330MW空冷發(fā)電機組端部電暈分析與處理工藝

陶軍華　肖紅亮

【摘 要】大型發(fā)電機定子繞組的故障放電是造成大型發(fā)電機損壞的重要原因。發(fā)電機絕緣是發(fā)電機可靠運行和運行壽命的關(guān)鍵所在。對發(fā)電機的早期故障進(jìn)行跟蹤或預(yù)測，有利于及時診斷發(fā)電機的故障，從而及時采取修復(fù)措施，這是發(fā)電廠可靠運行極其重要的環(huán)節(jié)。

【關(guān)鍵詞】發(fā)電機；絕緣；電暈；局部放電；防暈處理

0 引言

華能嘉祥發(fā)電機有限公司發(fā)電機為法國阿爾斯通制造的空冷兩極三相交流同步發(fā)電機，型號為：WX25R-127，2006年#1機投運，定子線棒主絕緣采用鱗片云母為基礎(chǔ)、環(huán)氧樹脂為膠粘劑、玻璃纖維補強的熱固性復(fù)合絕緣材料，主絕緣單邊厚度3mm，線棒與槽壁、槽底、槽楔、層間半導(dǎo)體隔板間空隙采用注入半導(dǎo)體硅橡膠填充固定。2009年的1#機A修對線棒端部的槽口檢查中，發(fā)現(xiàn)32槽緊貼鐵芯根部有明顯主絕緣外表面略有小白點燒蝕痕跡，經(jīng)過仔細(xì)檢查和分析是線棒防暈層遭到破壞產(chǎn)生的電腐蝕，如繼續(xù)發(fā)展就有可能造成線棒主絕緣層受到破壞。后又對其它線棒端部進(jìn)行仔細(xì)檢查中，很多線棒端部都有不同程度的表層絕緣遭到破壞，異相出線相間也存在不同成度的電暈放電情況，放電出線絕緣表面有白點氣泡狀燒蝕痕跡如。使發(fā)電機在運行中臭氧味很濃。現(xiàn)就現(xiàn)場處理及檢測方法理做一下分析與論證。

1 定子線圈電暈及電腐蝕原因分析

定子線棒絕緣改用環(huán)氧粉云母絕緣后，沒有針對這種絕緣受熱后很少膨脹的特點，采取相應(yīng)的有效措施，嚴(yán)格控制線棒絕緣的外形尺寸，多數(shù)線棒尺寸偏小，高低不平，因而定子槽內(nèi)的線棒表面與槽壁之間就形成空氣間隙，電暈在空氣中出現(xiàn)時要產(chǎn)生臭氧及氮氧化合物，當(dāng)水蒸汽與上述氧化物結(jié)合后形成對絕緣物具有腐蝕作用的酸類物質(zhì)。一般在固體絕緣材料和槽壁間的狹窄氣隙以及具有較大電場強度的繞組出槽部分和通風(fēng)槽等地點最容易出現(xiàn)電暈，是導(dǎo)致線棒嚴(yán)重磨損和電腐蝕的根源。

電腐蝕有兩種情況：一種，是發(fā)生于定子線棒防電暈層和槽壁之間，稱為外腐蝕；一種，是發(fā)生于防電暈層和主絕緣之間（一般須剝?nèi)シ离姇瀸雍蟛拍芸吹剑Q為內(nèi)腐蝕。從調(diào)查資料得知，發(fā)電機定子線的棒外腐蝕的基本原因是由于線棒和槽壁之間存在著間隙。線棒和槽壁之間出現(xiàn)間隙的原因有以下幾個方面：作為線棒主絕緣的環(huán)氧樹脂粉云母絕緣材料是熱固性的，不象熱塑性瀝青片云母絕緣材料，在運行溫度下能受熱膨脹而填補線棒和槽壁之間的空隙。它在運行溫度下幾乎不受熱膨脹，不能填補槽內(nèi)空隙。由于線棒防電暈層與槽壁之間失去電接觸，使兩者之間的電位差加大。當(dāng)間隙的電場強度超過某一數(shù)值時，將在防電暈層和槽壁之間產(chǎn)生高能量的電容性放電。這種放電所產(chǎn)生的加速電子對定子線棒表面產(chǎn)生熱的和機械的作用。有時生產(chǎn)廠家制造時定子線棒尺寸偏小，槽楔打得不緊，鐵心疊片不齊，以及墊條材料使用不當(dāng)?shù)仍颍率咕€棒和槽楔、槽壁之間接觸不良或出現(xiàn)間隙。此外，放電使空氣電離而產(chǎn)生臭氧和氮氧化物與氣隙內(nèi)水蒸汽作用，引起線棒表面防電暈層、主絕緣、槽楔、墊條的燒損和腐蝕，形成新的間隙。線棒主絕緣和防電暈層之間出現(xiàn)內(nèi)腐蝕的主要原因是由于線棒主絕緣和防電暈層之間存在著局部間隙。出現(xiàn)間隙的原因主要是因為所使用的防電暈半導(dǎo)體漆滲透性差、附著力不強，造成漆膜粘附不牢，使主絕緣和防電暈層之間開脫。其次是線棒在進(jìn)行防電暈處理前主絕緣表面未清除干凈（例如主絕緣表面殘留的硅橡膠脫模劑、未剝掉的聚酯薄膜等），使主絕緣和防電暈層之間形成間隙，此外主絕緣表面不平整，有凹坑，特別是當(dāng)主絕緣表面貼補時，在貼補邊緣也往往形成氣隙造成內(nèi)腐蝕。內(nèi)腐蝕和外腐蝕一樣與線棒所處的電位有密切關(guān)系，運行經(jīng)驗證明，處于電位較高的線棒發(fā)生內(nèi)腐蝕的幾率較大，而處于低電位的線棒其發(fā)生內(nèi)腐蝕的幾率較小。

