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　　本站所采取的處理方法和幾點建議，為國外引進同類型機組的電站在安全運行管理、檢修維護上提供借鑒和。

　　湖南省南津渡水電站發(fā)電機組為引進奧地利燈泡貫流式機組，總裝機容量為3X20MW，機組型號為SV420/40―180，額定電流1221A，額定電壓10.5kV，定子、轉子繞組絕緣等級為F級，定子鐵芯槽數(shù)為288槽。1991年11月，1號機組投產發(fā)電，2號、3號機組分別于92年4月、6月相繼運行發(fā)電。

　　自1999年起，1號機組兩次出現(xiàn)了定子線棒主絕緣擊穿故障；2000年9月，2號機組定子線棒出現(xiàn)了明顯的電暈、電腐蝕現(xiàn)象。

　　1發(fā)電機結構設計和冷卻方式1.1定子鐵芯3m，它由0.5mm厚的高級矽鋼片半搭接疊裝而成。每片矽鋼片的兩邊涂有絕緣漆，鐵芯與定子全部采用充分的鳩尾楔接。在定子鐵芯的背面中部設計了三個電阻式溫度計（GB*B1B3），以便監(jiān)視鐵芯溫度，實際現(xiàn)場安裝了兩個電阻式溫度計。

　　1.2定子繞組1.2.1定子線棒結構及絕緣定子繞組采用條式線圈（即線棒）雙層波繞組，節(jié)距按1一8―15犖數(shù)槽繞阻設計。線棒在槽內的直線部分由2X13根實心扁銅線進行360*羅貝爾換位編組，線棒的主絕緣采用F級環(huán)氧粉云母材料，整根線棒進行真空環(huán)氧樹脂浸漬并烘烤硬化處理，在線棒的直線部分及端部進行防暈處理。

　　1.2.2定子線棒防電腐蝕措施及端部固定環(huán)氧粉云母絕緣是固體絕緣，熱態(tài)不膨脹。由于電磁振動，嵌線時線棒表面防暈層與槽壁接觸不良，從而引起槽內。間隙火花放電，使絕緣表面產生電腐蝕。為防止電腐蝕的發(fā)生，嵌線棒時，在鐵芯槽底'層間半導體隔板、槽楔板、線棒與槽壁的氣隙間采用半導體硅橡膠填充（國內通常采用半導體墊條），以保證線棒防暈層與鐵芯穩(wěn)定良好的接觸，降低線棒槽電位（見）。該半導體硅橡膠特點是固化后呈彈性，在額定工況運行下，亦能長期保持該特性，并可有效防止線棒的振動。

　　1娃橡膠2下層線棒3層間隔板4上層線棒5定子鐵芯定子線棒的端部固定：采用氯丁橡膠管帶（管內充環(huán)氧固化膠）分別將上、下層線棒端部綁扎在支持環(huán)上。該種線棒嵌線及端部固定方式的更大特點是便于線棒的嵌裝和檢修。

　　在定子上、下層線棒間的中部設計安裝埋入式電阻溫度計（GB―B4B12），均勻的分布在三相繞組上，用以監(jiān)測線槽溫度，而現(xiàn)場只安裝了GB―B4B9六個電阻式溫度計。

　　1.2.3機組冷卻方式機組冷卻系統(tǒng)是一獨立系統(tǒng)，與滑環(huán)室是隔離的。發(fā)電機的通風冷卻是在靠近發(fā)電機的上游側裝有四臺功率4kW的軸流風機，風機將冷風送經轉子支架上、下圓盤上的10個通風孔，然后流經下游側定子線棒端部、磁極間通風孔，進入定、轉子間氣隙，在上游側定子線棒端部匯合后，通過八個空氣冷卻器回到軸流風機，形成一個密閉循環(huán)的通風系統(tǒng)。

