關(guān)于發(fā)電機(jī)定子繞組電腐蝕問(wèn)題的討論

付朝霞

(北京十三陵蓄能電廠，北京 102200)

1 電腐蝕現(xiàn)象

在某發(fā)電機(jī)運(yùn)行期間，發(fā)現(xiàn)其機(jī)坑周?chē)泻軡獾某粞跷?，測(cè)量定子繞組測(cè)溫電阻電壓高達(dá)500 V。在檢修中，發(fā)現(xiàn)其定子線棒出槽口及槽內(nèi)有明顯的白色粉末，存在較嚴(yán)重的電腐蝕現(xiàn)象。

定子線棒絕緣表面與定子槽壁失去電接觸產(chǎn)生放電，燒傷絕緣表面及電化學(xué)侵蝕的現(xiàn)象稱(chēng)為電腐蝕。電腐蝕通常發(fā)生在發(fā)電機(jī)定子線棒槽部的絕緣表面和槽壁之間，以及防暈層和主絕緣之間。電腐蝕會(huì)將防暈層燒成蠶食狀而變酥脫落，將線棒主絕緣燒成麻點(diǎn)、麻坑，將定子槽楔或墊條燒成蜂窩狀，且使線棒防暈層和主絕緣之間出現(xiàn)因游離而形成的淺黃色和白色粉末，有時(shí)還會(huì)使定子測(cè)溫元件出現(xiàn)帶電現(xiàn)象。

由于防暈層和槽壁接觸不良，或防暈層和線棒絕緣粘合不好，在強(qiáng)烈的電場(chǎng)作用下，產(chǎn)生高能量的容性放電，從而加強(qiáng)電子對(duì)定子線棒表面的熱和機(jī)械的作用。由于放電使空氣電離產(chǎn)生臭氧及氮的氧化物，因此發(fā)生電腐蝕的機(jī)組在運(yùn)行中會(huì)出現(xiàn)很濃的臭氧味。臭氧若溶于氣隙內(nèi)的水分中，則易引起線棒表面防暈層主絕緣、槽楔和墊條的腐蝕。

2 電腐蝕產(chǎn)生的原因

環(huán)氧云母絕緣屬熱固性絕緣，在運(yùn)行溫度下幾乎沒(méi)有膨脹，不能填補(bǔ)線棒與槽壁之間的間隙；而如果用絕緣墊條作為層間墊條，容易使線棒表面和槽壁失去電接觸，在線棒表面產(chǎn)生電腐蝕。

當(dāng)線棒和槽壁之間存在間隙時(shí)，其等值電路如圖1所示。

圖1 定子線棒在槽內(nèi)的等值電路

由等值電路可建立如下方程式：

式中：C1——主絕緣電容，F(xiàn)；C2——?dú)庀峨娙?，F(xiàn)；R——主絕緣表面與槽壁的接觸電阻，Ω；U·——線棒上施加的電壓，V。

由式(1)可以看出：

(1) 氣隙所承受的電壓與線棒尺寸、主絕緣材料及材料的厚度有關(guān)。當(dāng)絕緣厚度，線棒尺寸相同時(shí)，由于環(huán)氧樹(shù)脂粉云母帶的介電常數(shù)ε較瀝青云母的介電常數(shù)大，因此，環(huán)氧樹(shù)脂粉云母絕緣的線棒的電容量較瀝青云母絕緣的線棒大，因而在外加電壓及線棒表面與槽壁間尺寸相同時(shí)，環(huán)氧樹(shù)脂粉云母絕緣的線棒較瀝青云母絕緣的線棒容易產(chǎn)生放電。

(2) 當(dāng)線棒尺寸、主絕緣材料及材料厚度一定時(shí)，C1即為常數(shù)。此時(shí)氣隙的C2，R上所承受的電壓和加在線棒上的電壓有關(guān)，越高，則也越高。但加在線棒上的電壓又和機(jī)組額定電壓高低及線棒所處的工作電位有關(guān)，機(jī)組額定電壓越高，或線棒在運(yùn)行中所處的電位越高，則氣隙上所承受的電壓也越高，越容易產(chǎn)生放電。

