導航：安全管理網>> 安全論文>> 電力安全論文>>正文

發(fā)電機定子線棒絕緣擊穿原因分析及處理

文檔作者：楊東1 熊婧江2 文檔來源： 1．國電大渡河大崗山水電開發(fā)有限公司 2．國電大渡河流域梯級電站集控中心		點擊數：	更新時間： 2025年06月03日
下載地址：點擊這里	文件大?。?235.48 KB 共3頁	文檔格式： PDF	下載點數： 1 點（VIP免費）

全屏查看

內容預覽 [文件共3頁]

本文件共3頁，如需編輯使用，請下載。

注：預覽效果可能會出現部分文字亂碼（如口口口）、內容顯示不全等問題，下載是正常的。

	文件大?。?35.48 KB 共3頁文件格式：PDF 下載點數：1 點（VIP會員免費）

上一篇：發(fā)電機轉子繞組對地絕緣電阻偏低的原因分…

文本預覽

僅提取頁面文字內容，供快速閱讀使用。

92
第40卷第7期
2017年7月
水電站機電技術
Mech粕ical&amp;amp;Electrical Technique 0f HydD叩州er Station
V01．40 No．7
Jul．2017
發(fā)電機定子線棒絕緣擊穿原因分析及處理
楊東1，熊婧江2
(1．國電大渡河大崗山水電開發(fā)有限公司，四川雅安625000；
2．國電大渡河流域梯級電站集控中心，四川成都610041)
摘要：主要介紹某水電站發(fā)電機組的基本結構，分析了某混流式發(fā)電機組定子線棒主絕緣擊穿的原因，介紹了本
電站所采取的處理方法，并提出建議，為同類型機組的電站在缺陷處理、安全運行管理、檢修維護上提供借鑒和參
考。
關鍵詞：混流式發(fā)電機組；定子線棒；絕緣
中圖分類號：TV738 文獻標識碼：B 文章編號：1672—5387(2017)07—0092_03
DOI：10．13599，j．cn ki．11—5130．2017．07．028
0前言
某水電站發(fā)電機組為混流式發(fā)電機組，總裝機
容量為4 x 650 MW，發(fā)電機型號為SF650—48／14600，
額定電流23 165 A，額定電壓18 kV。定子線棒為雙
層布置，為條式疊繞組，Y形連接，8支路并聯，共
1152根線棒，所有的線棒接頭連接采用銀銅焊，繞
組絕緣為F級。該水電站4號機組于2015年9月投
人商業(yè)運行，2016年3月停機檢修，試驗人員在進
行修前試驗時發(fā)現機組定子線圈A相試驗不合格，
發(fā)生放電現象。
1發(fā)電機結構設計
1．1定子鐵心
發(fā)電機定子鐵心采用高導磁、低損耗、無時效進
口硅鋼片50M250沖制而成，全圓由48片組成。鐵心外
徑為巾14500mm，內徑巾13450mm，總長3300mm。
鐵心軸向均勻設有高度為5 mm的通風溝，通風槽
鋼采用非磁性鋼制成。鐵心兩端疊成階梯形，并采用
非磁性壓指及非磁性端箍。定子鐵心定位筋采用浮
動鴿尾結構，定位筋與托塊間留有適當的間隙以適
應定子鐵心的熱膨脹。定子鐵心由足夠的穿心螺桿
拉緊，在穿心螺桿的上端設有蝶形彈簧。做完鐵損試
驗后，用液壓拉伸器拉伸一次。為減小漏磁損耗，定
子鐵心兩端設計有階梯。
1．2定子線圈
發(fā)電機定子共有1 152根線棒，三相雙層疊繞
組，極對數為24，每極每相槽數4槽，8個并聯支路。
定子鐵心在安裝間裝配后吊入機坑(或者定子機座
在機坑內組圓、疊片)，在機坑內下線。定子線圈接頭
采用銀銅焊接。發(fā)電機定子線圈絕緣采用F級、VPI
絕緣系統(tǒng)，可以有效地減薄絕緣厚度，電磁線材料采
用雙面絕緣厚度為0．2 mm的雙玻璃絲包銅扁線。并
采用絕緣槽襯結構，在線棒表面形成彈性層，使之與
定子槽結合緊密，可有效降低槽電位，提高線棒抗電
暈能力，同時有利于減小線棒與鐵心間的熱阻。定子
線棒采用小于360換位，以減小股線間環(huán)流，使股線
問溫度均勻，改善線圈股線溫差，從而降低線圈最大
溫升，延長線圈壽命，并減小附加損耗。在定子線圈
的固定方式上，加長槽楔綁扎段長，將綁扎道數增加
并加粗綁扎線。槽楔下墊彈性波紋板，該墊條具有彈
性，以利于線棒在冷熱狀態(tài)下均有一定壓力，使線
棒、槽楔能牢固地固定。測溫元件根據所有槽底、層
間測溫電阻線圈的具體分布位置，配置槽底和層間
測溫電阻，將測溫電阻線圈粘嵌于F級高強度玻璃
布板上，定子測溫引線從通風溝穿出。
2發(fā)電機組故障缺陷情況
