燈泡貫流式水輪發(fā)電機定子接地故障與處理方法研究

詹前城

摘要：燈泡貫流式水輪發(fā)電機組運行和檢修技術(shù)是對燈泡貫流式水輪發(fā)電機安全運行的基本保障，本文結(jié)合一次燈泡貫流式水輪發(fā)電機定子出現(xiàn)的接地故障，分析了原因和處理的方案，以及定子線棒的修復(fù)方法，給同類型的水輪發(fā)電機故障搶修和設(shè)備維護帶來幫助。

關(guān)鍵詞：定子接地;水輪發(fā)電機;

Abstract： Two crucial elements are the basic guarantee to make the flow-bulb hydrohenerator operate safely. One is the operation of flow-bulb hydrohenerator set and another is maintenance technology. Through analyze a ground fault of the stator of flow-bulb hydrohenerator， the paper draw a conclusion of the cause of the ground fault， solution scheme and the maintenance method of the stator bar. The research gives reference for the troubleshooting and equipment maintenance of the same type hydrogenerator.

Key words： Stator grounding， Hydrogenerator

隨著對水資源的不斷開發(fā)利用，燈泡貫流式發(fā)電機組的應(yīng)用也越來越多。針對其結(jié)構(gòu)形式的不同，運行和檢修的技術(shù)要求也不同。特別是對于主機的缺陷處理，相對于立式機組而言，需要有更合適的方案。2014年，廣東梅江某電廠機組在正常運行中，就發(fā)生了定子的接地故障，因為該水電廠是燈泡貫流式機組，所以發(fā)電機里面的空間是非常窄的，如果要將定子吊出修理則相當(dāng)于需要對機組進行B級以上的檢修，即需要花費較大的檢修成本，也需要較長的檢修時間，同時還有可能造成水資源的浪費。受其空間的限制，采用有效的方法在不吊出定子的情況下進行檢修，則顯得尤為迫切。

一、燈泡貫流式水輪發(fā)電機定子接地故障檢查和分析：

1、由于發(fā)電機的定子里有很多的支路線棒，要是故障發(fā)生在線棒的一端，則可以用觀察、檢查的方式找出發(fā)生故障的地方;要是故障發(fā)生在中間的鐵芯槽里面，這樣用觀察就不易發(fā)現(xiàn)。

2、定子繞組的分支直流電阻也很小，即便是金屬性接地，采用直流電阻法也會有一定的誤差出現(xiàn)，有誤差就不能準(zhǔn)確的判斷出故障點所在的位置。

3、首先在沒有拆除發(fā)電機的定子引線的情況下，檢修的人員對定子的頂端進行全面的檢查，并拆除發(fā)電機的出線端和中性點的連接電纜，排除發(fā)電機端的電壓互感器和電流互感器等設(shè)備。

4、用兆歐表分別測量發(fā)電機的三相定子繞阻的絕緣電阻，初步判斷故障點是發(fā)生在那一相。然后，對定子的上、下游端部進行細致檢查，看是否端部絕緣損壞造成定子一點接地。

5、如未發(fā)現(xiàn)故障點，還可以用電壓加壓法，來檢測出故障點的位置。這種方法的缺點是它會產(chǎn)生一定的短路電流，有可能導(dǎo)致線槽的鐵芯損傷。為避免出現(xiàn)該情況，可選擇一個合適的高壓電容，首先按不同的電壓給電容充電，再用充電后的電容加壓到故障相的定子引出線上，電壓可以從低到高。當(dāng)充電電壓低于線棒接地點的擊穿電壓時，則不會出現(xiàn)放電情況;當(dāng)充電電壓高于線棒接地點的擊穿電壓時，故障部位將會擊穿放電，通過觀察擊穿點的位置，結(jié)合絕緣、直流電阻的數(shù)據(jù)，綜合判斷查找出故障點的位置。這樣可對故障點的破壞將控制在最小范圍內(nèi)。

6、找到故障點的大體位置后，則可拆卸出相對位置的一個磁極，給故障的線棒騰出一定的空間，檢查線棒絕緣擊穿點對應(yīng)的鐵芯。要是發(fā)現(xiàn)鐵芯的表面有黑色放電痕跡，則可準(zhǔn)確的判斷出故障點的位置。