　　2發(fā)電機組故障缺陷情況2.1 1號機組定子線棒絕緣擊穿195槽的定子上層線棒分別在上游側槽部槽口處出現(xiàn)了線棒主絕緣擊穿故障。從更換下的故障線棒上可觀察到明顯的擊穿點，線棒槽部區(qū)域上游段防暈層完全損壞并發(fā)生嚴重的主絕緣表面電腐蝕現(xiàn)象，線棒槽部區(qū)域中段防暈層及主絕緣表面受腐蝕情況相對上游段要略輕，而線棒槽部區(qū)域下游段從槽口有30―40cm防暈層沒受損且未發(fā)生電腐蝕。

　　2.2 2號機組產生嚴重的電暈、電腐蝕現(xiàn)象自2000年9月，2號機組在運行中，發(fā)電機燈泡頭內有強烈的臭氧氣味。根據該情況，本站在2001年3月，對2號機組定子線棒端部進行了檢查，發(fā)現(xiàn)定子線棒上游端槽部及槽口處槽放電和電腐蝕現(xiàn)象嚴重，線棒與鐵芯槽壁普遍存在0.3 1.0mm的間隙；約有1/3的線棒槽口有白色粉狀物；約有1/5的線棒槽口處槽壁鐵芯有黑點、毛刺、啃齒及槽楔松動、硅橡膠老化、線棒松動等現(xiàn)象。此外，上游端定子線棒的端部碳粉污染嚴重。檢查定子線棒下游端，雖未發(fā)現(xiàn)以上現(xiàn)象，但定子線棒表面絕緣漆卻受到組合軸承潤滑油受熱所產生的油霧的污染。

　　3故障原因分析針對1號發(fā)電機定子線棒絕緣擊穿故障、2號發(fā)電機定子線棒槽口電暈和電腐蝕現(xiàn)象嚴重的情況，電站做了大量試驗，并多次召開專家研討會，經多方論證，認為本站線棒絕緣擊穿、產生電暈及電腐蝕的起因首先來自于熱效應造成的硅橡膠老化。以下將從機組設計制造、運行維護、外界影響因素等方面對機組產生定子線棒絕緣擊穿、電暈及電腐蝕的成因加以分析3.1機組設計制造方面3.1.1發(fā)電機幾何形狀不理想本站發(fā)電機定子鐵芯長與定子內徑之比為1.3/4.3=0.302，與同類型引進的貫流燈泡式機組相比，本站機組幾何形狀為典型的細長體結構。（見表1）從通風冷卻角度看，細長體電機的更大問題是定子溫度沿軸向分布不均勻，造成更高點溫度過篼。

　　根據本站的機組通風冷卻方式，線槽更高的溫度出表1機組幾何形狀對比電機長徑比南津渡電站馬跡塘電站馬回電站機組容量現(xiàn)在定子線棒上游側的鐵芯槽口段，槽口附近區(qū)域的半導體硅橡膠易受熱老化；而在定子線棒的下游側的鐵芯槽口段，線槽溫度則相應較低。

　　3.1.2磁極極靴外形問題本站機組屬凸極式電機，轉子與定子之間的氣隙是不均勻的。磁極極靴的寬度bp=225mm，磁極距r=337.7mm，極弧系數(shù)ctp=bp/T=0*755，剛好在0680.76范圍內。更小氣隙Smin=9mm，更大氣隙Smax =413遠大于通常規(guī)定的1.5.極靴外形不佳，易造成電機的磁路不平衡，導致諧波磁勢增大，較強的高次諧波磁勢，使定子線棒的附加損耗明顯增大而導致機組溫度升高，易引起定子線棒上游端槽口附近區(qū)域的半導體硅橡膠受熱老化。

　　3.1.3線棒端部固定由于在鐵芯槽與線棒間采用了具有彈性的半導體硅橡膠，該材料既可防止電腐蝕，又可以起到固定線棒、防止振動的作用，因而僅在定子的線棒端部與端箍進行綁扎，未在相鄰的上層線棒或下層線棒斜邊間墊以斜邊墊塊，槽口線棒間也未加槽口墊塊加以固定。這種固定方式的缺點是當半導體硅橡膠受熱效應老化，易使線棒在槽內振動，導致運行中處于高電位的線棒產生電腐蝕。

