二灘水電站發電機定子繞組引線軟連接主絕緣開裂分析與處理

劉祖高，姜少斌

(二灘水力發電廠，四川攀枝花 617000)

1 概述

二灘水電站位于雅礱江下游，是我國20世紀末期建成的最大的水電站，共安裝6臺機組，單機容量550MW，總裝機容量3300MW。發電機定子額定電壓為18kV，額定電流為19629．9A，定子繞組采用三相六分支Y形聯接，繞組采用疊繞組結構。二灘水電站發電機定子引出線與匯流環之間采用軟銅辮連接過渡，軟連接采用硅橡膠自粘帶繞包絕緣。

2 發電機定子繞組引線軟連接主絕緣開裂情況及原因分析

2．1 開裂情況

2013年，在二灘水電站#3發電機檢修時，首次發現部分定子繞組引線軟連接外包絕緣出現凹陷。為進一步確定軟連接絕緣是否正常，避免定子繞組引線在運行過程中發生絕緣擊穿，對懷疑內部絕緣破裂的引線進行了解剖，解剖后發現硅橡膠主絕緣幾乎沿長度方向全部開裂，亦有部分絕緣層沿其它方向局部開裂，開裂情況如圖1所示。經統計，在2013年度機組檢修過程中共發現4臺機組的定子繞組引線軟連接主絕緣出現開裂現象，其中#1發電機3處，#2發電機6處，#3發電機4處，#4發電機2處。

2．2 原因分析

首先，二灘水電站發電機組自投入運行以來已接近15a，發電機定子繞組引線軟連接主絕緣所使用的硅橡膠自粘帶在高溫、震動、強磁場的復雜工況下長期運行，主絕緣運行壽命已接近極限，硅橡膠自粘帶絕緣老化是引起主絕緣材料開裂的主要原因。

圖1 #3發電機定子繞組引線軟連接主絕緣開裂圖

圖2 發電機定子繞組引線軟連接與銅棒搭接示意圖

其次，定子線棒安裝時，硅橡膠自粘帶繞包軟銅辮時拉伸比例過大(規定拉伸比例為1∶2)，導致硅橡膠帶的彈性接近自身極限。當發電機正常運行時，硅橡膠自粘帶受熱膨脹，導致硅橡膠主絕緣破裂。因此可以確定，定子繞組軟連接手包絕緣施工工藝不當也是引起定子繞組主絕緣材料開裂的重要原因之一。

另外，由于軟連接過渡部分自身形狀不規則，導致軟連接過渡部分電場、磁場分布不均勻，受熱不均勻，外加繞包工藝不良，加速了硅橡膠自粘帶化學性能和機械性能的老化，進而導致主絕緣材料開裂。

3 發電機定子繞組引線軟連接主絕緣開裂處理工藝

3．1 拆除軟連接原主絕緣

(1)拆除軟連接主絕緣最外層的玻璃纖維帶。注意:拆除玻璃纖維帶時不得損傷銅棒絕緣。

(2)拆除軟連接硅橡膠自粘帶主絕緣。

(3)檢查主絕緣內層即銅辮上繞包的玻璃纖維帶是否完好，如果已損壞，需將其清理干凈。注意:清理玻璃纖維帶時需防止損傷軟連接銅辮。

3．2 手包軟連接主絕緣

(1)用丙酮將軟連接及其兩側的銅棒引線清理干凈，銅棒引線清理長度距軟連接搭接處不少于75mm。

(2)用烘干的無堿玻璃纖維帶將軟連接半疊繞繞包1層進行固定、整形。玻璃纖維帶繞包過程中需平行展開，無起皺、斷裂，包扎應緊實無松動。

(3)在玻璃纖維帶上用硅橡膠自粘帶(型號:QY6351-05)半疊繞繞包不少于11層。繞包過程中，為了使軟連接拐角處過渡平緩，可先將適量的硅橡膠自粘帶折疊成塊，襯墊于軟連接拐角處，然后再繞包。避免由于自粘帶受力不規則而加劇了主絕緣的破損。工藝方面，要求新舊絕緣搭接平滑，無突變，搭接長度大于75mm。

(4)在硅橡膠自粘帶表面半疊繞繞包1層烘干的無堿玻璃纖維帶，完成之后，在玻璃纖維帶表面均勻、光滑地涂抹1層羅納星68粘接膠。

3．3 定子繞組試驗

在定子繞組引線軟連接手包主絕緣完成后，為檢驗處理結果是否滿足發電機正常運行時的工況要求，在處理工藝結束24h后，應對定子繞組進行以下試驗。

(1)測量定子繞組絕緣電阻(加壓前)。標準為:發電機三相絕緣電阻的差值不應大于最小值的100%，且絕緣電阻值不低于歷年正常值的1/3，吸收比不應小于1．6，極化指數不應小于2。

(2)發電機定子繞組引線軟連接新手包絕緣局部泄漏試驗。在定子繞組軟連接新手包絕緣表面用鋁箔膠帶包裹，鋁箔引出線經100MΩ電阻串接微安表接地，同時，在鋁箔膠帶引出線處接靜電電壓表一塊，測試其表面電位。將定子繞組加壓至18kV，對定子繞組引線軟連接新手包絕緣進行泄漏測試。標準為:在規定的試驗電壓下，處理后的繞組局部泄漏電流不應大于20μA，100 MΩ電阻上的壓降不大于2000V。

(3)定子繞組直流泄漏及耐壓試驗。對發電機三相繞組施加直流電壓。每級9kV，加壓到36 kV時保持1min。記錄每個階段的泄漏電流數值。標準為:在規定的試驗電壓下，各相泄漏電流的差別不應大于最小值的100%;最大泄漏電流在20 μA以下者，相間差值與歷次試驗結果比較不應有顯著的變化;泄漏電流不隨時間的延長而增大。

(4)測量定子繞組絕緣電阻(加壓后)。標準同(1)。

經對發電機定子繞組軟連接新手包絕緣進行相關試驗后得知:各項試驗結果均滿足試驗標準，試驗合格，處理效果良好。

4 結語

二灘水電站發電機組經過10多a的運行后，發電機各部分的絕緣均出現了不同程度的老化現象，特別是定子繞組引線軟連接絕緣破裂尤為突出，不但現象普遍，而且故障嚴重，對機組安全穩定運行提出了嚴峻地考驗。通過新手包絕緣并進行試驗的方法處理后，效果明顯，確保了發電機組的安全穩定運行。