水轮发电机定子线棒

水轮发电机定子线棒（精选7篇）

水轮发电机定子线棒 篇1

1 概述

目前大部分水轮发电机制造企业定子线棒端部弯型仍采用模具人工强迫弯型的方法;随着科技的发展, 部分企业定子线棒端部弯型已采用数控设备弯型, 而传统的定子线棒设计技术已经不适用于数控弯型设备需要, 因此迫切需要打破目前的设计理念和设计方法, 研发出一种新的设计理念和设计方法, 适合定子线棒的三维空间设计和数控弯型需要, 以取得整个水轮发电机行业的突破。

2 数控弯型设备的弯型特点

数控弯型设备在进行定子线棒端部弯型时, 将复杂的三维空间形状转化为多个二维平面弯型, 同时由于设备的限制, 每个部位的弯型半径也一般固定几个值, 这给定子线棒的设计计算带来了很大的难度。经了解, 目前采用数控弯型的发电机制造企业的设计方法均采用三维迭代拼凑方式, 这种设计方法缺乏灵活性, 设计效率低。

3 定子线棒三维设计方法

3.1 设计思路

通过深入研究分析定子线棒的结构, 研发出定子线棒设计计算的数学模型, 该数学模型采用了空间曲线模拟, 二维和三维相结合, 采用三维坐标转换、三角函数、二元二次方程组和数学矩阵等理论和数学建模方法, 将三维定子线棒的结构尺寸, 相关零部件关联尺寸及安装相关因素等都整合到数学模型中, 然后编制程序后, 直接输出三维定子线棒设计需要的所有数据, 这些数据可直接用于数控自动弯型设备。数学模型大大的简化了设计, 可与数控弯型机直接对接, 指导生产。

3.2 设计方法

水轮发电机定子线棒根据上述理论结合定子线棒实际结构及设计原理及实际安装需要等因数, 首先将定子线棒简化成一条空间曲线向量, 见图3, 然后将定子线棒端部曲线向量进行分段, 一般分为6条直线段和5条弯曲段, 详见图4采用三维坐标旋转变换和三角函数、二元二次方程组、数学矩阵等方法建立数学模型, 各数学模型之间相互关联, 可以比较灵活的联动调整。

通过数学模型, 利用MATLAB计算软件可直接得出一组最优的数据, 这组数据包括端部所有弯型用的长度和角度尺寸。

4 线棒试制

依托太平湾长甸等项目, 利用上述设计方法对定子线棒进行三维设计, 并进行了试制, 端部结构设计符合弯型设备需求, 弯型后尺寸符合设计要求, 目前长甸项目首台机组已经安装完毕。

5 设计主要创新点

这种设计方法的主要创新点有:

5.1 设计理念创新, 抓住本质、应用先进的建立数学模型、联动调整自动计算的设计理念。

5.2 设计方法创新, 首次采用了三维空间坐标旋转转换、二元二次方程组, 数序矩阵等数学理论和方法建立数学模型, 可直接得出一组最优的设计计算数据。

5.3 设计技术创新:突破性的开发出了设计者思路和数学模型之间联动调整, 具有很高设计灵活性、提高了设计效率。

5.4 实现了一套适用于所有水电定子线棒的设计方法, 其设计技术达到了国际领先水平。

6 结论

这种设计方法充分的融合了设计者的思想, 研发过程中考虑到了各类水电定子线棒的特殊性, 所以可适用于所有水轮发电机定子线棒的设计, 哈电在后续溧阳 (300MW) 抽蓄和黄河羊曲 (400MW) 等项目上正在进行推广应用, 即将彻底取代传统设计。同时使得哈电在水电定子线棒设计方面具有领先于国内外同行业的设计水平, 掌握了具有积累了丰富的设计经验, 掌握了具有自主知识产权的水电定子线棒设计核心设计技术和解决世界性难题的方法。

摘要：水轮发电机定子线棒端部结构形状复杂, 线棒端部传统的弯型方法为利用模具用人工强迫弯型。随着科技的发展, 部分企业定子线棒端部弯型已采用数控设备弯型。本文重点介绍了数控弯型设备的弯型特点和适应数控弯型的定子线棒三维设计方法。

关键词：水轮发电机定子线棒,数控弯型,三维数学模型,三维坐标转换

水轮发电机定子线棒 篇2

1 材料性能检测

1.1 主绝缘S和V云母带性能

对主绝缘进行厚度、云母标重、玻璃布标重、树脂标重、拉伸强度、击穿电压、透气性、标重测试。两种云母带外观相似, 两者厚度相同, V与S比较, 云母标重、树脂标重和标重皆大。

1.2 高阻带4b

对高阻带进行了厚度、表面电阻率、拉伸强度测试。高阻防晕带较柔软, 包绕时敷贴较好。表面电阻率与所要求范围相同。拉伸强度换算成145.25N/cm。大于标准要求, 合格。

