330MW空冷發(fā)電機(jī)組端部電暈分析與處理工藝

陶軍華　肖紅亮

【摘 要】大型發(fā)電機(jī)定子繞組的故障放電是造成大型發(fā)電機(jī)損壞的重要原因。發(fā)電機(jī)絕緣是發(fā)電機(jī)可靠運(yùn)行和運(yùn)行壽命的關(guān)鍵所在。對(duì)發(fā)電機(jī)的早期故障進(jìn)行跟蹤或預(yù)測(cè)，有利于及時(shí)診斷發(fā)電機(jī)的故障，從而及時(shí)采取修復(fù)措施，這是發(fā)電廠可靠運(yùn)行極其重要的環(huán)節(jié)。

【關(guān)鍵詞】發(fā)電機(jī)；絕緣；電暈；局部放電；防暈處理

0 引言

華能嘉祥發(fā)電機(jī)有限公司發(fā)電機(jī)為法國阿爾斯通制造的空冷兩極三相交流同步發(fā)電機(jī)，型號(hào)為：WX25R-127，2006年#1機(jī)投運(yùn)，定子線棒主絕緣采用鱗片云母為基礎(chǔ)、環(huán)氧樹脂為膠粘劑、玻璃纖維補(bǔ)強(qiáng)的熱固性復(fù)合絕緣材料，主絕緣單邊厚度3mm，線棒與槽壁、槽底、槽楔、層間半導(dǎo)體隔板間空隙采用注入半導(dǎo)體硅橡膠填充固定。2009年的1#機(jī)A修對(duì)線棒端部的槽口檢查中，發(fā)現(xiàn)32槽緊貼鐵芯根部有明顯主絕緣外表面略有小白點(diǎn)燒蝕痕跡，經(jīng)過仔細(xì)檢查和分析是線棒防暈層遭到破壞產(chǎn)生的電腐蝕，如繼續(xù)發(fā)展就有可能造成線棒主絕緣層受到破壞。后又對(duì)其它線棒端部進(jìn)行仔細(xì)檢查中，很多線棒端部都有不同程度的表層絕緣遭到破壞，異相出線相間也存在不同成度的電暈放電情況，放電出線絕緣表面有白點(diǎn)氣泡狀燒蝕痕跡如。使發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中臭氧味很濃?，F(xiàn)就現(xiàn)場(chǎng)處理及檢測(cè)方法理做一下分析與論證。

1 定子線圈電暈及電腐蝕原因分析

定子線棒絕緣改用環(huán)氧粉云母絕緣后，沒有針對(duì)這種絕緣受熱后很少膨脹的特點(diǎn)，采取相應(yīng)的有效措施，嚴(yán)格控制線棒絕緣的外形尺寸，多數(shù)線棒尺寸偏小，高低不平，因而定子槽內(nèi)的線棒表面與槽壁之間就形成空氣間隙，電暈在空氣中出現(xiàn)時(shí)要產(chǎn)生臭氧及氮氧化合物，當(dāng)水蒸汽與上述氧化物結(jié)合后形成對(duì)絕緣物具有腐蝕作用的酸類物質(zhì)。一般在固體絕緣材料和槽壁間的狹窄氣隙以及具有較大電場(chǎng)強(qiáng)度的繞組出槽部分和通風(fēng)槽等地點(diǎn)最容易出現(xiàn)電暈，是導(dǎo)致線棒嚴(yán)重磨損和電腐蝕的根源。

