張河灣電站發(fā)電機定子繞組電腐蝕原因分析及處理

路 建，王國柱，任 剛，黃 嘉

（河北張河灣蓄能發(fā)電有限責任公司，河北 石家莊 050300）

張河灣電站發(fā)電機定子繞組電腐蝕原因分析及處理

路 建，王國柱，任 剛，黃 嘉

（河北張河灣蓄能發(fā)電有限責任公司，河北 石家莊 050300）

對張河灣電站發(fā)電機定子繞組電腐蝕問題進行介紹，對形成的原因進行分析，針對電站發(fā)電機定子繞組的電腐蝕問題提出解決方案及日后的預控措施。

發(fā)電機；定子繞組；電腐蝕；處理

0 引言

張河灣電站位于河北省石家莊市井陘縣測魚鎮(zhèn)附近的甘陶河干流上，電站總裝機容量為1 000 MW，安裝4臺單機容量250MW的單級混流可逆式水泵水輪機組。電站額定水頭305m，年發(fā)電量16.75億kW·h，年抽水電量22.04億kW·h。電站發(fā)電機由日本富士電機生產(chǎn)，型號為GDH7057S－09，額定電壓15.75kV，槽數(shù)216，每槽線棒數(shù)2個，絕緣等級F級，繞組采用疊繞組，冷卻方式為自然風冷，發(fā)電機定子線棒主絕緣與防電暈層之間涂有半導體漆，繞組端部與匯流排采用環(huán)氧粉云母帶包裹加涂絕緣漆的方式，4臺發(fā)電機組相繼于2008～2009年陸續(xù)投產(chǎn)，運行穩(wěn)定。

1 電腐蝕問題簡述

2015年11月，張河灣電站在進行3號機組檢修時，發(fā)現(xiàn)定子繞組線棒端部、主引線出口部位的支撐區(qū)域等多處有電暈現(xiàn)象，部分部位電暈已形成腐蝕，定子繞組的斜邊墊塊、絕緣盒等區(qū)域不同程度存在霉變，經(jīng)過現(xiàn)場的判斷及分析，判定發(fā)電機繞組的電腐蝕是一個長期的逐步形成的過程。具體表現(xiàn)為：在絕緣支撐固定匯流環(huán)的兩側(cè)有白色粉末，匯流環(huán)固定支撐填充毛氈出現(xiàn)了粉化現(xiàn)象，用鋼質(zhì)鉤進行清理時，匯流環(huán)固定支撐填充毛氈形成了白色粉末脫落，部分毛氈出現(xiàn)發(fā)黃的異常，同時，在異相匯流環(huán)支撐之間出現(xiàn)了表面黑化、絕緣毛氈成粉末脫落，在空隙間，堆積有白色粉末。

圖1 匯流排固定支撐處電腐蝕情況

圖2 定子繞組主引線出口部位電腐蝕情況

2 電腐蝕的形成機理

2.1 定子繞組端部及匯流排處電腐蝕形成原因

定子繞組端部及匯流排由于暴露在定子上端部及下端部，容易受到踩踏和磕碰；機組振動引起匯流排與支撐體間產(chǎn)生輕微摩擦，長期的作用會導致防暈層或者絕緣表面損傷，發(fā)生電腐蝕，此外，灰塵也是加劇電腐蝕的一個重要因素[1]。

2.2 定子線棒電腐蝕形成原因

我國自20世紀50年代研制成功B級膠環(huán)氧粉云母絕緣（簡稱黃絕緣）技術以來，在大中型高壓發(fā)電機制造工藝上得到了普遍應用，國外發(fā)電機制造也普遍采用這種技術，其后，隨著材料技術的不斷提高，發(fā)電機線棒的絕緣性能大大提高，但也帶來了新的問題。相比于前一代定子線棒瀝青云母帶浸膠絕緣技術（黑絕緣），環(huán)氧云母絕緣在受熱后沒有彈性，在線棒進槽后，線棒與鐵芯間存在不同程度的間隙，在電場作用下，這些微小的間隙會使線棒防暈層與定子槽壁產(chǎn)生容性放電，發(fā)電機組長時間運行，將會引起線棒表面產(chǎn)生電腐蝕和損傷。電腐蝕輕者，使線棒防暈層及主絕緣表面變白并有不同程度的蠶食；嚴重者防電暈層損壞，主絕緣外露或出現(xiàn)麻點，引起線棒表面防暈層乃至主絕緣、墊條的燒損[2]。