1.3 低阻带测试

对低阻带进行了厚度、表面电阻率、标重、拉伸强度测试。AA为导线内屏蔽层用低阻防晕带。CC为线棒外防晕低阻层用防晕带。表面电阻率合格。

1.4 排间绝缘N50 SB测试

排间绝缘电气强度合格。

1.5 换位处nomex纸

外观合格, 表面不发粘, 进行了弯曲试验, 柔韧性满足线棒制造工艺要求。

1.6 导线窄面用导电胶条

导线窄面垫条室温情况下, 柔软度良好, 满足线棒制造工艺要求。

2 不同绝缘结构真机线棒制造

2.1 无内屏蔽线棒六根, 编号为1#、2#、3#、7#、8#、9#。

2.1.1 导线所用材料为导电胶条、Nomex纸、N50 SB排间绝缘。

2.1.2 绝缘结构

2.1.2. 1 导线倒角处理后直接包绕V云母带, 长度1800mm, 包绕层数16, 端部14层。包绕时拉伸张力40N。

2.1.2. 2 主绝缘外包低阻带CC长1890mm。

2.2 端部垫铜皮导线二根, 编号6#、5#。

2.2.1 导线先半叠绕一层云母带Delpor V。

2.2.2 焊铜条。

2.2.3 半叠绕AA低阻带, 内防晕层长为过线棒直线长100mm。

2.2.4 半叠绕云母带14.5层 (1800mm) , 其余包绕13层。

2.2.5 外包低阻带CC, 直线长1890mm。

2.2.6 端部高阻带长165mm。

2.3 导线外包内屏蔽低阻层AA, 12#、4#。

2.3.1 12#主绝缘所用云母带为S;4#主绝缘所用云母带为V。

2.3.2 导线外半叠绕AA低阻带一层。

2.3.3 主绝缘直线1800mm长包绕15.5层, 其余包绕13.5层。

2.3.4 外包低阻带CC长1890mm。

2.4 主绝缘用S, 端部防晕层用国内材料线棒三根, E3580, 3011#, E3571。

2.4.1 导线直线部分垫铜条, 与直线末端换位花打漏铜点后相连接。

铜条过铁心

15mm。

2.4.2 包内屏蔽层AA, 长度过高阻末端200mm。

2.4.3 直线部分包绕云母带Delpor S

15.5层, 长度1800mm;端部外包13.5层。

2.5 成品线棒尺寸测量

制造完成的成品线棒, 表面打磨刷漆处理后。光滑无尖角, 线棒直线段截面尺寸测量6点, 直线段尺寸满足尺寸。线棒端部防晕带与槽口交接处因为导线结束换位截面尺寸偏小。应该在尺寸增加窄面垫条, 使过度更加平缓。线棒端部无防晕段截面尺寸较易控制, 满足图纸要求。

3 线棒性能检测

3.1 介损试验

3.1.1 常态介损试验

测试电压为0.2UN时介质损耗皆小于1%。满足优等品要求。

线棒编号为5#和6#的两根线棒介损值最小, 增量也小。主绝缘为V。采用的绝缘结构为直线包内屏蔽层, 端部垫铜皮到引线的结构。

线棒编号为12#和4#两根线棒内屏蔽结构相同, 外防晕层相同, 介损差别较大, 主绝缘采用S的云母带12#介损较大, 增量超过0.5%。采用V的云母带介损相对小。

同样采用S云母带编号为E3571、E3580、11#的线棒介损随电压升高而升高。绝缘结构为导线直线垫铜皮包内屏蔽层。

采用V云母带编号为1#、2#、8#、9#、7#、3#的线棒介损值从0.6UN开始变化很小, 有微小降低。

3.1.2 热态介损试验

主绝缘材料为V, 无内屏蔽结构。介损值为5.328%导线直线垫铜皮内屏蔽结构, 外防晕层端部为国内材料, 主绝缘为S, 热态介损为3.425%。

3.2 电晕试验

起晕电压全部达到要求。

3.3 局部放电测量

局部放电测试表明线棒总体局部放电较小, 线棒3006#在0.8UN及更高的测试电压下, 局部放电量迅速增大较多, 考虑到线棒3005#与其材料和结构皆相同, 此种增大与线棒工艺, 外观等因素有关, 或因为材料分散性原因。3002#线棒在0.8UN及更高的测试电压下, 局部放电量有明显增大, 与其相同材料和结构线棒局部放电量皆比较小且稳定。

3.4 耐压试验

耐压试验全部通过

3.5 低阻防晕层表面电阻率

CC低阻防晕带表面电阻率较为稳定, 范围在1.2~4.6之间。

3.6 阶梯耐压试验

按照25k V/mm标准换算, 绝缘厚度为4.25的托口线棒阶梯耐压应达到106.25k V。试验四根线棒皆达到要求, 两种云母带性能阶梯耐压值相近。

3.7 瞬时击穿电压

3001#、3005#所用主绝缘云母带牌号为V。击穿场强分别为29.4k V/mm和31.7k V/mm。E3571所用主绝缘云母带牌号为S。击穿场强为31.5k V/mm。

结语

5.1 主绝缘为V。

采用的绝缘结构为直线包内屏蔽层, 端部垫铜皮到引线的结构的介质损耗小, 增量小, 明显优于其他结构。

5.2 主绝缘材料为V和S的线棒击穿电压都达到优等品要求, 主绝缘材料合格。

5.3 采用新型排间绝缘、换位处绝缘、导电胶条线棒介损测试, 局部放电测试数值合格, 材料满足要求。

参考文献

[1]黄学刚.1000MW超超临界汽轮发电机制造工艺创新[J].东方电气评论, 2009 (01) .

[2]杨绍甫, 蔡子亮.高压电机定子绕组的防晕结构[J].装备制造技术, 2007 (01) .

[3]关达生, 曹文.1000MW汽轮发电机定子结构特点[J].发电设备, 2010 (02) .

