扭子水電站發(fā)電機(jī)定子線圈電腐蝕處理

張 超

（甘肅電投大容電力有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730000）

1 概述

扭子水電站位于甘南藏族自治州卓尼縣城上游約20 km處的洮河干流上，距蘭州市約360 km壩址、廠房處有岷麻公路通過，對(duì)外交通便利。廠房內(nèi)安裝有3臺(tái)單機(jī)容量為10 MW軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機(jī)組，年利用小時(shí)數(shù)為4 524 h，平均年發(fā)電量13 572 kW·h。電站出線電壓為一回110 kV，接入110 kV臨潭開關(guān)站。電站為低壩隧洞引水式水電站。

技術(shù)參數(shù)如下：

水輪機(jī)型號(hào)：ZZA834-LJ-260

額定出力：10.43 MW

最大出力：12.8 MW

額定轉(zhuǎn)速：250 r/min

額定流量：45.63 m3/s

額定水頭：25 m

飛逸轉(zhuǎn)速（協(xié)聯(lián)工況）：560 r/min

發(fā)電機(jī)型號(hào)：SF10-24/4520

額定容量12.5 MVA

額定功率：10 MW

最大功率：12.5 MW

額定電壓：10.5 kV

額定電流：687.3 A

額定功率因數(shù)：0.8（滯后）

勵(lì)磁電壓：151 V

勵(lì)磁電流：510 A

絕緣等級(jí)：F/F

定子繞組連接方式：YY

2 發(fā)電機(jī)定子繞組電腐蝕處理的實(shí)施背景

扭子電站3臺(tái)發(fā)電機(jī)在2014年度檢修中發(fā)現(xiàn)均存在不同程度的電腐蝕和定子槽楔松動(dòng)現(xiàn)象，遂決定于2015年通過機(jī)組大修來消除此缺陷。

2.1 電腐蝕

電腐蝕是指發(fā)電機(jī)槽內(nèi)、定子線棒表面和槽壁之間，由于失去電接觸而產(chǎn)生高能電容性放電，這種高能量的電容性放電所產(chǎn)生的加速電子，對(duì)定子線棒表面產(chǎn)生熱和機(jī)械作用，同時(shí)，放電使空氣電離而產(chǎn)生臭氧及氮的化合物，這些化合物與氣隙內(nèi)的水分發(fā)生化學(xué)作用，因而引起線棒的表面防暈層、主絕緣、槽楔和墊條出現(xiàn)燒損和腐蝕的現(xiàn)象，輕則變色，重則防暈層變酥，主絕緣出線麻坑，這種現(xiàn)象統(tǒng)稱為電腐蝕。

2.2 電腐蝕的種類

發(fā)電機(jī)定子線圈的電腐蝕現(xiàn)象，主要有兩種：一類是從線圈外部主絕緣開始向內(nèi)部的腐蝕損壞，通常稱為外腐蝕，油污長期浸泡及線棒過橋相互緊貼易造成外腐蝕，外腐蝕蝕損情況較嚴(yán)重，腐蝕速度也較快，腐蝕的程度可分為三類：1）輕微腐蝕：線棒防暈層外有一層白霜；2）較重腐蝕：線棒防暈層呈灰白色并且有蜂窩狀麻點(diǎn)：3）嚴(yán)重腐蝕：線棒防暈層大部分或全部變酥，有的甚至完全脫落，主絕緣外露。

另一種是從線圈內(nèi)部絕緣開始向外腐蝕損壞，通常稱為內(nèi)腐蝕。絕緣間存在間隙是產(chǎn)生內(nèi)腐蝕的主要原因。一般需削去防暈層后才看見。腐蝕程度也可分為三類：1）輕微腐蝕：線棒防暈層和主絕緣表面有小白斑；2）較重腐蝕：線棒防暈層表面和主絕緣外表呈黃白色；3）嚴(yán)重腐蝕：線棒防暈層內(nèi)表面和主絕緣外表面一片白色，有大量白色粉末。

2.3 電腐蝕形成的原因及危害

2.3.1 電腐蝕產(chǎn)生的原因

扭子電站定子線圈端部的電腐蝕，經(jīng)過檢查分析，主要產(chǎn)生的原因如下：

1）定子相間引出線根部絕緣包扎厚度（或絕緣搭接長度）不夠，或相間引出線根部距離太小，致使機(jī)組運(yùn)行時(shí)，相間引出線根部產(chǎn)生相間電壓差，而引起放電性外電腐蝕，當(dāng)有碳粉、油脂等介質(zhì)飄入后，自然造成部分定子線圈上端部出現(xiàn)炭化黑點(diǎn)；

2）線圈綁繩、收縮帶、無維帶等存在部分綁扎松脫以及部分繩頭未剪凈，致使線圈出現(xiàn)尖端靜電放電腐蝕現(xiàn)象。

3）發(fā)電機(jī)上導(dǎo)甩油比較嚴(yán)重，對(duì)發(fā)電機(jī)定子造成了嚴(yán)重的污染，從而造成線棒受油污長期浸泡，使得線棒表面絕緣漆溶解脫落，而電腐蝕部位主要集中在發(fā)電機(jī)定子出線處，電位相對(duì)較高，從而產(chǎn)生了電暈。電暈使空氣中的氧電離而產(chǎn)生臭氧，產(chǎn)生的臭氧與氮?dú)饨Y(jié)合生成了硝酸根，從而腐蝕線棒，這樣在線棒表面的接觸電阻會(huì)越來越大，使得電暈面積不斷擴(kuò)大，產(chǎn)生電腐蝕。

