电环进行了改造处理：扩宽了两侧的维护孔，保证能进行全面维护的需要；另外将原螺丝固定的维护孔盖板改装成活叶锁扣板，方便、实用；原设计碳刷维护时没有维护平台，工作人员要站在圆形冷却风机上，很不安全，此次改造增加了活叶式的牢固的检修平台；在刷架与挡风板的空隙处安装圆形黄腊板，将碳刷粉尘进入到发电机内的程度降到最低。

（4）组合轴承漏油处理：在组合轴承机架的千斤顶侧下方安装一个牢固的漏斗，将千斤顶的漏油通过漏斗及其相连管路引至漏油箱。但应注意每年有机会均应检查其固定情况和新的漏点。

（5）受油器漏油处理：受油器法兰面渗油及其排油管漏油，这类渗漏可通过大轴渗至发电机内，也可通过温度升高后，形成油雾冷却后至发电机内，可通过对法兰密封的处理和排油管路的处理将渗漏减至最少。

4 结语

贯流式水电站一般比轴流式水电站建设周期短、投资少、收效快、淹没移民少，经济效益显著，近年来在我国发展迅速[1]。但因其固有的结构特点和运行环境，使发电机定子线圈绝缘受潮成为贯流式机组比较突出的问题。本文详尽地分析了我国生产的第一代较大中型贯流式机组因各种缺陷直接或间接引起线圈受潮的原因，通过上述针对性的改造处理，运行近一年来，潇湘电站再也没有出现因绝缘问题而开不了机的现象。并可为同类电站处理类似问题提供参考。

[1]刘国选.灯泡贯流式水轮发电机组运行与检修[M].北京：中国水利水电出版社，2006.

[2]刘云.水轮发电机组故障与检修[M].北京：中国水利水电出版社，2005.

[3]陈天翔，王寅仲.电气试验[M].北京：中国电力出版社，2005.

[4]灯泡贯流式水轮发电机使用说明.[Z].天津：天津发电设备厂，1994.

TM303.4

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1672-5387（2010）02-0024-03

2010-01-22

李一平（1980-），男，工程师，从事水电工程施工和水电站技术管理工作。