水轮发电机定子线棒 篇3

受工期限制, 不能开展拆除损伤下层线棒, 再更换新线棒的处理方案, 本文克服了诸多困难, 在有限的操作空间内, 完成了该修复工作。

一、修复方案

修复主要思路同常规修复方法类似, 即拆除41#槽上层线棒, 拆除上层线棒后下层线棒破损情况如图2所示, 将下层线棒的破损处沿线棒圆周方向的共4个面 (上、左、右、下4个面, 其中右面为破损面) 的低阻层去除干净, 再将伤口两边主绝缘修成楔形倒角面, 用室温固化胶混合云母粉对沟槽进行填补, 外部沿线棒圆周方向包绕3层浸渍有室温固化胶的多胶云母带, 固化完成后沿圆周方向均匀涂刷低阻防晕漆, 与破损周边低阻层搭接。

但是因为空间极度有限, 操作十分不便, 下层线棒的修复会遇到以下问题:

1.线棒上、左、右3面的低阻层可以去除, 但是下面 (正对大锥环) 的低阻层无法去除。下面与锥环间距5mm左右, 常规操作无法进行。

2.主绝缘破损修复完成后, 受空间限制, 使用刷子难以将低阻漆均匀涂刷到线棒下面。

为解决问题1特制订如下方案:

正常清除上、左、右3面的低阻层后, 裁剪出长条形的粗砂纸, 用该粗砂纸用力来回往复摩擦下面, 用内窥镜观察以确保清除干净。为避免在伤口处处理失败而影响其他方案, 决定在拆除的上层线棒上试验处理方案, 结果证明, 该方法只能磨掉下面与左、右两面相交的两条棱边的低阻层, 对于下面面内的低阻层无能为力。为解决问题, 将砂纸团成团塞到下面与障碍物 (模拟锥环) 之间, 用细木棍推动砂纸团摩擦低阻层。试验证明压力小, 摩擦基本没有效果。

修复工作在第一步就陷入困局, 经过专业人员连夜讨论, 又一方案得到大家的认同, 可以一试。低阻带是包绕到云母带外的, 低阻带与云母带的界面相对薄弱, 可以在此处相对轻松的剥离, 难点在于下面的处理。利用宽胶带将左、右、下3面牢固地粘连在一起, 用锯条刀缓慢、细致地剥离左、右两面的低阻层, 继而通过胶带的粘连作用, 揭过下面的两个棱边, 带起下面的低阻层, 两棱边翘起后, 顺势一撕就可撕掉整个下面的低阻层。该方案操作难度极高, 操作精度极高。在上层线棒上进行方案试验, 试验中发现, 棱边的低阻层压制得很实, 铲起的低阻带在准备揭过棱角的时候断裂, 继而锯条刀顺势切断了粘连的胶带, 失去了翘起下面低阻层的可能。后改用钝头的钢板尺替代锯条刀, 铲到棱角的时候改前铲的力为向上翘起的力, 经多次摸索, 操作人员成功揭过两棱边, 完成了剥离工作, 又经多次验证, 成功率很高。在槽内的下层线棒处处理, 由于空间受限, 操作人员更需专注、精致, 经过努力, 最终完成了剥离任务, 再用内窥镜仔细观察, 配合砂纸打磨, 将低阻层清理干净。图3 (a) 为清除低阻层后的下层待修线棒, 图3 (b) 为清除下来的低阻层。

将上、下层线棒的伤口处, 用锉刀进行打磨, 修成楔形倒角面。图4为楔形打磨后的上、下层线棒。

用室温固化胶混以云母粉, 均匀填补在两根线棒的楔形处, 填平为止。外部1/2叠绕3层浸渍了室温固化胶的云母带, 再使用聚四氟乙烯带隔离后, 包绕适当的热收缩带。用碘钨灯加热以加快固化速度。固化后拆除热收缩带和聚四氟乙烯带, 修复后的主绝缘如图5所示。

低阻漆的涂刷面临了问题2, 经过反复讨论, 决定了如下方案:

把干净的白纱布折叠3层, 在中间部位倒上低阻漆, 待稍渗透后穿到下层线棒下, 使低阻漆位置接触到线棒待涂覆部位, 来回小心的抽拉白布, 使低阻漆均匀涂在下表面, 干燥后用内窥镜仔细观察, 并用棉签蘸低阻漆修补缺损部位。如此两遍。其余3面正常涂刷低阻漆, 与下面搭接完好。图6为整体修复完成的下层线棒。

修复工作完成后, 为检验修复效果, 对修复后的上层线圈进行了1.5UN/1min的交流耐压试验, 通过后进行了 (1.5UN+2000) /1min耐压试验, 又通过后进行了 (1.5UN+5000) /1min, 全部通过试验, 证明修复方案正确, 修复效果理想。对修复后的下层线棒连同其余没拆除的三相线棒进行了整机1.5UN/1min交流耐压试验, 顺利通过, 修复工作完成。

结语

此次修复工作亮点在于:

(1) 用宽胶带黏附3个面的低阻层, 用钝头的钢板尺跨过棱边翘起了下面的低阻层, 继而在十分有限的操作空间内完成清除工作。

(2) 利用白布浸渍低阻漆, 涂刷在下面, 再利用内窥镜配合棉签补全低阻层。

此方法推广意义很大, 特殊时期可以缩短修复周期, 减少大拆、大修带来的时间上以及经济上的利益损失。

摘要：定子线棒主绝缘被喻为发电机的“心脏”, 其介电性能对发电机的正常运转起决定作用。本文对某电厂660MW水氢氢汽轮发电机的一根定子线棒进行绝缘修复, 合理利用各种工具、材料, 在不拆除下层受损线棒的情况下, 对伤处进行了“微创”修复, 在最短的时间完成修复工作, 并通过验收试验。

关键词：定子线棒主绝缘,微创修复,钢铁材料

参考文献

水轮发电机定子线棒 篇4

2009年10月,福建水口发电集团有限公司1号机组(额定功率200 MW)水轮发电机在投产16年后,按照技术规程进行例行大修。检修公司高压班在进行发电机大修前交流耐压试验中发现,#1发电机定子线圈B相的绝缘电阻值在交流耐压试验前为935 MΩ,经过直流耐压试验合格后进行20.7 kV交流耐压试验时,当试验电压升至18 kV时,仪器保护动作跳闸,后测量#1机定子线圈B相的绝缘电阻值为2 kΩ。#1发电机定子线圈B相绕组绝缘击穿。

