330MW空冷发电机组端部电晕分析与处理工艺

陶军华　肖红亮

【摘 要】大型发电机定子绕组的故障放电是造成大型发电机损坏的重要原因。发电机绝缘是发电机可靠运行和运行寿命的关键所在。对发电机的早期故障进行跟踪或预测，有利于及时诊断发电机的故障，从而及时采取修复措施，这是发电厂可靠运行极其重要的环节。

【关键词】发电机；绝缘；电晕；局部放电；防晕处理

0 引言

华能嘉祥发电机有限公司发电机为法国阿尔斯通制造的空冷两极三相交流同步发电机，型号为：WX25R-127，2006年#1机投运，定子线棒主绝缘采用鳞片云母为基础、环氧树脂为胶粘剂、玻璃纤维补强的热固性复合绝缘材料，主绝缘单边厚度3mm，线棒与槽壁、槽底、槽楔、层间半导体隔板间空隙采用注入半导体硅橡胶填充固定。2009年的1#机A修对线棒端部的槽口检查中，发现32槽紧贴铁芯根部有明显主绝缘外表面略有小白点烧蚀痕迹，经过仔细检查和分析是线棒防晕层遭到破坏产生的电腐蚀，如继续发展就有可能造成线棒主絕缘层受到破坏。后又对其它线棒端部进行仔细检查中，很多线棒端部都有不同程度的表层绝缘遭到破坏，异相出线相间也存在不同成度的电晕放电情况，放电出线绝缘表面有白点气泡状烧蚀痕迹如。使发电机在运行中臭氧味很浓。现就现场处理及检测方法理做一下分析与论证。

1 定子线圈电晕及电腐蚀原因分析

定子线棒绝缘改用环氧粉云母绝缘后，没有针对这种绝缘受热后很少膨胀的特点，采取相应的有效措施，严格控制线棒绝缘的外形尺寸，多数线棒尺寸偏小，高低不平，因而定子槽内的线棒表面与槽壁之间就形成空气间隙，电晕在空气中出现时要产生臭氧及氮氧化合物，当水蒸汽与上述氧化物结合后形成对绝缘物具有腐蚀作用的酸类物质。一般在固体绝缘材料和槽壁间的狭窄气隙以及具有较大电场强度的绕组出槽部分和通风槽等地点最容易出现电晕，是导致线棒严重磨损和电腐蚀的根源。

电腐蚀有两种情况：一种，是发生于定子线棒防电晕层和槽壁之间，称为外腐蚀；一种，是发生于防电晕层和主绝缘之间（一般须剥去防电晕层后才能看到），称为内腐蚀。从调查资料得知，发电机定子线的棒外腐蚀的基本原因是由于线棒和槽壁之间存在着间隙。线棒和槽壁之间出现间隙的原因有以下几个方面：作为线棒主绝缘的环氧树脂粉云母绝缘材料是热固性的，不象热塑性沥青片云母绝缘材料，在运行温度下能受热膨胀而填补线棒和槽壁之间的空隙。它在运行温度下几乎不受热膨胀，不能填补槽内空隙。由于线棒防电晕层与槽壁之间失去电接触，使两者之间的电位差加大。当间隙的电场强度超过某一数值时，将在防电晕层和槽壁之间产生高能量的电容性放电。这种放电所产生的加速电子对定子线棒表面产生热的和机械的作用。有时生产厂家制造时定子线棒尺寸偏小，槽楔打得不紧，铁心叠片不齐，以及垫条材料使用不当等原因，致使线棒和槽楔、槽壁之间接触不良或出现间隙。此外，放电使空气电离而产生臭氧和氮氧化物与气隙内水蒸汽作用，引起线棒表面防电晕层、主绝缘、槽楔、垫条的烧损和腐蚀，形成新的间隙。线棒主绝缘和防电晕层之间出现内腐蚀的主要原因是由于线棒主绝缘和防电晕层之间存在着局部间隙。出现间隙的原因主要是因为所使用的防电晕半导体漆渗透性差、附着力不强，造成漆膜粘附不牢，使主绝缘和防电晕层之间开脱。其次是线棒在进行防电晕处理前主绝缘表面未清除干净（例如主绝缘表面残留的硅橡胶脱模剂、未剥掉的聚酯薄膜等），使主绝缘和防电晕层之间形成间隙，此外主绝缘表面不平整，有凹坑，特别是当主绝缘表面贴补时，在贴补边缘也往往形成气隙造成内腐蚀。内腐蚀和外腐蚀一样与线棒所处的电位有密切关系，运行经验证明，处于电位较高的线棒发生内腐蚀的几率较大，而处于低电位的线棒其发生内腐蚀的几率较小。

