皂河站主電機(jī)定子線圈絕緣損傷的處理

吳良宇， 徐川江， 季煒理， 王浩男， 仝 超

(江蘇省駱運(yùn)水利工程管理處， 江蘇 宿遷 223800)

1 概述

江蘇省皂河抽水站(以下簡稱皂河站)是江蘇江水北調(diào)第六梯級泵站，也是我國南水北調(diào)東線工程的第六梯級泵站之一，安裝2臺6HL-70型立式全調(diào)節(jié)混流泵，單機(jī)流量為100 m3/s，是亞洲單機(jī)流量最大的混流泵，被稱為“亞洲第一泵”，配用TL7000-80/7400型立式同步電動機(jī)，額定電壓10 kV，極數(shù)為80極，定子繞組接線方式為雙Y型。

2 處理過程

2.1 存在問題

2020年11月27日1#機(jī)組停止運(yùn)行，12月7日全站停運(yùn)，圓滿完成全年抗旱翻水任務(wù)進(jìn)入設(shè)備保養(yǎng)階段。2020年12月22日，在對1#主機(jī)定子線圈進(jìn)行泄漏電流和直流耐壓試驗(yàn)時發(fā)現(xiàn)A相定子線圈升至8 kV時有放電聲，立即停止試驗(yàn)。經(jīng)過排查，初步鎖定放電位置，最終查明泄漏點(diǎn)在主機(jī)定子西部線圈上端頭，該處有明顯可見的絕緣損傷。

2.2 方案確定

經(jīng)過查閱最近幾年的1#主電機(jī)預(yù)防性試驗(yàn)數(shù)據(jù)和運(yùn)行數(shù)據(jù)，雖然歷次直流電阻、絕緣電阻、泄漏電流和直流耐壓均為合格，主機(jī)組也能正常運(yùn)行，但是本次發(fā)現(xiàn)的線圈絕緣損傷如果不處理將會發(fā)展成為故障，后果將佷嚴(yán)重，應(yīng)將問題消滅在萌芽狀態(tài)，立即處理。

方案一：更換損傷的線圈

此方案是將電機(jī)轉(zhuǎn)子吊出，拆除損傷的線圈，并將預(yù)先制作好的合格線圈嵌入，重新連接后現(xiàn)場進(jìn)行絕緣處理。此方案優(yōu)點(diǎn)是處理后電機(jī)線圈各項(xiàng)參數(shù)和原來一樣。

缺點(diǎn)是要拆除葉片調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、滑環(huán)室、電機(jī)蓋板等部件，并拆除電機(jī)和水泵大軸連接，后期安裝時還要對葉片間隙、同心和擺度等參數(shù)重新測量和調(diào)整。

此方案施工難度大、周期最長，投資也最大。

方案二：現(xiàn)場絕緣修復(fù)

此方案的優(yōu)點(diǎn)是不需要動電機(jī)任何部位，理想情況下修復(fù)后的線圈基本能恢復(fù)如初，能保證線圈絕緣性能良好，不影響電機(jī)任何電氣性能。

此方案的缺點(diǎn)是人工操作難度大，需要操作者耐心細(xì)致一點(diǎn)點(diǎn)將原損傷處的絕緣剝掉，再重新包絕緣，包好絕緣烘干固化好再刷絕緣漆處理，線圈修復(fù)后能否通過電氣試驗(yàn)存在一定風(fēng)險。

此方案工期需要10 d左右。

方案三：“丟線圈”法

此方案是將缺陷線圈丟掉，端部連線進(jìn)行改接。

此方案的優(yōu)點(diǎn)是操作方便，只需將端部接線剪開，將缺陷線圈丟掉，其他正常線圈進(jìn)行重新接線，然后焊接頭，再進(jìn)行絕緣處理。 此方案工期需要5 d左右，投資最少。

此方案的缺點(diǎn)是需要改動線圈端部接線，此相直流電阻略微減小(相對其他2相減小1/170左右)，對運(yùn)行時的每相電流值有影響。

結(jié)合投資和工期情況，再加上定子線圈損傷處剛好處在定子端部靠近鐵芯位置，有轉(zhuǎn)子磁極鐵芯遮擋，再加上線圈匝間距離很近，幾乎無操作空間，遂決定選用方案三。此方案在泵站和發(fā)電廠均有成功實(shí)施的先例[1-3]，不同之處在于資料所見的線圈絕緣損傷多是故障導(dǎo)致的，而皂河站的是預(yù)防性試驗(yàn)時發(fā)現(xiàn)的，未發(fā)展成故障。