1.1 机组型号参数

机组的型号参数如图1所示。

1.2 定子线圈的交流耐压方案

根据《电力设备交接及预防性试验规程实施细则》中20.1同步发电机试验项目第4项定子绕组大修前试验电压为U试=1.5Un=20.7 kV。具体原理接线图如图2所示。

1.3机组交流耐压试验数据

定子线圈交流耐压试验使用了苏州华电HDSR-F25/300型串联谐振高压试验设备,表1为机组交流耐压试验数据。

2 线棒故障查找

转子起吊后,经过对发电机定子铁芯及线棒的全面检查,发现发电机定子铁芯187～188槽间下端电腐蚀损坏,187槽上层线棒绝缘损伤;发现发电机下引风板紧靠下端线棒,下端损伤。478、479、482、483、484、485、486、487、488、489、490槽上层线棒绝缘损伤,其中485槽上层线棒绝缘击穿接地,必须更换12根线棒并对铁芯电腐蚀进行分析和处理。

线棒故障点照片列举如下:图3为放电点485槽照片、图4为放电路线照片、图5为破损线棒12根的照片、图6为引风板靠在定子上的照片。

3 定子线圈故障原因分析

(1)引风板与定子线圈的间隙过近(规程一般规定引风板与定子线圈的间隙为3～5 mm),而本次故障中,引风板长期靠在定子线棒上,不断与定子线棒发生震动磨损,最终导致线棒破损,485槽线棒放电,这是本次定子线棒故障的主要原因。

(2)槽内半导体垫条、垫块局部没有完全敲实,固定封口的槽楔在机组长期运行中也出现了局部松动,使得线棒运行中存在振动,在与引风板的长期摩擦中最终造成线棒破损,这是本次定子线棒故障的次要原因。

(3)福建水口发电公司承担电网调峰、调频及事故备用任务,是福建电网的主力发电厂之一。而#1机自1993年8月投产以来,运行时间最久。机组的气蚀区间为(80～130 MW),机组在气蚀区间运行的状态不可避免,长期振动过大也是造成本次定子线棒故障的一个原因。

4 处理情况

4.1 处理措施

(1)认真研究施工方案并进行危险点分析,熟悉《Q/FSK10019.1—2000发电机检修规程(电气部分)》、《国网公司电力安全工作规程》(发电厂和变电所电气部分)及相关的规程;

(2)检查备品线棒绝缘是否出现开裂、环氧树脂流胶、变色、焦脆等严重现象,排除外观检查不合格,对于合格备品进行干燥、试验;

(3)拆除对应的发电机定子上下挡风板;

(4)确定需拨出的上、下层线棒,并逐一编号;

(5)确认所需备件、更换设备、技术人员和材料已全部到位,需用的线棒、槽楔、垫条、无碱玻璃丝带绳、垫块、绝缘盒、云母带、石英粉都已(80～90℃左右,2h)干燥完毕;

(6)楔条缺口与通风沟对齐,通风沟口方向正确,上下节次序不能弄错;

(7)线棒上下端部用钢纸板保护好,以免锤子打伤线棒、楔子擦破绝缘;

(8)线棒拨出后,应按编号顺序放好,上、下层线棒分别放置,应将半导体垫条和隔垫分别清理放好,并编号以便装复;

(9)在更换线棒的槽中,若有测温装置,应记录下安装位置情况,并通知仪表安装人员安装。

4.2 质量检查

高压班根据《电力设备交接及预防性试验规程》,负责备品线棒的相关试验,并保证其安装质量。

(1)备品定子线棒试验:1)测量绝缘电阻;2)测量直流电阻;3)测量表面电阻率;4)交流耐压试验。

将线棒用绝缘支架两头架起,其中间耐压部位用铜箔纸紧紧缠绕(耐压部位及具体位置见图7),铜箔纸必须紧贴线棒绝缘层,并将铜箔纸接地,从线棒的一端加交流40.45 kV(2.75Un+2.5=40.45 kV)电压进行耐压。

定子线棒备品耐压包扎部位示意图如图7所示。

说明:(1)在图中47 mm+2 260 mm+47 mm处包扎铜皮;(2)线棒两侧未耐压部位长度分别为555 mm-47 mm、626 mm-47 mm。

(2)新线棒下线后焊并头套前试验:1)测量绝缘电阻;2)直流34.5 kV耐压试验(2.5Un=34.5 kV);3)交流29.21 kV耐压试验[0.75×(2.75Un+1.0)=29.21 kV]。

(3)焊好并头套后试验:1)直流电阻试验为焊接头位置直流电阻值不大于15μΩ;2)测量定子绕组三相直流电阻不平衡度不大于修前值。

(4)装好并头套后试验:1)测量绝缘电阻和吸收比合格后,方可做耐压试验;2)直流34.5 kV耐压试验(2.5Un=34.5 kV):3)交流22.95 kV耐压试验[0.75×(2.0Un+3.0)=22.95 kV],以考验线棒对铁芯及地绝缘,检查线棒下线中绝缘的破损情况,并在升压过程中测量起晕电压。

5 结语

通过此次线棒故障的原因分析处理可以看出:线棒固定松动与绑扎件及其相邻构件存在的相对运动,是造成线棒摩擦破损的主要原因。加强槽内和端部固定,并且根据机组运行的实际情况,将发电机引风板与定子线棒的间隙适当扩大,以加强端部模态及自振频率测试,是预防定子线棒故障的重要手段。通过对1号机定子线棒故障的原因分析,举一反三,对水口发电集团公司的其余6台机组也进行了相应的技术改进。通过一系列的技术措施,加强日常监控,保证了机组的安全运行,节省了维护成本,提高了经济效益。