　　3.2運行維護方面由于本站為一徑流式電站，加之在電網中經常擔任調峰任務，機組開停機的次數(shù)較頻繁。當定子線棒上游端槽口附近區(qū)域的半導體硅橡膠受熱老化后，在頻繁開機并網或受到系統(tǒng)沖擊時，沖擊電流產生的大電動力將造成線棒在槽內振動，磨損線棒防暈層、主絕緣，導致定子線棒起暈。電暈產生熱效應、臭氧，加劇了半導體硅橡膠的老化，損壞了主絕緣中的有機物，逐漸發(fā)展，就會使線棒絕緣損壞、擊穿。

　　本站監(jiān)測定子線棒槽溫、定子鐵芯溫度的電阻式溫度計數(shù)量較少且分布不太合理，運行人員無法測量定子鐵芯上游端及上、下層定子線棒間槽部上游端的線槽真實溫度。據統(tǒng)計，1號機組以20MW額定運行時，定子線槽溫升：91年6月為55K，99年6月為65K，三相線槽溫度相差不大，線槽中部更高運行溫度達到108.5C，定子線棒上游側溫度則應更高，長期溫度過高將加快線棒上游槽部絕緣、半導體硅橡膠的老化。

　　在檢修1號機組定子線棒絕緣擊穿故障、檢查2號機組定子線棒電暈、電腐蝕情況時，發(fā)現(xiàn)發(fā)電機通風系統(tǒng)擋風板密封不嚴，滑環(huán)室與密閉循環(huán)通風系統(tǒng)串通及組合軸承甩油，造成風量的損失，影響機組冷卻效果；其二，當風機工作時，將滑環(huán)室碳刷粉塵吸入到發(fā)電機內并附著在定、轉子表面，尤其是上游側定子線棒的端部污染更加嚴重，影響到線棒端部絕緣電阻和散熱，容易引起端部絕緣表面閃絡；其三，粉塵顆粒及油霧污染空氣冷卻器通氣側的熱交換面，降低了冷卻效能；其四，由于空氣中存在碳刷粉塵顆粒及擋風板密封不嚴，將造成空氣冷卻器的結露。

　　在定子線棒絕緣漆表面吸附的碳刷金屬粉塵與油霧、水份形成了一層半導體的薄膜，這層薄膜和導線之間夾著絕緣，就象許多個電容器并聯(lián)，在電壓的作用下，線棒的端部形成電容電流回路，電容電流沿著絕緣表面由金屬粉塵等組成的導電路徑流向鐵芯，易使運行中處于高電位的線棒槽口部位的半導體硅橡膠受熱老化。

　　3.3外界影響因素自1998年3月，電站由主變35kV側先后為引進的氯酸鉀廠、冶煉廠、乳鋼廠等非正弦負載進行供電，非正弦負載容量現(xiàn)已達16MW.1999年6月，1號機組出現(xiàn)了定子線棒主絕緣擊穿故障；2年9月，2號機組定子線棒出現(xiàn)了明顯的電暈、電腐蝕現(xiàn)象。2001年3月，湖南省電力試驗研究所為本站做了諧波測試，試驗報告顯示從主變35kV諧波源負荷流人到發(fā)電機機端的5、7、11次諧波電流分別達到17. 0A，其中5、7次諧波電流按容量比分配B嚴重超標。而高次諧波電流在發(fā)電機定子中有集膚效應。在定子的雙層繞組中，高次諧波電流主要在沿槽高度的上層線棒里產生附加損耗，并且比下層線棒里的相應附加損耗要大67倍，諧波磁場還在定子鐵芯齒上產生附加損耗。高次諧波在定子上層線棒里產生的附加損耗亦是造成定子上層線棒上游端槽口附近區(qū)域的半導體硅橡膠老化的主要因素之一。此外，犖子線棒經常承受較大的諧波，有可能使絕緣空隙放電的次數(shù)大增，從而較快地縮短絕緣壽命。