3 張河灣發(fā)電機定子繞組電腐蝕原因分析

張河灣電站此次檢修發(fā)現(xiàn)的定子繞組電腐蝕主要發(fā)生在中性點區(qū)域及定子引出線部位，線棒內(nèi)部的電腐蝕要在機組大修解體時才能發(fā)現(xiàn)。針對電腐蝕產(chǎn)生的機理，結(jié)合張河灣電站投產(chǎn)后機組運行的實際情況，分析張河灣發(fā)電機定子繞組電腐蝕的具體原因為：發(fā)電機部分部位由于建設時期廠房環(huán)境較差，有泥漿污染的痕跡，后期也未能徹底清除，造成匯流環(huán)固定支撐被污染；電站投產(chǎn)初期，廠房通風空調(diào)系統(tǒng)功能不健全，除濕效果較差，同時，機組停機備用時間長，風洞加熱器投入時間短，導致定子繞組產(chǎn)生結(jié)露，形成了局部潮濕；這也是導致定子繞組的斜邊墊塊、絕緣盒等區(qū)域不同程度存在霉變的主要原因；定子繞組匯流排部位處于繞組出口區(qū)域，在大電流、高電壓以及定子繞組泄露電流的長期作用下，容易造成異相之間絕緣表面逐步形成電腐蝕。

4 現(xiàn)場處理及預控措施

4.1 現(xiàn)場處理

針對電腐蝕形成的原因，張河灣電站采取先清理后修復的處理原則，對每一處電腐蝕部位進行處理。具體工藝為：對每一處電腐蝕形成的粉末、碳化物進行清理，清理在電腐蝕作用下已經(jīng)發(fā)黃的毛氈。清理絕緣支撐板、匯流環(huán)表面碳化、電腐蝕發(fā)黑等異常表面，必要時拆除表面腐蝕的絕緣；使用砂紙對電腐蝕區(qū)域進行輕微打磨，為重新噴涂絕緣漆做好準備，打磨完成后使用強力吸塵器清理整個作業(yè)面，確保無粉塵存在；使用無水乙醇或丙酮對整個電腐蝕區(qū)域進行清洗，清洗完畢后使用熱風槍進行干燥處理，熱風槍作業(yè)時間為24 h；由專業(yè)人員使用滲透清洗液進行滲透清理，4 h后，用無水乙醇或丙酮清理干凈清洗區(qū)域；然后，進行表面絕緣的恢復處理；待表面絕緣固化后，進行表面絕緣漆噴涂作業(yè)，采用熱風加熱固化的方式完成表面絕緣漆的固化。

4.2 預控措施

將匯流排固定支撐與匯流排固定接觸部位作為機組定期檢查項目，對匯流排固定支撐與匯流排固定接觸部位定期進行清掃擦拭；加強對檢修作業(yè)人員的培訓，在發(fā)電機定子端部及匯流排處工作時做好設備的保護，防止碰撞、踩踏匯流排；加強對發(fā)電機定子繞組局放數(shù)據(jù)的監(jiān)測，納入定期工作內(nèi)，做好數(shù)據(jù)的分析及對比，直流耐壓試驗、絕緣測試等試驗數(shù)據(jù)也要做好分析，及早發(fā)現(xiàn)潛在的缺陷。

5 定子繞組試驗情況

（1）定子繞組絕緣電阻和吸收比測量（表1）

表1

（2）定子繞組直流耐壓及泄露電流測量（表2）

TV738

B

1672-5387（2016）12-0047-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.12.017

2016-08-29

路 建（1973-），男，工程師，從事抽水蓄能電站生產(chǎn)管理工作。