摘要：主要介绍了福建水口发电集团有限公司的1号机组(额定功率200MW)水轮发电机在例行大修过程中发现的定子线棒故障,并根据该情况提出了处理方案及相关预防措施。

关键词：发电机定子线棒,故障分析,预防措施

参考文献

水轮发电机定子线棒 篇5

1 检测发电机定子线棒绝缘的试验项目

检测发电机线棒绝缘水平的试验项目有:绝缘电阻、吸收比和极化指数、直流泄漏电流和直流耐压试验、交流耐压试验、端部手包绝缘表面对地电位以及老化试验。

绝缘试验项目因试验电源的原因分为非破坏性试验和破坏性试验。非破坏性试验如绝缘电阻、漏电流试验。破坏性试验如交流耐压试验、直流耐压试验。破坏性试验相比非破坏性试验易于发现设备的集中性缺陷, 但可能给被试设备绝缘造成损伤。为此, 破坏性试验必须在非破坏性试验合格后进行。

1.1 绝缘电阻、吸收比和极化指数。

1.1.1绝缘电阻、吸收比和极化指数的基本理论。

绝缘电阻就是指加于试品上的直流电压与流过试品的泄漏电流之比。吸收比就是指施加直流电压后60秒时的绝缘电阻与15秒时的绝缘电阻之比。极化指数就是指施加直流电压后10分钟时的绝缘电阻与1分钟时的绝缘电阻之比。

1.1.2绝缘电阻、吸收比和极化指数试验方法的特点。

该方法简便易行, 在进行绝缘水平判别时对绝缘受潮、污秽的缺陷比较灵敏。

1.2直流泄漏电流和直流耐压试验。

1.2.1直流泄漏电流和直流耐压试验的基本理论。

直流泄漏电流和直流耐压试验测量方法基本与绝缘电阻测量的原理相同。直流泄漏试验时可以通过泄漏电流与加压时间的关系曲线以及泄漏电流与所加电压的关系曲线进行绝缘判断。

1.2.2直流泄漏电流和直流耐压试验特点。

直流耐压试验设备轻便、容量小, 易于发现某些设备的局部绝缘缺陷。

1.3交流耐压试验

1.3.1交流耐压试验的基本理论。

交流耐压试验也称为工频耐压试验。由于所施加的试验电压远超过运行电压, 可见它对绝缘的考验是非常严酷的。它是鉴定电气设备绝缘状况最有效和最直接的方法。

1.3.2交流耐压试验的特点。

交流耐压试验能发现普遍性劣化缺陷和局部性缺陷, 尤其对绝缘局部性缺陷的检验, 效果更突出。该试验对试品的绝缘有一定的危害, 必须完成绝缘电阻、泄漏电流等相关试验并合格后方可进行。

1.4端部手包绝缘表面对地电位

1.4.1端部手包绝缘表面对地电位的基本理论。

端部手包绝缘表面对地电位的方法, 也称之为电位外移法。当直流电压加在线棒上时, 绝缘的对地电压按电阻阻值分布。当绝缘正常时, 线棒绝缘的体积电阻远远大于表面电阻, 电压主要分布在体积电阻上, 即此时被测处绝缘表面的对地电位应是很低的, 但当绝缘存在缺陷时, 体积电阻减少, 绝缘压降也降低, 致使被测处绝缘表面的对地电压增高, 在有贯穿性缺陷时, 该处电位甚至可能等于导线电位, 绝缘表面对地电位明显增大。

1.4.2端部手包绝缘表面对地电位方法的特点。

端部手包绝缘表面对地电位的方法能发现发电机引出线手包绝缘与鼻端绝缘盒的绝缘缺陷。

1.5老化试验

1.5.1老化试验的基本理论。

发电机由于运行中受电、热及机械等因素的影响、制造工艺上存在的缺陷以及运行中的绝缘事故等原因都会缩短绝缘寿命, 故研究制定发电机定子绕组环氧粉云母绝缘的老化鉴定和判断标准是必要的。

1.5.2老化试验的特点。

老化试验对于绝缘材质有一定的要求, 即环氧粉云母绝缘材质。该试验主要针对运行时间在20年以上的发电机。

2 部分发电机线棒绝缘试验项目的对比。

2.1绝缘电阻试验与直流泄漏电流试验的对比

绝缘电阻试验与直流泄漏电流试验的测量原理是基本相同的, 不同之处在于测量绝缘电阻的方法受到仪器 (欧兆表) 的结构和体积的限制, 试验电压低且不可调, 而测量直流泄漏电流时所用的电源为可调节的直流高压装置, 更易检验出试品的绝缘缺陷。

2.2 直流耐压试验与交流耐压试验的比较

直流耐压试验与交流耐压试验都是破坏性试验。由于它们采用的电源电压类型不同, 因而在主绝缘上的电压分布不同。直流耐压试验易发现发电机端部绝缘缺陷, 而交流耐压试验易发现发电机槽部及出槽口的绝缘缺陷。

3 结语

对于发电机线棒绝缘的评价方面, 无论采用哪种试验方法, 都应确保试验数据的准确性, 并依据试验结果比对标准进行数据分析。本文中提及五种试验方法, 它们之间是相辅相成、取长补短的关系, 应综合进行分析, 从而及早发现绝缘缺陷, 避免发电机的事故发生。

摘要：发电机是火力发电厂的重要组成设备, 其作用是将其他形式的能源转换成电能的机械设备。在发电机的诸多故障中以发电机线棒绝缘损坏事故的发生率最大。如何通过各种试验提早发现绝缘隐患的工作显得至关重要。

关键词：发电机,线棒,绝缘,耐压,试验

参考文献

[1]《电气试验第二版》 (中国电力出版社) .

