红花电站发电机定子缺陷现场试验及处理方法

潘慧猷

摘要:发电机定子是发电厂最重要的电气设备,如何对发电机定子进行检测和现场处理是关系到发电厂效益乃至电力系统稳定的重要问题,本文论述了对发电机定子检测和处理的几种思路和方法。

关键词:绝缘电阻温度泄漏电直流耐压

中图分类号:TM312 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)04(c)-0123-02

广西红花水电站是柳江上一个集发电、防洪、航运一体的大规模的综合型水利枢纽,主要由厂房,船闸,泄水闸三部分组成。电站总共装有6台单机容量为38MW的灯泡贯流式水轮发电机组,总装机容量为228MW,电量经220kV变电站送入广西电网系统,机组操行按照无人值守少人巡视的先进管理模式采用了计算机监控系统。其中1、3、5号机组采用东方电机的水轮发电机组,2、4、6号机组采用的是哈尔滨电机厂的水轮发电机组,而现场出现问题的机组正是哈尔滨电机厂生产的4号机组,其主要参数如下:发电机型号SFG38-56／6400,额定功率:38MW;额定功率因数:0.8;额定电压:10.5kV;额定电流:2452A;额定频率:50Hz;额定转速:107.1r/min定子线圈连接方式:Y接;绝缘等级:F级。红花4＃机组定子为哈电在滨海大件厂完成定子下线装配,只剩设计图纸要求工地装配的发电机主引线和中性点引线(共12根),装配完成的定子经由水路船运四十多天于2006年6月到达工地,由厂家指导监督在红花工地现场完成了发电机主引线和中性点引线的装配,包括主引线和中性点引线的焊接及手包绝缘处理。

1问题的发现

2006年7月11日定子现场吊装过程中发现有两个绝缘盒没有固化而流胶,原因为厂家在固化绝缘时没有加入足够的固化剂,于是厂家对2个绝缘盒重新灌注并固化完全,并对所有的绝缘盒进行了检查,干燥40h后,重做交接试验,试验结果如下:73℃时A相绝缘为200MΩ,B相绝缘为200MΩ,C相绝缘为200MΩ,48℃时A相绝缘为600MΩ,B相绝缘为350MΩ,C相绝缘为600MΩ,34℃时A相绝缘为500MΩ,B相绝缘为60MΩ,C相绝缘为550MΩ,做泄漏的时候B相在2.0Un由于泄漏值一直在增加,试验被迫中止。

从试验的结果来看,B相绝缘随温度下降而迅速降低,直流泄漏电流比A、C两相也大很多且随时间的增长而升高,说明B相绝缘有高阻性缺陷和绝缘分层、松弛或潮气浸入绝缘内部,存在重大的缺陷,C相的直流泄漏电流在3倍额定电压下迅速增大超过30％,但充电现象还算正常,说明其缺陷部位远离铁蕊的端部,可能受潮或脏污,存在一定的绝缘缺陷。

2问题的分析、处理及试验方法

2.1 问题分析

高压电机定子绕组绝缘结构除应该满足电气性能、热性能、机械性能、化学性能的要求外,还应该保证在耐电强度有一定的裕度的条件下,选用尽可能小的绝缘厚度,以充分利用槽的截面和有较好的导热性能。现代高压同步发电机的定子绝缘结构,主要有片云母带沥青浸胶绝缘、云母虫胶粘结热烘整体衬套绝缘和粉云母带环氧热固性绝缘三种,由于后者的耐电、耐热、机械性能和搞腐蚀性能都比前两者好,且粉云母的来源也易解决,故目前高压大型发电机基本上都采用这种绝缘。发电机绝缘是含有漆、沥青、虫胶、环氧、云母带、玻璃丝带等材料的复合夹层绝缘,所以发电机定子绕组绝缘的吸收现象是很显著的。吸收电流和绝缘结构、绝缘性能、所加电压大小以及工作温度有关,它和外部回路无关,实际上极化的过程就是I随时间衰减的过程,由于潮气、脏污等有较高的导电率,它既能使RC减少,又使传导电流增大,故吸收过程会因此而缩短。在测试工作在就是利用这一特点,将吸收比作为判断发电机定子绕组绝缘是否受潮和脏污的一个主要依据。直流泄漏的测量和绝缘电阻的测量在原理上是一致的,所不同的是前者的电压较高,泄漏电流和电压成指数关系上升;而后者一般成直线关系,符合欧姆定律,所以直流泄漏试验能进一步发现绝缘的缺陷。在直流泄漏和直流耐压的试验过程中,可以从电压和电流的对应关系中观察绝缘状态,在大多数情况下,可以在绝缘尚未击穿前就能发现或找出缺陷,直流试验时,对发电机定子绕组是按照电阻分压的,因而能较交流耐压更有效地发现端部缺陷和间隙性缺陷。另外,击穿时对绝缘的损伤程度较小,所需的试验设备容量也小。由于它有这些优点,故已成为发电机绕组绝缘试验中普遍采用的方法。