2.3 處理過程

先進(jìn)行檢查除塵，拆除電機(jī)蓋板，對定轉(zhuǎn)子進(jìn)行除塵，清理機(jī)坑，檢查電機(jī)空氣間隙，詳細(xì)檢查定子和轉(zhuǎn)子，重點(diǎn)是定子線圈端部，再未發(fā)現(xiàn)線圈絕緣損傷情況。

(1) 斷開連接。斷開絕緣損傷線圈與同組其他線圈的連接線，再對定子線圈A相進(jìn)行絕緣電阻和泄漏電流和直流耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果滿足規(guī)程要求。

(2) 絕緣處理。將絕緣損傷的線圈丟掉，重新連接A相其他線圈，并嚴(yán)格按照施工手冊和電機(jī)線圈現(xiàn)場裝配及絕緣處理[4]的要求進(jìn)行接線和絕緣處理。

(3) 線圈烘干。對定子繞組通入直流電流進(jìn)行24 h的線圈排潮處理，在A相新連接部位增加取暖器局部加熱，電流從200 A逐漸增加至385 A，線圈溫度緩慢上升，從13℃逐漸升高至90℃，保溫時間為20～24 h。

(4) 淋漆固化。待24 h線圈排潮處理結(jié)束后，使用絕緣漆(F51型號F級)涂刷定子線圈重新連接部位，同時繼續(xù)使用線圈排潮處理的方法進(jìn)行油漆烘干固化。

至2021年1月4日24時，烘干固化完成，線圈絕緣處理結(jié)束，停止加熱，待線圈冷卻后進(jìn)行電氣試驗(yàn)。整個過程前后歷時7 d時間。

需要注意的是，在線圈清潔和絕緣處理過程中使用到無水酒精，現(xiàn)場杜絕一切火源和抽煙、打電話等危險行為。線圈連接、線圈烘干和淋漆固化階段要安排人員24 h值班，密切關(guān)注氣焊現(xiàn)場及烘干時線圈各部位溫度，防止定子線圈過熱、取暖器故障等引起的事故，并在現(xiàn)場配備滅火器。

3 改造后的效果分析

2021年1月5日，對處理后的定子線圈進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表1，從表1可知絕緣電阻和吸收比合格，泄漏電流和直流耐壓合格，直流電阻相間最大差值為3.2 mΩ(1.5%)，滿足規(guī)程要求的直流電阻相互差別不應(yīng)超過最小值的2%的要求。

1月8日進(jìn)行1#機(jī)組帶電試運(yùn)行，整個過程機(jī)組運(yùn)行平穩(wěn)，聲音均勻。運(yùn)行時噪聲最大值為87 dB，振動最大值為9 μm，測值見表2。

表2 試運(yùn)行噪聲和振動測量結(jié)果

5月17日至8月1日進(jìn)行補(bǔ)水和排澇運(yùn)行，部分運(yùn)行數(shù)據(jù)見表3，從中可知在不同功率下A相定子電流稍大于B相和C相電流，其差值在6～9 A之間，三相不平衡程度滿載時為1.4%，輕載時最大為4.4%，符合《泵站運(yùn)行規(guī)程》(DB32T 1360—2009)的要求(主電機(jī)三相不平衡程度滿載時最大允許值為15%，輕載時任何一相電流未超過額定數(shù)值時，不平衡的最大允許值為10%)。

表3 1#機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)

4 結(jié)論及建議

皂河站主電機(jī)由于不明原因作用造成A相繞組其中一匝線圈絕緣損傷，經(jīng)“丟線圈”處理后，經(jīng)過試運(yùn)行和正常運(yùn)行，機(jī)組運(yùn)行情況良好，各項(xiàng)測值均滿足要求。

在實(shí)際運(yùn)行和維護(hù)時建議做好以下幾點(diǎn)：

(1) 電機(jī)啟動前，要對電機(jī)的空氣間隙進(jìn)行檢查，以防異物落入空氣間隙，并進(jìn)行絕緣電阻測試。

(2) 根據(jù)規(guī)程[5]規(guī)定，交流電動機(jī)定子線圈泄漏電流與直流耐壓試驗(yàn)只是在大修時和更換線圈后進(jìn)行，但是皂河站這樣線圈絕緣損傷程度小，額定電壓下還能正常運(yùn)行的隱患不能被發(fā)現(xiàn)，間隔2至3年做一次還是必要的。

(3) 丟線圈作為應(yīng)急處理措施，在條件具備時要將丟的線圈進(jìn)行恢復(fù)。