水轮发电机定子线棒 篇6

近年来，大型汽轮发电机由于部件发热引起结构件严重变形，危及机组安全运行的情况时有发生，其中，定子内冷水系统的堵水、断水及漏水事故最为突出。这些故障都会导致发电机局部过热，不仅造成定子绕组的损坏，有的还波及到定子铁芯，损失严重。因此，国家电网颁布实施的《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》[1]中明确要求“防止定、转子水路堵塞、漏水”。

1 珠海金湾发电公司3号机线棒堵塞故障

广东珠海金湾发电公司3号发电机系上海电气电站设备公司上海发电机厂2006年制造的QFSN-600-2型600 MW水氢氢型汽轮发电机，定子冷却水系统由2台100%容量、最大出力130 m3/h定冷水泵，2台冷却器，2台过滤器，1个2.7 m3水箱，1台离子交换器与发电机定子线圈等组成。

2007年2月18日机组正式投入运行，经过3年的运行，定冷水入口压力呈缓慢上升趋势，且发电机定子槽内10号上下层线圈层间温度逐渐偏高，与其他层间41个温度测点的温差慢慢增大至3.22℃报警(报警值为2.68℃，跳闸值为3.48℃)。在1次临时停机检修时，对发电机层间测温元件进行校验，确认测温元件正常后，通过定冷水系统的正反冲洗及过滤器的滤芯更换，试图消除缺陷，但均未获得成效。因此，断定为定子线棒堵塞。

2 原因分析

2.1 定子线棒的结构

定子线圈是由实心股线和空心导线交叉组成，空心导线的孔截面积约为1.2 mm×4 mm，空实心铜线之比为1∶2，均包有玻璃丝绝缘层。上层线棒的导电截面积比下层的要大:上层由4排、每排5组空实股线组成，下层为4排4组(见图1)。槽内股线间进行了540°罗贝尔空换位。线棒的空实心股线均用中频加热钎焊在两端的接头水盒内，而钎焊在水盒上的水盒盖则焊有反磁不锈钢水接头，用作冷却水进出线棒内水支路的接口。

2.2 滤网中的沉积物

2010年10月1日对3号发电机的临检中发现定冷水系统中的锥形滤网上有少量的深色沉积物填塞在滤网的孔中(见图2)。因为锥形滤网的孔眼较大(约为2 mm)，因此，沉积物部分已进入定子线棒中。从锥形滤网中取出的沉积物呈泥絮状，有较强黏性，若进入定子线棒内部，极易附着在空心导线的内壁中。再将定冷水泵出口过滤器的滤芯取出，发现滤芯上也有深色附着物(见图3)。将沉积物送至广东电力科学研究院通过X—荧光能谱分析化验后，发现其主要成分是CuO(约80%)和Fe2O3(约18%)及微量的有机物。

2.3 Cu O的来源

a)由于定冷水系统的正常补水由除盐水系统或凝补水系统供给，除盐水作为冷却水源的优点是水质纯净、含盐量低、内冷水系统电导率小。不足之处是除盐水系统及凝结水系统式开放式运行，除盐水箱及凝补水箱中的水与大气直接接触，空气中的02,CO2等进入内冷水中，使内冷水成为含02的微酸性水，pH值长期小于7.4，对空心铜导线有强烈的侵蚀性;

b)发电机停机检修期间，定子水停运放空后定子线棒存在积水未充分吹干，金属表面潮湿，与空气中的CO2及02充分接触起氧化反应，该状态若持续时间过长，将对定子线棒总成严重地停备腐蚀。因此，每次停机检修完后进行反冲洗时，在第一次冲洗完后总会在定冷水箱回水侧加装的临时滤网中发现1层深色沉积物;

c)发电机空心铜导线为T2纯铜，其化学稳定性较好，在一般情况下腐蚀速度较低，且均匀腐蚀，在线棒表面形成1层保护膜。由于发电机正常运行中，H2会从连接汇水管和线棒水接头绝缘引水管的管壁渗透至定冷水中。而H2有较强的还原性，会将线棒表面的CuO还原成单质Cu，破坏保护膜，加剧线棒的腐蚀。

2.4 定子线棒堵塞的原因

a)氧化物有较强的附着性，若空心线棒中出现了不均匀腐蚀产生的坑道，腐蚀氧化物则易于在此附着沉积;

b)因为3号机的定冷水p H长期小于7.4，在该工况下CuO的溶解度随温度的升高而降低，加速CuO沉积结垢，因此，在线棒温度偏高的部位腐蚀产物更容易沉积，且温度也会随之升高，如此一来便会形成恶性循环;

c)定冷水中H2还原出来的单质Cu是亚微米级的，而定冷水过滤器的滤芯的孔径为6μm，故无法被全部滤掉，离子交换器的混床亦无法吸附去除单质Cu，因此，单质Cu在系统内的管道、滤网及线棒中不断沉积;

d)CuO为顺磁物质，在发电机端部磁场力不均匀的地方，即线棒端部，受强磁场力的作用，氧化物易聚集成团，沉积下来。

3 故障消除

3.1 对定冷水系统进行化学清洗

停机后先对定冷水回路进行常规正、反冲洗，去除定冷水系统中的部分沉积物和异物;再对定冷水回路进行碱洗，去除系统中油性杂质、有机物;然后进行酸洗，去除系统中Cu的腐蚀沉积物;最后漂洗钝化，清除系统中的酸残存液，并在定子线棒表面形成钝化膜[2]。

3.2 清洗效果

对发电机的定冷水系统管路进行清洗后，定冷水在额定流量(105 t/h)下的进水压力由0.41 MPa降至0.34MPa，进出水压差由0.32 MPa降至0.27 MPa。