電腐蝕有兩種情況：一種，是發(fā)生于定子線棒防電暈層和槽壁之間，稱為外腐蝕；一種，是發(fā)生于防電暈層和主絕緣之間（一般須剝?nèi)シ离姇瀸雍蟛拍芸吹剑?，稱為內(nèi)腐蝕。從調(diào)查資料得知，發(fā)電機(jī)定子線的棒外腐蝕的基本原因是由于線棒和槽壁之間存在著間隙。線棒和槽壁之間出現(xiàn)間隙的原因有以下幾個(gè)方面：作為線棒主絕緣的環(huán)氧樹脂粉云母絕緣材料是熱固性的，不象熱塑性瀝青片云母絕緣材料，在運(yùn)行溫度下能受熱膨脹而填補(bǔ)線棒和槽壁之間的空隙。它在運(yùn)行溫度下幾乎不受熱膨脹，不能填補(bǔ)槽內(nèi)空隙。由于線棒防電暈層與槽壁之間失去電接觸，使兩者之間的電位差加大。當(dāng)間隙的電場(chǎng)強(qiáng)度超過某一數(shù)值時(shí)，將在防電暈層和槽壁之間產(chǎn)生高能量的電容性放電。這種放電所產(chǎn)生的加速電子對(duì)定子線棒表面產(chǎn)生熱的和機(jī)械的作用。有時(shí)生產(chǎn)廠家制造時(shí)定子線棒尺寸偏小，槽楔打得不緊，鐵心疊片不齊，以及墊條材料使用不當(dāng)?shù)仍颍率咕€棒和槽楔、槽壁之間接觸不良或出現(xiàn)間隙。此外，放電使空氣電離而產(chǎn)生臭氧和氮氧化物與氣隙內(nèi)水蒸汽作用，引起線棒表面防電暈層、主絕緣、槽楔、墊條的燒損和腐蝕，形成新的間隙。線棒主絕緣和防電暈層之間出現(xiàn)內(nèi)腐蝕的主要原因是由于線棒主絕緣和防電暈層之間存在著局部間隙。出現(xiàn)間隙的原因主要是因?yàn)樗褂玫姆离姇灠雽?dǎo)體漆滲透性差、附著力不強(qiáng)，造成漆膜粘附不牢，使主絕緣和防電暈層之間開脫。其次是線棒在進(jìn)行防電暈處理前主絕緣表面未清除干凈（例如主絕緣表面殘留的硅橡膠脫模劑、未剝掉的聚酯薄膜等），使主絕緣和防電暈層之間形成間隙，此外主絕緣表面不平整，有凹坑，特別是當(dāng)主絕緣表面貼補(bǔ)時(shí)，在貼補(bǔ)邊緣也往往形成氣隙造成內(nèi)腐蝕。內(nèi)腐蝕和外腐蝕一樣與線棒所處的電位有密切關(guān)系，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明，處于電位較高的線棒發(fā)生內(nèi)腐蝕的幾率較大，而處于低電位的線棒其發(fā)生內(nèi)腐蝕的幾率較小。

2 處理方法

1）首先把需處理的線棒端部清理干凈，如防暈層被腐蝕掉，用絕緣片掛去線棒表面的絕緣漆，露出新的黑色防暈層，在操作時(shí)一定小心不要破壞防暈層下面的主絕緣層。

2）在線棒清理完畢后，把齒壓板上面的絕緣漆消除，露出金屬層。在上層線棒出槽口正面35mm范圍內(nèi)損傷防暈層部位刷低阻半導(dǎo)體漆，刷漆時(shí)要將漆刷至線棒出槽口鐵芯壓指板處，使新刷漆與線棒表面舊半導(dǎo)體漆相搭接。嚴(yán)禁低阻半導(dǎo)體漆灑落或涂刷在線棒端部的高阻部位，即線棒出槽口35mm外部位。

3）上層線棒出槽口正面35mm外損傷防暈層部位刷高阻并導(dǎo)體漆，刷漆時(shí)要將漆刷至線棒低阻區(qū)域使高阻漆與低阻漆搭接起來，兩者重疊至少13mm。出槽口下層線棒或線棒兩側(cè)區(qū)域損傷防暈層部位，由于空間極其有限處理相對(duì)困難，用專用工具刷半體漆（高阻部位刷漆方法相同），為避免涂刷好半導(dǎo)體漆的部位孤立而產(chǎn)生更大的電暈，事先要打磨相應(yīng)槽口壓指上緣表面露出金屬銅面，然后用半導(dǎo)體硅膠搭橋，使刷好半導(dǎo)體漆的部位與壓指上金屬層連接起來以達(dá)到良好的電氣接觸。從生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)得知，采用非線性碳化硅半導(dǎo)體漆的措施比較好。因其工藝簡單、檢修方便、運(yùn)行效果良好。