2 處理方法

1）首先把需處理的線棒端部清理干凈，如防暈層被腐蝕掉，用絕緣片掛去線棒表面的絕緣漆，露出新的黑色防暈層，在操作時一定小心不要破壞防暈層下面的主絕緣層。

2）在線棒清理完畢后，把齒壓板上面的絕緣漆消除，露出金屬層。在上層線棒出槽口正面35mm范圍內(nèi)損傷防暈層部位刷低阻半導(dǎo)體漆，刷漆時要將漆刷至線棒出槽口鐵芯壓指板處，使新刷漆與線棒表面舊半導(dǎo)體漆相搭接。嚴(yán)禁低阻半導(dǎo)體漆灑落或涂刷在線棒端部的高阻部位，即線棒出槽口35mm外部位。

3）上層線棒出槽口正面35mm外損傷防暈層部位刷高阻并導(dǎo)體漆，刷漆時要將漆刷至線棒低阻區(qū)域使高阻漆與低阻漆搭接起來，兩者重疊至少13mm。出槽口下層線棒或線棒兩側(cè)區(qū)域損傷防暈層部位，由于空間極其有限處理相對困難，用專用工具刷半體漆（高阻部位刷漆方法相同），為避免涂刷好半導(dǎo)體漆的部位孤立而產(chǎn)生更大的電暈，事先要打磨相應(yīng)槽口壓指上緣表面露出金屬銅面，然后用半導(dǎo)體硅膠搭橋，使刷好半導(dǎo)體漆的部位與壓指上金屬層連接起來以達(dá)到良好的電氣接觸。從生產(chǎn)現(xiàn)場運行經(jīng)驗得知，采用非線性碳化硅半導(dǎo)體漆的措施比較好。因其工藝簡單、檢修方便、運行效果良好。

3 電腐蝕的測試方法

1）測量線棒出槽口處往往有放電燒傷，使防暈層損壞，從而引起線棒出槽口表面電阻增大。我們采用了500V兆歐表，在火線接觸到槽口線棒表面，地線接到附近鐵芯的情況下，如果沒得絕緣電阻103-105歐時，即有可能發(fā)生電腐蝕。但是也有槽口表面電阻很低的電機，槽內(nèi)發(fā)生了電腐蝕，所以要比較可靠的測量，須將槽楔取出，沿線棒測量各點表面電阻值，并應(yīng)注意測量時的接地點要同時和火線平等移動，這種測量方法簡單，線棒上不需要另外施加電壓，但取槽楔比較費工。

表1 手包絕緣引線接頭（勵側(cè)出線端部）

（上接第23頁）2）測量發(fā)電機定子線圈端部手包絕緣表面電位，線棒的表面電位這個方法是將槽退出后，將接有高內(nèi)阻測量儀表的金屬接頭直接和線棒表面接觸，線棒上加額定相電壓，此時測量儀表指示即為線棒表面電位，測量線棒表面電位和放電電磁感應(yīng)電壓接線示意圖。試驗電壓22KV，用100兆歐電阻桿串微安表逐點測試包鋁箔的部位，同時記錄微安表的讀數(shù)。當(dāng)本棒防暈層完整，且和槽楔接觸良好時，線棒表面電位一般在2700V以下，當(dāng)發(fā)生電腐蝕時，線棒表面電位劇增，一些經(jīng)驗單位認(rèn)為表面電位達(dá)到2000V即可能產(chǎn)生電腐蝕。這種方法是測試線棒電腐蝕較為有效的方法，但需打下槽楔，因而工作量很大，如若不打下槽楔，可以采用測量桿由鐵芯背面通風(fēng)溝插至線棒側(cè)面，使探頭的尺寸，表面是否光滑，以及探頭是否與被測線棒緊密接觸等，對測試結(jié)果都有較大影響。建議采用直徑為10mm左右的金屬探頭。這種測試方法發(fā)現(xiàn)缺陷還是比較靈敏和有效的。從兩臺機發(fā)現(xiàn)缺陷的情況來看，這種測試方法也是必要的，現(xiàn)將最后的測試數(shù)據(jù)記錄如表1。

4 結(jié)束語

我們已經(jīng)在華能嘉祥發(fā)電有限公司#1機組A修期間勵汽端部進(jìn)行了防電腐蝕處理，處理后經(jīng)過防暈實驗?zāi)┌l(fā)現(xiàn)新的起暈點，臭氧味也隨之消失，在電暈情況不太嚴(yán)重的情況下，對電暈放電部位進(jìn)行局部防暈處理，為廠里大大節(jié)約了經(jīng)費。這種測試方法發(fā)現(xiàn)缺陷還是比較靈敏和有效的，但試驗方法和標(biāo)準(zhǔn)有待于進(jìn)一步明確和完善。

【參考文獻(xiàn)】

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[責(zé)任編輯：陳雙芹]