2 处理方法

1）首先把需处理的线棒端部清理干净，如防晕层被腐蚀掉，用绝缘片挂去线棒表面的绝缘漆，露出新的黑色防晕层，在操作时一定小心不要破坏防晕层下面的主绝缘层。

2）在线棒清理完毕后，把齿压板上面的绝缘漆消除，露出金属层。在上层线棒出槽口正面35mm范围内损伤防晕层部位刷低阻半导体漆，刷漆时要将漆刷至线棒出槽口铁芯压指板处，使新刷漆与线棒表面旧半导体漆相搭接。严禁低阻半导体漆洒落或涂刷在线棒端部的高阻部位，即线棒出槽口35mm外部位。

3）上层线棒出槽口正面35mm外损伤防晕层部位刷高阻并导体漆，刷漆时要将漆刷至线棒低阻区域使高阻漆与低阻漆搭接起来，两者重叠至少13mm。出槽口下层线棒或线棒两侧区域损伤防晕层部位，由于空间极其有限处理相对困难，用专用工具刷半体漆（高阻部位刷漆方法相同），为避免涂刷好半导体漆的部位孤立而产生更大的电晕，事先要打磨相应槽口压指上缘表面露出金属铜面，然后用半导体硅胶搭桥，使刷好半导体漆的部位与压指上金属层连接起来以达到良好的电气接触。从生产现场运行经验得知，采用非线性碳化硅半导体漆的措施比较好。因其工艺简单、检修方便、运行效果良好。

3 电腐蚀的测试方法

1）测量线棒出槽口处往往有放电烧伤，使防晕层损坏，从而引起线棒出槽口表面电阻增大。我们采用了500V兆欧表，在火线接触到槽口线棒表面，地线接到附近铁芯的情况下，如果没得绝缘电阻103-105欧时，即有可能发生电腐蚀。但是也有槽口表面电阻很低的电机，槽内发生了电腐蚀，所以要比较可靠的测量，须将槽楔取出，沿线棒测量各点表面电阻值，并应注意测量时的接地点要同时和火线平等移动，这种测量方法简单，线棒上不需要另外施加电压，但取槽楔比较费工。

表1 手包绝缘引线接头（励侧出线端部）

（上接第23页）2）测量发电机定子线圈端部手包绝缘表面电位，线棒的表面电位这个方法是将槽退出后，将接有高内阻测量仪表的金属接头直接和线棒表面接触，线棒上加额定相电压，此时测量仪表指示即为线棒表面电位，测量线棒表面电位和放电电磁感应电压接线示意图。试验电压22KV，用100兆欧电阻杆串微安表逐点测试包铝箔的部位，同时记录微安表的读数。当本棒防晕层完整，且和槽楔接触良好时，线棒表面电位一般在2700V以下，当发生电腐蚀时，线棒表面电位剧增，一些经验单位认为表面电位达到2000V即可能产生电腐蚀。这种方法是测试线棒电腐蚀较为有效的方法，但需打下槽楔，因而工作量很大，如若不打下槽楔，可以采用测量杆由铁芯背面通风沟插至线棒侧面，使探头的尺寸，表面是否光滑，以及探头是否与被测线棒紧密接触等，对测试结果都有较大影响。建议采用直径为10mm左右的金属探头。这种测试方法发现缺陷还是比较灵敏和有效的。从两台机发现缺陷的情况来看，这种测试方法也是必要的，现将最后的测试数据记录如表1。

4 结束语

我们已经在华能嘉祥发电有限公司#1机组A修期间励汽端部进行了防电腐蚀处理，处理后经过防晕实验末发现新的起晕点，臭氧味也随之消失，在电晕情况不太严重的情况下，对电晕放电部位进行局部防晕处理，为厂里大大节约了经费。这种测试方法发现缺陷还是比较灵敏和有效的，但试验方法和标准有待于进一步明确和完善。

【参考文献】

[1]赵旺初.国产大型汽轮机绕组端部的质量问题[J].电工标准与质量，1992（02）.

[2]郗常骥.汽轮发电机故障实例与分析[J].北京：中国电力出版社，2001.

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

[责任编辑：陈双芹]