3 電腐蝕的測(cè)試方法

1）測(cè)量線棒出槽口處往往有放電燒傷，使防暈層損壞，從而引起線棒出槽口表面電阻增大。我們采用了500V兆歐表，在火線接觸到槽口線棒表面，地線接到附近鐵芯的情況下，如果沒得絕緣電阻103-105歐時(shí)，即有可能發(fā)生電腐蝕。但是也有槽口表面電阻很低的電機(jī)，槽內(nèi)發(fā)生了電腐蝕，所以要比較可靠的測(cè)量，須將槽楔取出，沿線棒測(cè)量各點(diǎn)表面電阻值，并應(yīng)注意測(cè)量時(shí)的接地點(diǎn)要同時(shí)和火線平等移動(dòng)，這種測(cè)量方法簡單，線棒上不需要另外施加電壓，但取槽楔比較費(fèi)工。

表1 手包絕緣引線接頭（勵(lì)側(cè)出線端部）

（上接第23頁）2）測(cè)量發(fā)電機(jī)定子線圈端部手包絕緣表面電位，線棒的表面電位這個(gè)方法是將槽退出后，將接有高內(nèi)阻測(cè)量儀表的金屬接頭直接和線棒表面接觸，線棒上加額定相電壓，此時(shí)測(cè)量儀表指示即為線棒表面電位，測(cè)量線棒表面電位和放電電磁感應(yīng)電壓接線示意圖。試驗(yàn)電壓22KV，用100兆歐電阻桿串微安表逐點(diǎn)測(cè)試包鋁箔的部位，同時(shí)記錄微安表的讀數(shù)。當(dāng)本棒防暈層完整，且和槽楔接觸良好時(shí)，線棒表面電位一般在2700V以下，當(dāng)發(fā)生電腐蝕時(shí)，線棒表面電位劇增，一些經(jīng)驗(yàn)單位認(rèn)為表面電位達(dá)到2000V即可能產(chǎn)生電腐蝕。這種方法是測(cè)試線棒電腐蝕較為有效的方法，但需打下槽楔，因而工作量很大，如若不打下槽楔，可以采用測(cè)量桿由鐵芯背面通風(fēng)溝插至線棒側(cè)面，使探頭的尺寸，表面是否光滑，以及探頭是否與被測(cè)線棒緊密接觸等，對(duì)測(cè)試結(jié)果都有較大影響。建議采用直徑為10mm左右的金屬探頭。這種測(cè)試方法發(fā)現(xiàn)缺陷還是比較靈敏和有效的。從兩臺(tái)機(jī)發(fā)現(xiàn)缺陷的情況來看，這種測(cè)試方法也是必要的，現(xiàn)將最后的測(cè)試數(shù)據(jù)記錄如表1。

4 結(jié)束語

我們已經(jīng)在華能嘉祥發(fā)電有限公司#1機(jī)組A修期間勵(lì)汽端部進(jìn)行了防電腐蝕處理，處理后經(jīng)過防暈實(shí)驗(yàn)?zāi)┌l(fā)現(xiàn)新的起暈點(diǎn)，臭氧味也隨之消失，在電暈情況不太嚴(yán)重的情況下，對(duì)電暈放電部位進(jìn)行局部防暈處理，為廠里大大節(jié)約了經(jīng)費(fèi)。這種測(cè)試方法發(fā)現(xiàn)缺陷還是比較靈敏和有效的，但試驗(yàn)方法和標(biāo)準(zhǔn)有待于進(jìn)一步明確和完善。

【參考文獻(xiàn)】

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[責(zé)任編輯：陳雙芹]