水輪發電機定子繞組端部防暈層狀態分析

周仿榮,劉紅文,徐肖偉,彭晶

(云南電網公司電力研究院,昆明 650217)

水輪發電機定子繞組端部防暈層狀態分析

周仿榮,劉紅文,徐肖偉,彭晶

(云南電網公司電力研究院,昆明 650217)

對現場大量的水輪發電機端部電暈測試和防暈方法總結,提出了將端部防暈層的運行狀態分為四級,并針對每種狀態給出了防暈處理方法。

端部電暈;絕緣;發電機

1 前言

發電機定子繞組出槽口處、通風槽口、端部線棒之間電場強度非常不均勻,容易使空氣局部游離而發生電暈放電。定子繞組端部電暈放電與繞組絕緣狀況有著密切的聯系,由于發電機端部絕緣長期受電、熱、機械應力及其環境因素的影響,導致發電機絕緣老化,防暈層防暈效果變差和起暈電壓降低,使得發電機在正常運行情況下產生電暈放電。由于電暈放電將加速破壞防暈層和主絕緣,若任其繼續擴大與發展,則會導致端部絕緣擊穿,對于大型發電機來說電暈放電是繞組防暈體系受到破壞的重要癥狀[1-3]。

目前針對發電機定子繞組電暈檢測的方法有兩種,一是通過暗室目測觀察發電機的電暈放電;二是通過日盲型紫外成像裝置進行觀測[4-6];本文首先對容易產生電暈放電的發電機端部進行電場強度理論分析,現場通過日盲型紫外成像裝置對大量發電機進行檢測得出起暈電壓、放電點數、放電強度,并且利用這些特征參量去評估端部防暈層的老化情況,最后總結了防暈層的處理方法。

2 定子繞組端部電場分析

發電機定子繞組端部經過防暈處理后,泄漏電流大部分沿著表面防暈層進入鐵芯,等效分布參數電路如圖1所示。出槽口部位最大場強為[7]：

圖1 理想的端部防暈等效分布參數電路

式中：ρs為防暈層的電阻率,經過多年的發展,端部防暈層一般采用具有非線性電阻特性的碳化硅,其電阻率隨外施場強的增加而降低,具有調節場強的能力,表面電阻率為：

式中：ρ0為場強為0時碳化硅防暈層的表面電阻率;β為隨外施場強呈非線性變化的系數。

發電機定子繞組端部防暈材料的選擇是非常重要的,如果選擇不當或防暈層受到污染和遭到破壞,則會引起局部場強過高,導致端部電暈放電和主絕緣老化[8-14]。圖2為發電機定子繞組端部遭到破壞或污染時的電場分布。

圖2 防暈層遭到破壞的電場分布

3 發電機定子繞組端防暈層狀態分析

發電機定子繞組端部防暈層的破壞和老化情況,目前尚無缺陷定級,端部電暈放電的處理方式主要是針對某個放電點或放電比較集中的地方進行防暈處理,再者是進行整機端部防暈處理或更換線棒。由于發電機定子繞組的繞制方式和現場的條件,現有的測試方式無法精確的獲得全部電暈放電的部位,甚至只能獲得少量的上端部電暈放電點,這樣的處理方式存在較大盲目性。為了降低端部防暈層維護和處理的這種盲目性,減緩端部主絕緣的老化速度,提高發電機安全運行水平。文中利用日盲型紫外成像技術對多臺次水輪發電機定子繞組上端部上層繞組防暈層進行檢測,通過歸納總結將其應用于整個發電機定子繞組端部防暈層運行狀態分級,并將端部防暈層運行狀態分為四級：良好、注意、一般、嚴重,如表1,提出了基于發電機定子繞組端部防暈層運行狀態的維修和處理方法。

對某電廠型號為SF700-40/12700,額定容量為777.8 MVA,額定電壓為18 kV的發電機進行電暈檢測,通過對定子繞組上端部電暈檢測結果,評估整個端部防暈層運行情況。定子繞組為40極八分支并聯結構的雙層波繞組,發電機定子繞組槽數每臺有480槽,每槽內布置兩根線棒,共有線棒960根,絕緣等級F級,絕緣材料主要為環氧云母粉,冷卻方式為密閉自循環空氣冷卻。表2為被測水輪發電機端部防暈層狀態數據;圖2為0.8 UN測試電壓下端部紫外電暈照片。

表1 水輪發電機端部防暈層運行狀態分級

表2 水輪發電機端部防暈層狀態數據

由表1～2可以看出,該發電機定子繞組端部防暈層運行狀態為 “注意”。

4 防暈層缺陷處理方法及檢測周期

通過大量的現場實測和總結分析,總結出了不同絕緣狀況下的防暈層缺陷處理方法和檢測周期。

1)“良好”狀態的水輪發電機定子繞組端部防暈層不必進行防暈處理,但需要檢查發電機端部是否存在較大毛刺和殘留物;電暈檢測周期為2～3年。

2)注意狀態,對定子線棒端部進行徹底清潔,防暈層表面不得有油污及灰塵;電暈檢測周期為1～2年。

3)一般狀態

*對定子線棒端部進行徹底清潔;

*使用銼刀或砂紙打磨端部繞組、端箍表面存在毛刺和尖角的地方,清理放電痕跡,對相鄰區域做好防護,并用吸塵器吸走打磨過程中產生的粉塵。

*采用高阻漆、環氧紅磁漆噴涂整個繞組端部,必須保證噴涂均勻且到位,減緩端部絕緣老化速度。

處理后不必再進行電暈放電復測,電暈檢測周期為1年。

4)嚴重狀態

*完成線棒端部徹底清潔,打磨端部繞組、端箍表面的毛刺和尖角,吸走打磨過程中的粉塵。

*檢查端部墊塊是否有損傷或端部繞組之間的距離是否滿足要求,如不滿足要求,應按要求增加綁扎墊塊。

*浸漬滌綸氈、綁繩完全固化好后,清理綁扎處的毛刺、尖角,并清理表面灰塵。

*對整個繞組端部噴涂2～3遍高阻漆,干燥后噴涂一遍紅磁漆。

5 結束語

發電機定子繞組端部電場分布極不均勻,運行中電暈現象屢見不鮮,端部絕緣腐蝕嚴重,最終導致主絕緣擊穿。針對水輪發電機定子繞組端部防暈層維護和處理方式的盲目性,本文提出的基于端部防暈層運行狀態分級和處理方式,對水輪發電機定子繞組端部防暈層的維修有借鑒意義。

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Due to the site conditions,the current detecting method about terminal corona cannot accurately obtain all corona discharge position,so the anti-corona layer processing method of large turbine generator is greatly blind;the authors of this article summarize terminal corona tests and anti-corona method,then put forward a suggest that the running status of terminal anti-corona layer should be divided into four levels,and give anti-corona processing method for each status.

terminal corona;insulation;generator

TV74

B

1006-7345(2014)01-0095-03

2013-10-18

周仿榮 (1982),男,工程師,云南電網公司電力研究院,主要從事高電壓與絕緣技術研究工作 (e-mail)zhfr0508@sina.com。

Status Analysis and the Processing Method of Anti-corona Layer about the Large Turbine Generator's Terminal Stator Windings

ZHOU Fangrong,LIU Hongwen,XU Xiaowei,PENG Jing

(Yunnan Electric Power Research Institute,Kunming 650217)