劉英軍
(國網(wǎng)新源控股有限公司潘家口蓄能電廠,河北 唐山064309)
某廠發(fā)電電動機為立軸、懸式、三相、50Hz、空冷可逆式同步發(fā)電電動機,型號為MV840/240142-48,該廠發(fā)電機為意大利TIBB公司生產(chǎn)的。
2016年發(fā)電機已運行24年,在機組檢修期間,對定子線棒及跨接引線檢查時,發(fā)現(xiàn)102號線棒跨接引線絕緣故障,故障點外部絕緣漆、玻璃絲帶及云母帶存在燒損現(xiàn)象。經(jīng)測量跨接引線與螺母的距離為6cm;與絕緣塊邊緣距離為4cm,現(xiàn)場絕緣照片見圖1。
圖1 過橋引線絕緣故障情況
(1)運行中過電壓造成引線絕緣故障。
(2)絕緣老化造成過橋引線內(nèi)部絕緣碳化,絕緣能力降低,引起絕緣故障。
(1)運行中過電壓引起絕緣故障
通過對定子繞組接線圖的分析,102號線棒端盒跨接引線為C相頭部,該處經(jīng)跨橋引線直接引出至機組出口隔離刀閘,屬于運行電壓最高的端部,其運行電壓達13.8kV。根據(jù)對繞組定位圖可以確定該線棒輸入42極繞組(142.8r/min抽水繞組線棒),受水頭影響電站自年初至今抽水運行始終為125r/min運行。即運行中該繞組只帶有電壓,而無電流,因此該線棒不會有較高溫度產(chǎn)生;且機組無局放監(jiān)測裝置,無法發(fā)現(xiàn)確切的故障發(fā)生日期。
根據(jù)檢修和定檢,電站上半年2號機組開展過D級檢修,檢修中未發(fā)現(xiàn)此處存在絕緣故障。
通過對計算機監(jiān)控系統(tǒng)、機組保護裝置、機組PMU裝置進行故障信息和電壓、電流波形分析,未發(fā)現(xiàn)C相電壓過高的記錄。2016年7月22日至8月25日,期間C相運行電壓最高值為10kV。
現(xiàn)場該故障點明顯有對固定螺母的放電痕跡,2016年7月22日發(fā)電機設(shè)備定檢后的記錄主要有:2016年7月31日,2號機組經(jīng)變頻器抽水啟動中因同期超時啟動失敗,當時的故障原因為C相電壓消失12ms。故障中變頻器輸入開關(guān)14DL跳閘后該故障點消失,主變低壓側(cè)電壓恢復(fù)正常(但此次故障后僅對機組出口開關(guān)至變頻器輸入開關(guān)14DL范圍內(nèi)進行了檢查,未發(fā)現(xiàn)異常,因未對發(fā)電機設(shè)備檢查,故無法明確確認此處絕緣故障與7月31日C相電壓短時消失有關(guān));2016年8月5日,同為2號機組經(jīng)變頻器抽水啟動過程中因主變低壓側(cè)C相槽型母線對穿芯式電壓互感器基座及二次繞組等部位污穢爬電,電流竄入二次回路造成主變差動保護動作。
綜上所述,排除因運行中過電壓引起的絕緣故障。
(2)絕緣老化造成過橋引線內(nèi)部絕緣碳化,絕緣能力降低,引起絕緣故障
發(fā)現(xiàn)絕緣故障后,潘家口電廠立即與相關(guān)技術(shù)人員取得了聯(lián)系,并邀請到現(xiàn)場進行指導(dǎo)。對現(xiàn)場故障點的絕緣層進行鏟除修補過程中能發(fā)現(xiàn)該引線絕緣層嚴重碳化、空鼓,內(nèi)部絕緣能力已嚴重降低;且線棒有明顯過熱痕跡(圖2)。
圖2 102號線棒引線絕緣層情況
根據(jù)102號槽盒上貼的溫度監(jiān)視貼條,發(fā)現(xiàn)該端頭盒運行中的最高溫度值為80℃左右,較其他端頭盒溫度屬較低的(圖3)。
圖3 溫度貼條情況
經(jīng)分析,認為造成此處絕緣故障的原因主要為設(shè)備運行年限已超過20年,絕緣老化,且運行中出現(xiàn)過短路故障等(1994年、2014年相間短路故障)。此類故障加速了絕緣的進一步老化。為了對絕緣老化情況進行判斷,在2號機組同樣電壓范圍內(nèi)選取了一段跨接引線進行抽檢,抽檢點選擇為30號線棒跨接線上,現(xiàn)場抽檢結(jié)果顯示該位置同樣存在內(nèi)部絕緣碳化的情況,碳化層數(shù)已達6~8層,僅有外部數(shù)層絕緣情況相對較好。
相關(guān)情況見圖4、5。
圖4 2號機組跨接引線抽檢情況說明圖
圖5 抽檢點鏟下的絕緣包裹層情況