4）線棒過橋相互緊貼，由于廠家對(duì)線棒整形不到位，造成我站部分定子線棒過橋相互緊貼，在電磁力作用下低頻振動(dòng)，磨損線棒絕緣，從而產(chǎn)生了電暈造成電腐蝕。

5）絕緣間存在間隙。由于制造工藝等問題，造成線棒絕緣間存在間隙，間隙相當(dāng)于一個(gè)等效電容，并且間隙間可能有某點(diǎn)接觸，從而存在接觸電阻，間隙間接觸電阻較大，電壓增大，電場強(qiáng)度升高擊穿間隙產(chǎn)生高度電容性放電。這種高能量的電容性放電所產(chǎn)生的加速電子，會(huì)對(duì)定子線棒表面產(chǎn)生熱和機(jī)械的作用，同時(shí)放電使空氣電離而產(chǎn)生臭氧及氮的化合物，這些化合物于氣隙內(nèi)的水分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，呈酸堿性，因而引起線棒的電腐蝕的現(xiàn)象。而線棒在包裹絕緣前表面未清理干凈，以及絕緣層間未刷絕緣漆或漆未浸透都會(huì)在絕緣層間形成間隙。

2.3.2 電腐蝕的危害

電腐蝕會(huì)引起線棒的表面防暈層、主絕緣和電橋出線燒毀和腐蝕的現(xiàn)象，輕則變色，重則防暈層變酥，造成主絕緣損壞從而發(fā)生線棒擊穿事故。

電腐蝕情況見圖1、圖2。

圖1 繞組端部電腐蝕點(diǎn)

圖2 槽楔松動(dòng)下沉

3 實(shí)施過程

3.1 解決問題的方案

針對(duì)電站檢查發(fā)現(xiàn)電腐蝕點(diǎn)及槽楔下沉較嚴(yán)重的缺陷，決定對(duì)機(jī)組進(jìn)行A級(jí)檢修，制定檢修處理工藝流程，對(duì)發(fā)電機(jī)定子繞組存在的電腐蝕及槽楔下沉缺陷進(jìn)行徹底處理。

3.2 工藝方法

1）對(duì)定子線圈整個(gè)端部絕緣包扎部位特別是相間部位進(jìn)行自檢，凡是存在絕緣包扎（或絕緣搭接長度）不到位或相間引出線根部距離太小的部位，特別是有放電腐蝕炭黑現(xiàn)象的部位，均需做上詳細(xì)記號(hào)標(biāo)識(shí)。

2）根據(jù)線圈絕緣規(guī)范要求，對(duì)每處炭黑部位進(jìn)行表面清理或刮剝，注意拆除時(shí)不能損壞導(dǎo)線，并把拆除部位兩邊絕緣削成坡口，用酒精將拆除部位擦洗干凈，直至炭黑消除。

3）對(duì)炭黑部位的清除，絕對(duì)不能傷及到線圈絕緣主體，一定是表面清理。用2 500 V搖表（手動(dòng)、電動(dòng)均可）對(duì)原炭黑部位和同相線圈（或機(jī)座）進(jìn)行絕緣檢查，其絕緣值應(yīng)穩(wěn)定。若表針晃動(dòng)，則需進(jìn)一步清理，直至滿足表針穩(wěn)定為止。

4）對(duì)相間引出線根部距離太小的部位，進(jìn)行調(diào)整。

5）按照線圈絕緣規(guī)范要求，對(duì)絕緣包扎不到位以及有放電腐蝕炭黑現(xiàn)象（已清理）部位進(jìn)行消缺，補(bǔ)包絕緣及無緯帶。待處理部位完全烘干后，噴涂防電暈漆，噴涂時(shí)應(yīng)注意厚薄均勻，避免影響散熱效果。

6）完成線圈綁繩、收縮帶、無緯帶等存在部分綁扎松脫以及部分繩頭未剪凈，致使線圈出現(xiàn)尖端放電腐蝕現(xiàn)象。

7）按照裝配工藝要求，對(duì)綁扎松脫部位返工重新綁（包）扎，剪去未剪凈的所有繩頭。

8）對(duì)所有消缺部位的綁繩、無緯帶涂膠，噴涂防電暈漆。

4 實(shí)施效果

在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子吊出后，經(jīng)全面檢查發(fā)現(xiàn)：1號(hào)機(jī)組存在電腐蝕點(diǎn)16處，定子槽楔松動(dòng)下沉184槽；2號(hào)機(jī)組電腐蝕點(diǎn)14處，定子槽楔松動(dòng)下沉186槽；3號(hào)機(jī)組發(fā)現(xiàn)電腐蝕點(diǎn)18處，定子槽楔松動(dòng)下沉190槽。經(jīng)過處理后，取得了良好的效果，后經(jīng)過1年的運(yùn)行，檢查發(fā)現(xiàn)，處理后的繞組端部再未見到電腐蝕點(diǎn)，通過對(duì)墊條的更換及槽楔的處理，槽楔未見下沉，機(jī)組存在的隱患得到了有效的處理。

5 防止電腐蝕的措施

1）保證線棒尺寸和定子槽尺寸緊密配合，可在線棒入槽后在側(cè)面塞半導(dǎo)體墊條，使線棒表面防暈層和槽壁保持良好的接觸；

2）槽內(nèi)采用半導(dǎo)體墊條，提高防暈性能；

3）選用適當(dāng)系數(shù)的半導(dǎo)體漆噴于定子槽內(nèi)，并保證定子鐵心的其他性能符合技術(shù)要求；

4）定子槽楔要壓緊，可將長槽楔改為短槽楔；

5）提高半導(dǎo)體漆的性能，選用附著能力強(qiáng)的半導(dǎo)體漆。