水電站4號機組停機檢修，試驗人員進行機組
修前試驗。首先開展定子絕緣電阻試驗，其中三相極化
指數分別為：A相2450，450MQ，B相2470／451MQ，c
收稿日期：2017一04—27
作者簡介：楊東(1985一)，男，工程師，從事水電站運行維護管理
工作。
萬方數據
第7期楊東，等：發(fā)電機定子線棒絕緣擊穿原因分析及處理93
相2510／480MQ，以上試驗數據合格。隨后開始定子
直流耐壓及泄漏電流試驗，試驗順序為C相、B相、
A相，每相試驗電壓分別為9 kV、18 kV、27 kV、36 kV。
C、B兩相試驗數據合格，數據見表1，當試驗進行至
A相27 kV時，讀得泄漏電流為47肛A，在直流電壓
逐步從27 kV加至36 kV過程中，直流發(fā)生器過流
保護動作報警，試驗人員隨即降壓、放電，并再次進
行絕緣電阻試驗，A相1 min絕緣電阻正常
(475MQ)。試驗人員重新開始直流耐壓及泄漏試驗，
電壓加至2kV左右時，泄漏電流維持在450斗A左
右，未見下降，同時試驗電壓出現放電(電壓在0—2kV
之間反復放電波動)。再次進行絕緣電阻試驗，兆歐
表電壓顯示在0．4～2．2 kV之間反復充放電，試驗人
員隨即停止試驗(試驗數據見表1所示)。現場對燒
損的測溫墊條進行測量，燒損兩處，下端燒傷部位與
槽下端距離為44～56 cm，上端燒傷與槽下端距離為
96。126 cm。測溫電阻在下段墊條處。測量測溫電阻，
發(fā)現兩個測溫電阻都是好的，阻值分別是107．7 Q、
107．1 Q。對中段測溫墊條進行解剖，發(fā)現未燒損部
位處的測溫引線完好，沒有短路過熱等異常。上層線
棒：上層線棒有兩處燒傷痕跡，位置與層間墊條燒損
處對應，上層線棒燒傷程度比下層線棒輕微。下層線
棒：下層線棒有兩處燒傷痕跡，位置與層間墊條燒損
處對應，下層線棒拔出時，上部燒損處折彎，將下層
線棒燒傷處截斷并返廠進行解剖，下層線棒上部的
銅線處存在破壓點，位置正好在線棒折彎處，下層線
棒下部沒有破壓點。
表1修前直流耐壓及泄漏試驗
3故障原因分析
3．1線圈測溫元件方面
測溫元件屏蔽線在發(fā)電機主磁場中切割磁力線
感應電壓，因引線布置和走向不完全相同，兩屏蔽線
間存在電壓差。由于墊條內測溫元件屏蔽線距離較
近，且裸露，致使兩屏蔽線沿軸向的墊條內發(fā)生一點
或多點短路，測溫元件屏蔽線在機外端子箱處一點
接地，由于屏蔽線回路電阻較小，屏蔽線中會有較大
的電流產生。屏蔽線截面較測溫電阻芯線截面大，不
容易燒斷。屏蔽線中電流產生的熱量導致層間墊條
受熱老化，絕緣強度降低，甚至破損，并損壞層間線
棒窄面的半導體漆，引起線棒對絕緣墊條內接地的
測溫元件屏蔽線間的電位差增大，當該電位差產生
的場強大于空氣間隙的擊穿場強時可能擊穿空氣間
隙，甚至產生電弧，造成線棒絕緣損傷和老化。
3．2高次諧波電流影響
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6～7倍，諧波磁場還在定子鐵心
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的半導體硅橡
膠老化的主要因素之一。此外，定子線棒經常承受較
大的諧波，有可能使絕緣空隙放電的次數大增，從而
較快地縮短絕緣壽命。
3．3定子繞組的磨損和電腐蝕影響
大型水輪發(fā)電機定子的電流大，電壓高，所以定
子線棒的磨損和電腐蝕問題更加嚴重。因絕緣是固
體絕緣，熱態(tài)幾乎不膨脹，由于電磁振動，下線時線
圈表面防暈層與槽壁接觸不良，從而引起槽內間隙
火花放電，致使絕緣表面形成可達1 mm以上的麻
坑，麻坑的位置隨振動、接觸條件的變化而經常變
化，使絕緣表面受到嚴重腐蝕。線棒在槽中松動，以
及線棒和槽壁間不能保持穩(wěn)定的接觸，是造成電腐
蝕的主要原因，由于線棒松動造成線棒表面防暈層
磨損，從而又加劇了電腐蝕。運行時，由于定子電流
大，定子線圈處在強大的交流電動力的作用下，使定
子線棒的磨損和電腐蝕情況普遍存在，往往會引起
發(fā)電機的絕緣損壞。
3．4定子線圈絕緣表面防暈層損傷
上下層線棒絕緣之間可能存在氣隙，使層間電
壓分布發(fā)生改變，氣隙上分布的電壓較高，當空氣隙
上的電場強度超過其擊穿場強時就會發(fā)生放電，放
電會損傷絕緣表面防暈層，使層間電位差進一步增
加，對地電位也增加，長期放電會進一步損傷主絕