選擇80例銀屑病患者作研究對(duì)象,均為我院皮膚科2017年1月至12月收治。隨機(jī)分組,中研究組40例中,男24例,女16例,年齡27-67歲,平均(47.45±11.32)歲;病程平均為(5.62±1.33)年;對(duì)照組40例中,男26例,女14例,年齡28-66歲,平均(47.37±11.25)歲,病程平均為(5.73±1.29)年。組間基線資金料可比(P>0.05)。

(3) 氣隙上承受的電壓還和C2及主絕緣表面與槽壁接觸電阻R有關(guān)。由于發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中線棒受到雙倍系統(tǒng)頻率100 Hz壓向槽底的機(jī)械力，以及繞組本身的機(jī)械振動(dòng)作用，使防暈層和槽壁間產(chǎn)生相對(duì)位移，因而接觸電阻R增加，氣隙上所承受的電壓增加，從而越容易放電。線棒防暈層和槽壁間的相對(duì)位移還使得在防暈層和槽壁脫離接觸的瞬間在氣隙上形成很高的電場(chǎng)，導(dǎo)致間隙放電。

3 電腐蝕的影響因素

3.1 發(fā)電機(jī)電壓等級(jí)、冷卻方式、絕緣材料

電腐蝕主要發(fā)生在空氣冷卻、采用熱固性環(huán)氧粉云母作為主絕緣的發(fā)電機(jī)上，且隨著發(fā)電機(jī)電壓等級(jí)的提高，電腐蝕愈嚴(yán)重。

3.2 線棒防暈層的材料及工藝

線棒在制造過(guò)程中，防暈層的材料和制作工藝對(duì)電腐蝕的產(chǎn)生有非常重要的影響。防暈層材料的質(zhì)量、防暈層層數(shù)及其包扎的工藝直接影響線棒的防暈效果。因此，在線棒制造過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格控制防暈層材料的選擇及制作工藝。

3.3 發(fā)電機(jī)運(yùn)行環(huán)境

發(fā)電機(jī)的運(yùn)行環(huán)境也會(huì)影響電腐蝕的產(chǎn)生。如果機(jī)坑內(nèi)機(jī)組各軸承存在較嚴(yán)重的油霧或甩油現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致機(jī)坑內(nèi)油污嚴(yán)重，使線棒的防暈層表面因臟污而造成放電，加劇電腐蝕的產(chǎn)生。

3.4 定子線棒下線工藝

定子線棒的下線工藝和質(zhì)量也會(huì)影響電腐蝕的產(chǎn)生。無(wú)論是采用彈性硅橡膠還是彈性波紋板形式的下線方式，都要保證定子線棒和槽壁之間的緊密接觸。2者之間若有間隙，在機(jī)組運(yùn)行中的電磁力和機(jī)械力的作用下，會(huì)使間隙增大，氣隙上所承受的電壓增加，從而容易發(fā)生放電，產(chǎn)生電腐蝕。槽內(nèi)產(chǎn)生的電腐蝕會(huì)不斷侵蝕線棒的防暈層、層間墊條、主絕緣等，造成線棒槽內(nèi)松動(dòng)，并進(jìn)一步磨損主絕緣，極易造成因主絕緣嚴(yán)重磨損而發(fā)生擊穿故障，因此槽內(nèi)電腐蝕的發(fā)生危害相對(duì)更大。

3.5 同一臺(tái)機(jī)組中線棒所處位置

上層線棒發(fā)生電腐蝕的幾率較大，主要原因是在未采用半導(dǎo)體墊條前，上層線棒比下層線棒少一個(gè)和鐵芯的接觸面，易發(fā)生電腐蝕。其次，當(dāng)上層線棒和下層線棒同槽且同相時(shí)，上層線棒的徑向電磁力是下層的3倍，因而上層線棒防暈層較易磨損，從而使上層線棒發(fā)生電腐蝕的幾率增大。