3.3 效果验证

为避免出现重复启停机的情况，因此，利用短路试验进一步验证定冷水系统化学清洗的效果。当发电机定子电流升至额定(19 148 A)时，各线棒层间温度的最大温差为2.03℃，比清洗前已有明显改善。说明该次3号发电机定冷水系统清洗已达到预期效果，故障已消除。

4 结语

通过线棒堵塞故障的分析处理了解到，在机组运行中应密切关注定冷水系统的工况，设法控制p H值在7.5～9.0范围内(25℃)，并降低水中的含氧量以降低对定子线棒的腐蚀。在停机检修时应尽量将线棒中的水分吹干并减少空心导线暴露在潮湿空气中的时间，检修工作结束后严格执行定子线棒的反冲洗制度，对定子线棒进行流量试验，必要时用内窥镜检查线棒内部腐蚀产物沉积情况，提前发现沉积堵塞问题，及时安排定冷水系统的化学清洗，有效地防治因定子线棒堵塞导致的发电机绝缘事故。

摘要：大型汽轮发电机定子线棒的堵塞是水内冷汽轮发电机定子常见的故障之一。叙述了600 MW水氢氢汽轮发电机定子线棒堵塞的故障原因,提出,消除故障的措施。

关键词：汽轮发电机,定子线棒,温度,堵塞

参考文献

[1]国家电力公司.防止电力生产重大事故的二十五项重点要求[EB/OL].[2010-08-02].http://ishare.iask.sina.com.cn/f/9037434.html.

水轮发电机定子线棒 篇7

近尾洲水电厂 (以下简称电厂) 1#号发电机组是型号为进口某公司SV628/80-155的灯泡贯流式机组, 1996年出厂, 2000年投运。在2014年检修中发现1号机组定子绕组48号槽 (见图1) 有2根槽楔脱落且上层线棒主绝缘局部受损, 1号机有56根线棒端部存在不同程度电腐蚀 (见图2) 。

2 定子线棒电腐蚀分析

2.1 直流耐压试验、局放试验分析及结论

单位:u A环温:17℃机温:20℃湿度:54%

从以上数据情况分析来看, 机组直流耐压及泄漏电流数据均无异常, 试验合格 (见表3) 。

从机组离线测量结果来看, 局放值超过《旋转电机定子线棒及绕组局部放电的测量方法及评定导则》 (GB/T20833-2007) 及《发电机环氧云母定子绕组绝缘老化鉴定导则》 (DL T492-2009) 标准中给出的视在局放参考合格值10000PC的现象, 单从视在局放量的测量结果来看, 发电机绝缘老化程度非常严重。

2.2 绝缘材料化学分析及结论

为了解发电机线棒在电腐蚀后绝缘材料的化学成分是否发生了改变, 将1号发电机一根运行线棒拔出分别对线棒端部 (A) 、直线部分未明显腐蚀段 (B) , 局部腐蚀段 (C) 和严重腐蚀段 (D) 的主绝缘、半导体漆, 以及槽楔进行了老化分析, 结果如下:

主绝缘:各段里层 (取厚度一半部分) 主绝缘红外光谱基本相同。环氧树脂固化并不彻底, 同时, 部分环氧支链发生了氧化。B段表层主绝缘与里层相似, 仅少量环氧支链被氧化。C段环氧除被氧化外, 还发生了亚硝基化。D段环氧树脂剧烈分解, 仅残留苯基。但是, 主绝缘中云母和玻璃纤维的化学结构未变化。扫描电镜 (SEM) 观察发现各段里层, A、B段表面云母粉结构完整, 表面光滑, 堆叠整齐, C段表层环氧树脂氧化在云母粉表面形成突起, D段环氧树脂剧烈分解在云母粉表面形成大量微颗粒。热重分析发现C、D段有机组分含量明显低于A、B段, DSC实验发现电腐蚀区域氧化起始温度明显低于未腐蚀段, 电腐蚀部位环氧树脂发生了老化和分解。结合X射线晶体衍射与X射线光电子能谱谱图发现, 云母粉出现了酸化释钾现象, 钾元素流失, 同时, 部分Al被Fe、Li置换, OH被F离子置换。然而, 所有部位的云母晶体结构与元素组成并无明显区别, 电腐蚀并未对云母结构造成较大变化。

半导体层:对B、C、D段半导体层进行了热重分析与SEM扫描。热重分析发现B、C、D段有机组分依次减少。局部放电区域C段形成颗粒堆积形态, 为有机物热分解。D段出现了大量沟槽状放电痕迹, 为剧烈放电现象。

槽楔:对槽楔进行了热重分析、SEM与红外光谱分析。对比备用槽楔, 运行槽楔受到了剧烈放电腐蚀, 有机组分含量与起始分解温度明显降低, 树脂被大量分解, 表面出现白色玻璃纤维疏松堆积形貌。

综合分析可知, 主绝缘里层未发生较大化学变化, 主绝缘表层仅环氧树脂发生分解, 所有的云母晶体结构无较大差别, 而半导体层严重腐蚀段出现剧烈放电痕迹, 以及槽楔同样被强放电损伤, 可以推测此电腐蚀为防晕层与槽壁间隙造成的外腐蚀。

2.3 从以上检测及分析可以看出, 造成近尾洲电厂发电机电腐蚀的原因有以下几点

2.3.1 机组下线工艺存在缺陷

原厂家的定子线棒在槽内的固定及防晕使用填充和注入半导体硅橡胶, 利用半导体硅橡胶将线棒粘合固定在槽内。按国外厂商的设计思想, 这种半导体材料不仅起固定线棒的作用, 又可起防止电晕腐蚀的作用。但实践证明, 这种设计, 其工艺技术是不成熟的。由于半导体硅橡胶的粘度较大, 流动性较差, 加之在注入过程中槽内的空气很难溢出, 即使按照厂家工艺采用高压泵分阶段注入方式, 在工艺上很难保证将线棒与槽壁及线棒与槽隔板和槽楔之间的间隙完全填充, 故在线棒表面与槽壁、槽隔板和槽楔之间必然存在大量的间隙, 这些空气间隙的存在, 为电晕腐蚀的发生并持续恶化提供了条件。同时该型号机组层间垫条达4mm (国内一般为2mm) , 造成其放电间隙的增加, 也会导致电晕电腐蚀的产生。