緣。
3．5線棒銅線股間絕緣短路
由于是從線棒內部產生，燃燒時產生的氣體會
導致絕緣與銅線脫層，絕緣膨脹，線棒絕緣從內部朝
外部損壞。
3．6線棒絕緣破損
萬方數據
94 水電站機電技術第40卷
機組運行時，線棒內部的銅線相對鐵心處于高
電位，銅線的電位除以該處的絕緣電阻等于泄漏電
流。絕緣完好時，泄漏電流可以忽略不計，當絕緣破
損后，破損絕緣處的泄漏電流將會增大。當泄漏電流
滿足臨界條件時，該處的絕緣將逐漸被碳化，同時熱
量將進一步傳遞，以類似熱空氣上升的原理，逐漸碳
化附近特別是絕緣破損點上部的完好絕緣，線棒絕
緣從外部朝內部損壞。
3．7線棒表面有導磁異物
導磁異物在旋轉磁場中會產生渦流發(fā)熱，燒損
接觸的絕緣，線棒絕緣從外部朝內部損壞。
4處理方法及建議
4．1處理方法
對放電部位表面進行清掃，清掃完成后再次進
行試驗，確定具體放電線棒槽號為241槽，處理方法
為更換241槽中的上、下層線棒。取出線棒需要一定
的空間，一般須吊轉子后進行處理，但如果吊轉子處
理該缺陷，后期作業(yè)方便，但會導致檢修時間的延
長，為了充分節(jié)約時間，此次巧妙地利用轉子磁極所
占空間，先吊出241槽所對應的轉子磁極，為更換線
棒騰出了足夠的空間，不僅少了吊轉子的繁瑣，而且
大大的縮短了檢修時間。修后直流耐壓試驗，定子繞
組的直流耐壓值為38 kV。試驗電壓按每級O．5倍額
定電壓分階段升高，每階段停留1min，并記錄泄露
電流。
4-2建議
(1)測溫元件的絕緣耐溫等級需滿足要求，更換
滿足要求的測溫墊條，引線走向最好不要引起運行
中產生感應電勢或盡量減少能產生感應電勢的長
度，引線無法避免產生感應電勢時，應避免測溫元件
芯線對地或之間發(fā)生短路，更應避免屏蔽線之間發(fā)
生短路。
(2)安裝發(fā)電機定子繞組局部放電在線監(jiān)測裝
置，運行中監(jiān)視發(fā)電機局部放電量是否滿足要求，一
旦出現局放超標現象，及時查找隱患，停機處理，避
免事故擴大。
(3)機組停機或檢修時，應保持機坑內環(huán)境溫度
比周圍環(huán)境溫度高，避免繞組吸潮和急劇的熱脹冷
縮，加強對線圈端部機械固定情況重點檢查。
(4)加強滑環(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膛內。
(5)發(fā)電機定子安裝過程中，要嚴格按照浸漆工
藝要點預烘、浸漆和干燥，開展槽電位測試，對于槽
電位不合格的線棒應灌注半導體漆。
5結語
大型水輪發(fā)電機組定子結構基本與本站相同，
通過本站定子缺陷處理過程及建議，應對同類型機
組在設計選型、安裝工藝及實驗方法等問題上引起
重視，同時為出現相同缺陷的機組在故障原因和處
理方法上提供參考。
參考文獻：
【1]DL／T 596—1996電力設備預防性試驗規(guī)程【s】．
【2】GB—T 474．3—2006現場絕緣試驗實施導則【s】．
【3]廣西電力工業(yè)局高級工培訓教材編委會，發(fā)電廠變電所電
氣設備檢修【M】．北京：中國水利水電出版社，1998．
(上接第67頁)
為西藏電網和地區(qū)的穩(wěn)定做出了重要貢獻。
目前除了西藏地區(qū)外，由中國承建的國外電站
也大量存在“大機小網”問題，如緬甸瑞麗江電站、柬
埔寨額勒賽電站、正在建設的柬埔寨桑河二級電站，
本文所提出的調速器控制策略和參數優(yōu)化以及切換
判斷原則均可以在類似電站機組上推廣應用。
參考文獻：
[1】桑果．西藏電網大規(guī)模光伏電網調度運行策略的探討田
西藏科技，2013(12)：77—79．
【2】高文，榮紅，蔡衛(wèi)江．±800kv直流孤島方式下小灣調
速系統(tǒng)控制策略研究及應用卟水電自動化與大壩監(jiān)測，
2013，37(2)：27—31．
[3】鄧磊，等．水輪機調速系統(tǒng)一次調頻功率振蕩現象分析及
解決【c】／／全國大中型水電廠技術協(xié)作網第五屆年會論文
集，2008：1 12—125．
【4】魏守平．水輪機調速系統(tǒng)仿真【M】．武漢：華中科技大學出版
社，2012：157—162．
【5]邵彬．基于孤網下水輪機調速器參數自動切換方法的實
現Ⅱ】．水電自動化與大壩監(jiān)測，2010，34(6)：35—37．

網友評論 more

電力安全論文最新內容

06-03