二、燈泡貫流式水輪發(fā)電機定子接地的修復(fù)方案：

在不拆除發(fā)電機的情況下，一般修復(fù)破損線棒的時候可以有以下幾種方案：

1、用一個短接的銅排，將故障線棒進行短接。在短接后相定子的線棒數(shù)量就會比沒短接的兩相少，這樣三相電阻就會不平衡。這種方案就會加大機組的電磁振動，還會用很長時間來修復(fù)，所以現(xiàn)實中幾乎不用。

2、用一個定子線棒接頭的專用連接盒進行連接。通過連接盒的方式可以將上下層的線棒進行連接，然后把這個連接盒進行絕緣包扎。這個方法在制作的時候因為連接盒的尺寸問題，導(dǎo)致很難保證連接后的質(zhì)量。所以這種方案也很少能用到。

3、銅焊工藝來更換線棒。這種方法既能保證維修后的質(zhì)量，又不用專門做一個連接盒，還能在很短的時間內(nèi)就完成，所以現(xiàn)實的情況下一般用這種方法來維修。

三、燈泡貫流式水輪發(fā)電機定子接地的修復(fù)工藝實施：

1、查找接地故障點

1.1將機組做好安全措施，解除定子繞組的進、出引線，以排除引出線、機端電壓互感器、電流互感器及機組所屬單元設(shè)備的影響。

1.2測量定子的三相絕緣。根據(jù)測量結(jié)果：A相繞組的絕緣電阻為0。其它兩相繞組的絕緣電阻正常，且B相和C相間絕緣電阻也正常。則可初步斷定在定子的A相繞組發(fā)生了一點金屬性接地故障。

1.3進入發(fā)電機艙，對定子繞組上、下游側(cè)的端部進行細致的檢查，均未發(fā)現(xiàn)放電、異味等異常現(xiàn)象。根據(jù)上述測量出的結(jié)果分析，也可判斷定子繞組內(nèi)部A相發(fā)生一點金屬性接地。

2、將發(fā)電機艙的照明全部關(guān)閉，用電壓加壓法來檢測故障點。當(dāng)電壓加壓上升至1000V時，在一個定子線槽末端部出現(xiàn)放電聲和弧光放電現(xiàn)象，從而找出故障點。

3、故障修復(fù)

3.1拆除故障線棒附近的3個發(fā)電機轉(zhuǎn)子磁極，去除有故障的線棒絕緣層， 去除引線連接板焊點， 分離引線，退出槽鍥，解開綁繩，取出有故障的線棒。

3.2根據(jù)圖紙，將墊條放入定子的線槽槽層間， 清理線棒端部，去除表面殘膠、油污及氧化物，將測試合格的線棒重新嵌入槽內(nèi)。將上、下層線棒環(huán)形引線頭對齊，控制好線棒與引線之間的間隙誤差，墊好墊條、半導(dǎo)體玻璃布，并用玻璃絲帶將線棒綁緊，打入槽鍥。

3.3 根據(jù)發(fā)電機制造廠的工藝要求，使用氧焊焊接接線棒引線頭與環(huán)形引線連接板，焊接好引線接頭后要檢查接觸電阻是否合格。

3.4對接頭進行絕緣處理，用絕緣云母帶在環(huán)形接頭上包好后刷上按配比調(diào)配好的環(huán)氧樹脂漆，最外層覆蓋一層玻璃絲帶，在刷一次環(huán)氧樹脂漆。等絕緣材料干燥、凝固后對發(fā)電機進行絕緣電阻測量、直流泄漏試驗以及交流耐壓試驗，合格后方可恢復(fù)并網(wǎng)運行。

結(jié)論：該電廠發(fā)電機定子搶修過程中，只用了5天的就把設(shè)備修好，取得了較好的效果，亦總結(jié)了一些經(jīng)驗。通過現(xiàn)場檢查，定子鐵芯端部的齒板有明顯的松動，這就造成了絕緣擊穿的概率增加。因此從防范的角度，在發(fā)電機進行例行檢修的時候應(yīng)該特別注意檢查一下鐵芯的松緊度。要是發(fā)現(xiàn)鐵芯本身有明顯的松動或者是硅鋼片上的齒壓板斷了，應(yīng)及時進行相應(yīng)的處理，這樣就可以較大程度的避免帶來更大的損壞。隨著在線監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展，有條件的可以添加發(fā)電機在線監(jiān)測設(shè)備，對發(fā)電機運行狀況進行實時在線監(jiān)測，將是未來的一個趨勢。

參考文獻：

[1]龔均.電機制造工藝學(xué)[M].北京：機械工業(yè)出版社，1983

[2]劉云.水輪發(fā)電機故障處理與檢修[M].北京：中國水利水電出版社，2002