2.3.2 机组电磁及防晕结构设计存在缺陷

为了对发电机电磁方案进行了复核, 根据机组参数, 进行复核计算发现该机组的热负荷、定子电密、定子温升、转子温升、气隙磁密等参数都非常高。其中定子温升计算值约73K, 气隙磁密计算值接近1T, 超出了该机型的取值范围。同时对于低水头发电机, 发电机的设计尺寸较小, 同时为了降低磁通密度, 设计上取消了铁心上通常采用的通风沟槽, 线棒单位面积的载流量和铁心的磁通密度都接近允许的极限值, 从而导致定、转子温升的增加, 使得绝缘寿命大大降低, 绝缘电蚀等问题也被放大。

原厂家生产该类型灯泡贯流式机组线棒槽部防晕采用表面涂低阻绝缘防晕漆, 并在在嵌线后通过向槽内灌注液态硅橡胶将线棒与槽壁固定的方式实现。端部防晕结构为在线棒端部表面涂一层高电阻防晕覆漆, 同时线棒还有一层内屏蔽, 以期使线棒出槽口处电场分布均匀, 避免槽口处电晕发生。但因其槽内单边间隙仅为0.2mm, 且硅胶无法保证100%填充, 导致槽内出现了严重的电晕放电, 从而产生电腐蚀。

3 定子线棒电腐蚀问题的处理方案

对于槽楔脱落的1号机组48#戳除槽楔将线棒拔出进行更换后采用EWB硅胶进行灌胶处理。对端部电腐蚀的线棒采用端部防晕修复工艺处理:

3.1

准备足量槽楔、EWB胶及特制毛刷、低/高阻漆、砂纸等物品, 对定子线棒端部进行防晕修复。

3.2 清理

3.2.1 损坏点清理

对于有损伤的标记的电腐蚀部位, 去除所有松动的高阻带、低阻带、线棒端部覆盖层、玻璃丝带和云母层, 同时利用砂纸等工具对线棒槽口非常仔细打磨并彻底清除线棒表面, 如果原来的防晕层还比较好, 则小心地清除损伤部位防晕层, 并清除周边防晕层表面的绝缘覆盖漆, 使接触长度有5~10mm。

3.2.2 接触点清理

只在必须填EWB硅胶的时候才需进行, 清理损伤的防晕层对面的压指表面或邻近的压板面 (大约2~3cm2) , 直到金属表面露出来。

3.2.3 清洗损伤点

用清洗剂彻底清洗整个损伤部位和剥离点。

3.3 防晕修复

3.3.1 损坏的防晕层修复

线棒表面清理完成并干燥后, 按下面方法涂第一层防晕漆:

(1) 如果EPG (高阻) 区域没有损坏, OCP (低阻) 区域部分有些没损坏, 涂低阻漆, 与原有的低阻带重叠5~10mm, 并且涂满损伤清理部位。

(2) 如果EPG (高阻) 区域部分或完全损坏, 按图纸要求沿着线棒端部方向涂低阻漆。

3.3.2 注意

新涂层在沿着线棒端部方向一定不能超过OCP (低阻) EPG (高阻) 的重叠区大约2h, 等第一层低阻漆干了后, 在相同的位置涂第二层低阻漆。

3.3.3 替换EPG高阻区域

在第二层低阻漆干了约2h后, 用刷子涂第一层EPG高阻漆, 重叠15mm (长度约50mm) , 干了大约2h后, 涂第二层EPG高阻漆。

3.3.4 定子铁心区域起晕损伤部位

对于槽中的局部起晕, 用合适的工具 (比如特制的小的管子清洗工具或轻微弯曲的刷子, 改制的油漆喷嘴等) , 通过铁心通风沟, 低阻漆能仔细地涂到线棒的槽中部分。

3.3.5 涂EWB硅胶

对于小的起晕损伤, 可以不涂EWB硅胶, 但较大的必须涂EWB硅胶, 修复好损伤区域后, 在起晕区域 (线棒的左边或右边) 与压指或相邻的压板之间涂EWB硅胶 (见图3~4) , 涂胶的接触面积大约要4~5cm2。

3.3.6

涂绝缘覆盖漆, 用刷子在整个修复区域涂刷红色绝缘漆。

3.4 处理后试验

所有电腐蚀损伤部位处理完后, 按照《电力设备预防性试验规程》 (DL/T596-1996) 的要求进行发电机定子绝缘、直阻、交直流耐压等试验, 并确保合格。

4 结束语

电厂发电机定子线棒电腐蚀损伤缺陷于2014年进行防晕修复处理, 经2015年、2016年运行与检修检查情况看, 处理过的线棒没有恶化的情况, 但在2014年检查未发生电腐蚀的线棒有新的电腐蚀情况。发电机定子线棒电腐蚀及防晕处理工艺主要是在发现早期, 起到有效修复控制作用, 虽然不能从根本上解决线棒老化的问题, 但能延长发电机线棒使用寿命有效防控设备事故, 也给其它电厂处理类似问题起到借鉴作用。

摘要：针对近尾洲水电厂发电机定子线棒电腐蚀的问题, 深入检查与分析原因后提出在检修中使用防晕工艺技术处理后运行基本稳定。