SF300-56-13600型水輪發(fā)電機絕緣狀況檢測分析.doc

SF30056/13600型水輪發(fā)電機絕緣狀況檢測分析1. 引言水輪發(fā)電機絕緣系統(tǒng)的良好狀態(tài)是其正常運行的保證，為了了解發(fā)電機的絕緣狀況，發(fā)電單位開展了電氣系統(tǒng)的絕緣監(jiān)督。xxx廠機組為SF30056/13600水輪發(fā)電機，自2000年初投運以來，絕緣系統(tǒng)運行良好。隨著運行時間的增長，在近幾年的絕緣檢測中及時發(fā)現(xiàn)了一些問題，本文試結(jié)合本廠工作實際就發(fā)電機絕緣檢測情況進(jìn)行分析探討。2. SF30056/13600水輪發(fā)電機絕緣系統(tǒng)2.1 定子絕緣定子鐵芯由涂有絕緣漆的硅鋼片疊裝而成。定子線棒嵌入定子鐵芯槽內(nèi)，然后再將端部連接。這樣定子槽部絕緣、定子線圈端部絕緣、定子線圈防暈結(jié)構(gòu)、并頭套絕緣結(jié)構(gòu)、連接線和引出線絕緣結(jié)構(gòu)就成為現(xiàn)場安裝施工的重要環(huán)節(jié)，也成為日后絕緣系統(tǒng)運行中的薄弱環(huán)節(jié)。2.1.1定子槽部絕緣結(jié)構(gòu)發(fā)電機定子共有576槽，每槽內(nèi)放有上下兩層線棒。定子槽絕緣包括定子線圈棒與定子槽之間、定子線棒之間的絕緣。定子槽底部表面噴有防暈漆1235，然后是由HDJ-1型半導(dǎo)體玻璃絲帶和半導(dǎo)體適形材料組成的槽底墊條。定子線棒對地絕緣采用9545-1G 型F級環(huán)氧粉云母帶，規(guī)格為0.1825，總厚度為9mm。外層包有FB-1型半導(dǎo)體玻璃纖維帶防暈層，規(guī)格為0.0825，總厚度為0.3mm。上下層線棒之間是半導(dǎo)體適形材料和HDJ-1半導(dǎo)體玻璃纖維帶組成的層間墊條。上層線棒外依次為9332型環(huán)氧防暈層壓板楔下墊條和1557型玻璃布壓制件楔下波紋板。換位處絕緣為F-4型F級柔軟云母板，厚度為0.2mm。排間絕緣為HDJ-9型F級多膠粉云母板，厚度為0.6，寬0.3。導(dǎo)體與絕緣之間敷平物為HDJ-9型F級多膠粉云母板，厚度為0.9。單只線圈絕緣厚度寬度（排間絕緣、對地絕緣和防暈層）為9.6mm，高度（換位處絕緣、對地絕緣和防暈層）為9.7mm。槽內(nèi)絕緣（線圈絕緣厚度、槽底墊條、層間墊條、楔下墊條、楔下波紋板和下線間隙）高度為24.5，寬度（線圈絕緣厚度、下線間隙）為9.9。2.1.2定子線圈端部絕緣結(jié)構(gòu)定子線圈端部絕緣結(jié)構(gòu)中對地絕緣與槽內(nèi)導(dǎo)體絕緣相同，采用規(guī)格為0.1825的9545-1G 型F級環(huán)氧粉云母帶，形成寬度和高度均為9mm的絕緣層。對地絕緣外防暈層由規(guī)格為0.1925的高阻半導(dǎo)體玻璃帶FB-3、FB-4以及規(guī)格為0.1825的9545-1G 型F級環(huán)氧粉云母帶組成。排間絕緣為寬0.5的規(guī)格為0.9的HDJ-9型F級多膠粉云母板組成。定子線圈絕緣結(jié)構(gòu)采用溫度指數(shù)為155的滌綸雙玻璃絲包銅扁線，型號為DSBEB-20/155，絕緣厚度按0.2計算。槽內(nèi)絕緣厚度不包括先前絕緣公差。槽底半導(dǎo)體適形材料每端應(yīng)比鐵心長1015。半導(dǎo)體適形材料系白胚滌綸氈浸898雙組分半導(dǎo)體浸漬膠而成，具體浸漬及應(yīng)用工藝按62632（三）工藝守則要求。2.1.3定子線圈防暈結(jié)構(gòu)定子線圈外部有一層防暈層，其結(jié)構(gòu)為“一次成型”結(jié)構(gòu)，處理工藝按OEA.615.087實施。防暈結(jié)構(gòu)從里向外依次為0.0825規(guī)格FB-1型半導(dǎo)體低阻玻璃帶，0.1925規(guī)格FB-4型全固化中阻帶，0.1925規(guī)格FB-3型全固化高阻帶，0.1825規(guī)格9545 1G型F級環(huán)氧粉云母帶和9130型環(huán)氧脂涼干紅瓷漆。