3.6 同一臺(tái)機(jī)組中線棒電位以及線棒與槽壁的間隙

3.7 齒壓板的形式

線棒在出槽口處與齒壓板之間的間隙大小也是影響線棒槽口電腐蝕產(chǎn)生的一個(gè)因素。因線棒端部出槽口處的電場(chǎng)集中，軸向場(chǎng)強(qiáng)最高，易產(chǎn)生電腐蝕。若線棒與齒壓板之間間隙較小，在防暈層失效后，線棒端部槽口處對(duì)齒壓板的電位差升高，會(huì)造成線棒表面對(duì)齒壓板放電。此處的放電極易發(fā)展成電容性火花放電，造成線棒主絕緣被侵蝕燒灼變薄，易導(dǎo)致故障。

4 電腐蝕的處理與預(yù)防

對(duì)于出槽口處的電腐蝕，可以通過(guò)對(duì)防暈層的修復(fù)進(jìn)行處理，主要方法是將電腐蝕處清理干凈，露出防暈層，然后按照線棒制造工藝對(duì)防暈層進(jìn)行修復(fù)；但是對(duì)于槽內(nèi)電腐蝕，并沒(méi)有特別好的處理方法，所以防止電腐蝕的產(chǎn)生才是解決電腐蝕的根本方法。防止電腐蝕產(chǎn)生的主要措施如下：

(1) 選擇質(zhì)量良好的防暈材料，同時(shí)在線棒制造過(guò)程中確保防暈處理工藝符合設(shè)計(jì)要求；

(2) 線棒下線過(guò)程中，無(wú)論采取何種下線方式及線棒固定方式，一定要確保線棒在槽內(nèi)的部分與鐵芯及上、下層線棒之間緊密接觸，最好達(dá)到100 %的接觸，無(wú)氣隙。如果線棒防暈層的防暈效果不佳，一旦接觸面間的氣隙場(chǎng)強(qiáng)達(dá)到其擊穿電壓，就會(huì)產(chǎn)生電腐蝕。

5 電腐蝕的檢查測(cè)試

電腐蝕發(fā)生后，在線棒防暈層和主絕緣之間會(huì)出現(xiàn)因游離而形成的淺黃色和白色粉末，因此通過(guò)觀察有無(wú)淺黃色或白色粉末，可初步判斷是否發(fā)生了電腐蝕。更有效的檢測(cè)方法是通過(guò)試驗(yàn)來(lái)檢查。常用的試驗(yàn)方法有如下幾個(gè)。

(1) 測(cè)量線棒出槽口表面電阻。如果測(cè)得的表面電阻值大于防暈層材料原始的電阻值，則有可能發(fā)生了電腐蝕。

(2) 測(cè)量線棒的表面電位。對(duì)線棒加額定相電壓，用高內(nèi)阻的電壓表測(cè)量線棒的表面電位，如果防暈層完整且各接觸面接觸良好，表面電位一般在10 V以下；當(dāng)發(fā)生電腐蝕時(shí)，表面電位會(huì)增加到幾十甚至幾百V。

(3) 測(cè)量測(cè)溫元件的感應(yīng)電壓。正常情況下測(cè)溫元件的感應(yīng)電壓很低，一般在6 V左右；發(fā)生電腐蝕后，感應(yīng)電壓會(huì)升高，有的可達(dá)幾百V。

(4) 測(cè)量定子繞組的局部放電。通過(guò)局放測(cè)量對(duì)比及相位分析，可初步推斷是否存在電腐蝕及電腐蝕發(fā)生的位置。

(5) 紫外成像儀檢測(cè)。對(duì)線棒加額定電壓，利用紫外成像儀掃描，如果存在電腐蝕現(xiàn)象，會(huì)有較多的光子數(shù)產(chǎn)生。該方法直觀且定位準(zhǔn)確，但是對(duì)于槽內(nèi)發(fā)生的電腐蝕，檢測(cè)效果不佳。

1 李建明.高壓電氣設(shè)備試驗(yàn)方法(第二版)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2001.

2 王世宏.國(guó)產(chǎn)雙水內(nèi)冷機(jī)組電腐蝕與線圈漏水原因分析[J].華北電力技術(shù)，1999，29(12)：30-32.