究竟是由于绝缘未固化还是海路运输或其它原因导致绝缘缺陷,厂家、监理、业主、安装单位未能达成一致意见,其间,厂家对有怀疑的94个端部头作再次包扎,试验结果有一定改善但不是缺陷的主要原因,经思考和参照以往的经验决定用“电位外移”法检查定子端部绝缘质量,确定绝缘缺陷点后再进行绝缘处理。

经分析上表数据,主要绝缘缺陷在于主接线和中性点接线手包绝缘不合格,对主接线和中性点引线的手包绝缘拆开分析得出缺陷原因有四点。

(1)由于现场条件所限及引线结构位置的原因,现场引线的焊接采用气焊焊接方法而非制造厂的电阻焊与中频感应焊,致使小部分的绝缘炭化,且气焊的冷却水导致定子线棒绝缘受潮。

(2)接头手包绝缘不合格,云母带分层,刷胶量极少,并没有半叠绕。

(3)主接头引线端部脏污,焊接造成的炭化绝缘没有清干净。

(4)绝缘随温度迅速下降,说明定子绝缘表面受潮迅速,定子绝缘的防潮性能差。

2.2 处理方法

对主引线和中性点引线手包绝缘进行重新包扎,包扎过程严格按照定子下线的工艺规范要求,然后再干燥96h,同时在50℃～70℃热态下喷2次9130环氧酯凉干红瓷漆。

2.3 处理效果(试验数据)

温度在35.8℃时A相吸收比为600／20MΩ,B相吸收比为600／20MΩ,C相吸收比为600／20MΩ,在3.0Un电压下的泄漏值分别为A相22uA,B相28uA,C相32Ua。

从以上数据看,处理的效果明显,三相吸收比平衡,泄漏电流绝对值减小,绝缘缺陷已经排除。

3结语

发电机绝缘电阻测量和直流泄漏电流是判断发电机绝缘性能的一项重要指标,当吸收比和泄漏电流出现异常,应该引起足够的重视,在试验的过程中要多观察,总结规律,积累经验,其判断方法主要有以下几种。

(1)在定子绕组干燥后,随着温度的下降,绝缘电阻应该上升,否则为绝缘没有干燥透,应该加长干燥时间。

(2)泄漏电流随时间的增长而升高,说明有高阻性缺陷和绝缘分层、松弛或潮气浸入绝缘内部。

(3)泄漏电流在电压升高至某一阶段时出现剧烈摆动,说明绝缘有断裂性缺陷,大部分在槽口或出线套管有裂纹等。

(4)各相泄漏电流相差过大但充电现象正常,说明缺陷部位离铁芯端部较远。

(5)泄漏电流在相邻的电压段下不成比例上升,说明绝缘受潮或脏污。

(6)充电现象不明顯且泄漏电流大,一般都是受潮或有贯穿性缺陷。

参考文献

[1] GB50150-91.电气装置安装工程电气设备交接试验标准[S].中国计划出版社.

[2] 李建明,朱康.高压电气设备试验方法[M].北京:中国电力出版社,2001.