　　綜合以上分析及試驗，認為造成本站定子上層線棒主絕緣擊穿、產生電暈及電腐蝕的起因來自于各方熱因素所引起的定子上層線棒上游端槽口附近區(qū)域的半導體硅橡膠的老化。當半導體硅橡膠老化后，線棒在槽內松動，線棒與槽壁間形成氣隙，導致運行中處于高電位的線棒產生電腐蝕；線棒在槽內松動，在頻繁開機并網或受到系統(tǒng)沖擊時，沖擊電流產生的大電動力將造成線棒在槽內振動，磨損線棒上游端槽口處防暈層、主絕緣，導致定子線棒在槽口部位起暈。而電暈、電腐蝕及高次諧波會進一步加快半導體硅橡膠、線棒主絕緣的老化并逐步腐蝕線棒槽部的中、下游部位，更終使在運行中處于高電位的上層線棒槽部上游端槽口處主絕緣擊穿。

　　4處理方法及建議4.1處理方法4.1.1線棒、槽楔松動處理將槽楔打下，清理干凈線棒上和槽間隙中老化的半導體硅橡膠。把干燥好的槽楔推入，以2.5kg/cm2的壓力將新半導體硅橡膠從槽楔上的4個注射孔中注入，填滿上層線棒側面間隙、線棒與槽楔間隙，防止線棒在槽中振動。槽楔松動處理方法同線棒松動處理方法。

　　4.1.2鐵芯齒部片間絕緣損壞的修復用未經淬火的小鑿子輕輕撬開損壞的部位，注意不得傷及線棒絕緣。使用干燥潔凈的壓縮空氣進行徹底清掃，必要時用四氯化碳清洗，然后在片間刷入絕緣清漆，待漆干后，對鐵芯齒部進行整形。

　　4.1.3發(fā)電機油污、粉塵清洗使用專用篼壓噴槍，用GX―25電器設備清洗劑噴洗定子線棒上、下游端部及定子、轉子膛內的油污和粉塵，然后以白布條擦凈，并對空氣冷卻器通氣側的熱交換面進行清洗。

　　4.1.4定子噴漆清洗并處理結束后，視情況對定子以8037鐵紅聚脂絕緣覆蓋漆進行全部或局部噴漆處理。

　　小2建議加強對機組的監(jiān)督，縮短機組大、小修周期。

　　本站屬徑流式電站，按外方推薦機組小修周期為24年，大修周期為1014年。依照本站現(xiàn)場情況，電站機組檢修規(guī)程規(guī)定，機組小修周期為半年，大修周期3年。根據電站機組存在電暈、電腐蝕，已危及主機安全運行的現(xiàn)狀，應縮短機組大、小修周期，及時處理機組存在的線棒、槽楔松動和組合軸承甩油等問題，以確保機組安全運行。

　　盡快落實諧波治理方案并實施，盡可能杜絕主變35kV側諧波源5、7、11次高次諧波對發(fā)電機造成的危害。

　　與本地電網協(xié)調好發(fā)供電的關系，加強對機組的優(yōu)化調度。減少機組的起動次數(shù)，尤其是電暈、電腐蝕較嚴重的2號機組應盡可能不停機，加強對機組的巡視監(jiān)察。

　　改進擋風板及滑環(huán)室的密封，保證機組在運行中補風干凈和避免碳刷粉塵等進入到定子、轉子膛內。

　　縮短對機組空氣冷卻器、除潮器、停機加熱器的定期維護周期，使設備處于更優(yōu)的工作狀況。

　　C6）改善發(fā)電機燈泡頭內通風，降低其環(huán)境溫度。

　　5結束語目前，在國內引進奧地利ELIN公司燈泡貫流式機組的電站多達十余家，而機組定子線棒在十年間就出現(xiàn)兩次主絕緣擊穿故障的電站僅有南津渡電站。本文希望，通過對定子線棒主絕緣擊穿成因的分析，能引起國內同類型電站對機組通風冷卻、組合軸承甩油、定子和轉子工作環(huán)境、非正弦負載影響等問題的重視，加強在發(fā)電機安全運行及日常維護方面的工作，延長機組的絕緣壽命。 [澳湳動力]