2.1.4并頭套絕緣結(jié)構(gòu)同一槽內(nèi)兩根定子線棒的兩端連接部分采用了并頭套絕緣結(jié)構(gòu)。兩根線棒（引出線和極間連接線）端部經(jīng)連接板08D6143連接，線棒間墊有墊塊08D6144。整個連接部分罩在一4330-1酚醛玻璃纖維壓塑料壓制成的絕緣盒內(nèi)。下端絕緣盒用879雙組分灌注膠灌注，上端絕緣盒用881雙組分灌注膠灌注，上端絕緣盒底口密封采用HDJ-18環(huán)氧樹脂填充膩子填充，具體施工工藝參照61288（三）工藝守則。并頭套中線棒與絕緣盒搭接部分為45-50，絕緣盒下部壁厚6.0，上口壁厚4.5，絕緣盒底厚6.0。絕緣盒上口與線棒間距為3，下部與并頭套間距為1.5。灌注絕緣盒時應(yīng)保證灌注料與絕緣盒頂端平齊。絕緣盒外線棒之間固定件采用環(huán)氧酚醛層壓玻璃布板3240，外疊繞定向0.325玻璃纖維帶。繞組固定件與線圈直接接觸部分均墊以環(huán)氧浸漬滌綸氈（白阫滌綸氈），使之適行無間隙。線棒固定用滌綸護(hù)套玻璃絲繩。2.1.5繞組端部絕緣距離定子繞組端部高低電阻搭接處至齒壓板的距離為18，端部防暈層末端對齒壓板等金屬件的距離為95。繞組端部銅排對地距離為118，銅排間距離為65，極間連接線高出導(dǎo)體65。2.1.6定子裝配技術(shù)要求（1）下線前定子鐵芯槽內(nèi)噴1235防暈漆一次，下線全部結(jié)束后在鐵芯表面及繞組端部噴環(huán)氧樹脂晾干紅瓷漆9130二次。（2）線圈與槽壁間隙大于0.3時，一律用9332半導(dǎo)體玻璃布層壓板塞緊，尺寸為0.580910。（3）線棒端頭的連接板、極間連接、線棒端頭與同歡的連接均采用銀焊HIAgCu80-5焊接，需保證焊接質(zhì)量。（4）絕緣盒灌注按61288工藝規(guī)程進(jìn)行，應(yīng)保證灌注料與絕緣盒頂端平齊。（5）所有緊固件（如端箍、墊塊等）與線圈直接接觸面均墊以環(huán)氧浸漬滌綸氈，使之適行無間隙。線圈端部綁扎一律采用0.325定向玻璃纖維帶，并按62642工藝守則處理，涂刷膠采用HDJ-16雙組分涂刷浸漬膠。白胚滌綸氈厚度為1.0、2.0、3.0、4.0。端箍、連接線及引出線接頭包扎9545-1G環(huán)氧粉云母帶時邊包邊刷HDJ-16雙組分涂刷浸漬膠。（6）銅環(huán)引線與線棒端頭連接時，根據(jù)實際情況必要時加工銅環(huán)端頭。極間連接線接頭，銅環(huán)引線的接頭的絕緣處理按OEA.615.200絕緣規(guī)范處理。（7）絕緣耐壓試驗按OEA.626.008（版6）交流電機定子絕緣耐壓試驗規(guī)范進(jìn)行。（8）測溫電阻元件埋入前，表面刷一層1235防暈漆。測溫元件在槽底時，上下半導(dǎo)體適形材料互換使用。（9）根據(jù)線圈斜邊間隙的實際尺寸選配墊塊，使其與線圈緊密配合。定子線圈端部固定工藝按規(guī)程64642進(jìn)行。槽口、斜邊等各種墊塊采用4330-1酚醛玻璃纖維壓塑料的壓制件或3240環(huán)氧酚醛層壓板的加工件。凡加工面均需浸（或刷）9120環(huán)氧酯絕緣漆。（10）槽內(nèi)半導(dǎo)體適形材料浸898雙組分半導(dǎo)體浸漬膠，并按工藝規(guī)程62632進(jìn)行。（11）安裝時，在定子支墩與基礎(chǔ)板接觸面間涂一層二硫化鉬。（12）定子裝配完畢后，機座外表面油漆系統(tǒng)按OEA.625.005-93 P6進(jìn)行。2.2轉(zhuǎn)子絕緣2.2.1轉(zhuǎn)子（勵磁）引線絕緣轉(zhuǎn)子引線導(dǎo)體接頭處用HIAgCu80-5焊料焊牢，并包繞0.1425三合一玻璃粉云母帶半疊繞6層，再包0.125無堿玻璃纖維帶半疊繞一層，最后噴9130環(huán)氧樹脂晾干紅瓷漆。然后按OEA.626.010規(guī)范進(jìn)行耐壓試驗，轉(zhuǎn)子額定電壓為400V。轉(zhuǎn)子絕緣規(guī)范按OEA.615.201（三）規(guī)范進(jìn)行。2.2.2轉(zhuǎn)子磁極絕緣轉(zhuǎn)子磁極絕緣包括極身（對地）絕緣和匝間絕緣。