通過對故障點的絕緣層檢查,以及對同電壓范圍內(nèi)的跨接引線的絕緣抽檢,可以確定2號機組跨接引線的絕緣已嚴重老化,尤其是內(nèi)部嚴重碳化后絕緣降低,存在較高絕緣故障的風(fēng)險。
(1)對絕緣故障點和抽檢點進行了重新絕緣處理;處理使用的材料見表1。
表1
(2)實施步驟
1)總體要求為在原有跨橋引線外,再增加包扎5層云母帶,加固原有老化的主絕緣。(現(xiàn)場存在空間限制不能操作的部位,在進行論證安全距離后可不做處理)
2)施工工藝
①首先對定子跨橋引線周邊做好防護,以免打磨及其他操作產(chǎn)生雜質(zhì)掉落進入鐵心。
②銼刀去除漆瘤,用砂紙打磨需要處理的引線外絕緣表面,使表面成毛面(處理要小心,不可傷及絕緣)。
③打磨完需要用吸塵器將粉末清理干凈,然后再用蘸有無水乙醇的抹布清理銅環(huán)表面。
④等待酒精揮發(fā)后,包扎云母帶。
a包扎區(qū)域和打磨區(qū)域至少要保證5m以外的距離,以免粉塵飄落粘黏到樹脂上。
b配置EP139樹脂,攪勻后方可使用,4h內(nèi)用完配置好的樹脂(每次不需要配置太多,以免造成樹脂的浪費)。
c在清理干凈的引線絕緣表面涂刷一層EP139樹脂,涂刷均勻。
d采用半疊包扎方式,包扎5層PC6云母帶,要求每包扎一層完畢后,需要涂刷一層EP139樹脂,涂刷均勻(注:云母帶包扎玻璃膜朝外)。
e在包扎完絕緣的外表面涂刷一層EP139樹脂,涂刷均勻,然后半疊包一層無堿玻璃絲帶,在無堿玻璃絲帶外涂刷一層EP139樹脂。
f完成后再半疊包一層聚四氟乙烯帶,聚四氟乙烯帶外再半疊包一層TJ聚酯纖維帶(此工序?qū)τ诎臻g小的區(qū)域,可取消。但是要保證包扎完的絕緣單邊厚度不得超過2.5mm,同時各跨橋引線之間的間隙不得小于35mm)。
g在每個包扎完區(qū)域,TJ聚酯纖維帶外標記清楚包扎日期以及完成時間。
⑤樹脂需要室溫固化24h以上,(如果有碘鎢燈保證包扎的銅環(huán)能夠在50℃以上,可固化12h以上)自然冷卻。
⑥固化完成后,拆除TJ聚酯纖維帶及聚四氟乙烯帶并清理。
⑦表面噴涂GK128底漆一遍,室溫固化24h以上。
⑧表面噴涂DK222面漆一層,室溫固化24h以上。
3)處理完成后效果
整體加固工作全部完成后,對發(fā)電機進行絕緣電阻測試及手包絕緣電位外移試驗,試驗數(shù)據(jù)合格,效果顯著,現(xiàn)場實施后圖片見圖6。
圖6
發(fā)電機投運已23年,在長期運行過程中,跨接引線在通過電流時發(fā)熱,加之在運行時跨接引線長期帶壓運行,造成跨接引線絕緣老化??缃右€絕緣內(nèi)部產(chǎn)生碳化、空鼓現(xiàn)象。產(chǎn)生碳化后絕緣強度大幅度降低;出現(xiàn)空鼓后可能在兩絕緣層之間形成空氣隔熱層且可能發(fā)生內(nèi)電源現(xiàn)象。在絕緣層剝離時,出現(xiàn)絕緣層分層現(xiàn)象,說明在絕緣層內(nèi)部存在嚴重空鼓現(xiàn)象,根據(jù)拆除下的絕緣帶可發(fā)現(xiàn),內(nèi)部絕緣層相當于多個空氣隔熱層,使內(nèi)部產(chǎn)生的熱量無法散出,所以外部測溫條并未有明顯變化,卻使得內(nèi)部絕緣老化加速;且當存在空鼓現(xiàn)象后,也可在絕緣層內(nèi)部產(chǎn)生類電容效應(yīng),產(chǎn)生內(nèi)電暈,造成絕緣層之間放電。隨著絕緣層發(fā)熱后,絕緣出現(xiàn)碳化現(xiàn)象,絕緣碳化后將會與絕緣空鼓形成惡性循環(huán),進一步加速絕緣老化。根據(jù)現(xiàn)場照片可知,此次絕緣損壞,就是因為在絕緣層間存在嚴重空鼓及碳化現(xiàn)象,內(nèi)部溫度過高且存在內(nèi)電暈現(xiàn)象,造成外部絕緣燒損。絕緣加固,存在加固后可能進一步加速絕緣老化的風(fēng)險,擔心造成發(fā)電機跨接引線絕緣的進一步惡化,但在實施至今已2年的時間內(nèi),多次進行發(fā)電機交流耐壓、直流耐壓、直流泄漏、電位外移等電氣預(yù)防性試驗,并未出現(xiàn)數(shù)據(jù)不合格或耐壓擊穿的情況,由此可見,此絕緣加固方式可推廣至其他絕緣受損或絕緣老化嚴重的發(fā)電機上,以上論述均為筆者觀點,如有不妥還請包涵。