匝間絕緣采用了刷環(huán)氧樹脂的絕緣紙。環(huán)氧樹脂采用了哈爾濱電機廠提供的室溫固化涂刷膠，該膠與固化劑按照重量比4比1的比例混合均勻即可，適用期為30分鐘。絕緣紙采用進(jìn)口的NAX、DMD、DMN型號挵酶柯紙。極身絕緣是一復(fù)合絕緣結(jié)構(gòu)，除了在磁極鐵芯上涂刷1032#絕緣漆并烘干外，磁極鐵心與磁極線圈之間絕緣是0.16mm厚的環(huán)氧酚醛玻璃胚布燙包一層，墊0.25mm厚的5233#蟲膠塑型云母板3-4層燙包；外墊0.17mm厚的聚酯薄膜玻璃漆布復(fù)合絕緣一層，然后將0.16mm厚的環(huán)氧酚醛玻璃胚布反轉(zhuǎn)烘壓處理。磁極線圈與極靴之間墊4mm厚的3240#環(huán)氧玻璃布板，并用0.5-1mm厚的3240#環(huán)氧玻璃布板調(diào)節(jié)高度。3 SF30056/13600發(fā)電機絕緣檢測情況分析3.1發(fā)現(xiàn)的問題為了掌握發(fā)電機絕緣系統(tǒng)的健康狀況，每年要進(jìn)行發(fā)電機的預(yù)防性電氣試驗和常規(guī)的維護(hù)檢查。2006年4月，2#機組小修進(jìn)行直流耐壓試驗時，定子綁線218-219處絕緣擊穿。5#機組在2006年的大修中，對發(fā)電機轉(zhuǎn)子進(jìn)行電氣預(yù)防性試驗時，發(fā)現(xiàn)其15#和35#磁極交流阻抗下降，且其兩側(cè)磁極交流阻抗也略有下降。2007年6月，3#機組小修中對發(fā)電機進(jìn)行常規(guī)檢查時發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)多個定子端部并頭套有環(huán)氧樹脂溢出。6#機組在2007年10月大修中也發(fā)現(xiàn)32#磁極交流阻抗數(shù)值比其它磁極的低。這些情況表明，隨著運行時間增長，發(fā)電機絕緣系統(tǒng)已經(jīng)出現(xiàn)了劣化現(xiàn)象。3.2 發(fā)電機絕緣劣化分析發(fā)電機絕緣劣化是一個長期漸進(jìn)過程，其影響因素主要有運行環(huán)境和絕緣結(jié)構(gòu)質(zhì)量兩個方面。1）運行環(huán)境影響發(fā)電機運行過程中受到電、磁、熱、灰塵、油污、酸堿等因素的作用，其絕緣系統(tǒng)會逐漸劣化，甚至出現(xiàn)故障。在高電壓電場作用下，發(fā)電機絕緣層內(nèi)的空隙會產(chǎn)生局部放電，進(jìn)而產(chǎn)生樹枝狀放電，引起絕緣劣化。發(fā)電機運行過程中，在電流作用下，會產(chǎn)生大量熱，盡管發(fā)電機有冷卻系統(tǒng)，但絕緣材料在長期的熱作用下，會收縮熱分解產(chǎn)生空隙及剝落造成絕緣劣化。發(fā)電機運行過程中還受到電磁力的作用，特別是起動、突然短路等異常情況發(fā)生時，與熱應(yīng)力、振動等高循環(huán)疲勞一起作用，造成絕緣的機械劣化。同時，發(fā)電機在運行中，還會受到碳粉灰塵、油污的影響，使得絕緣劣化。2）絕緣結(jié)構(gòu)質(zhì)量由發(fā)電機絕緣結(jié)構(gòu)可以看出，其復(fù)合絕緣中的絕緣材料有一個填充組合固化過程，有許多環(huán)節(jié)是在現(xiàn)場安裝時進(jìn)行的，這樣絕緣材料的制造和現(xiàn)場安裝工藝、安裝技術(shù)對于絕緣結(jié)構(gòu)的壽命就具有很大的影響。即使嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)工藝施工制造，也難排除個別絕緣結(jié)構(gòu)形成中存在不可避免的缺陷。當(dāng)然，對于制造和安裝質(zhì)量是有嚴(yán)格的檢驗標(biāo)準(zhǔn)的，但通過了檢驗標(biāo)準(zhǔn)也并不能完全排除個別絕緣結(jié)構(gòu)的提前劣化。3）綜合分析本廠6臺機組按照6、5、4、3、2、1的順序投運，按照正常的絕緣劣化規(guī)律分析，應(yīng)該是投運早的絕緣劣化早，但本廠發(fā)電機絕緣先發(fā)現(xiàn)問題的是2#機組和5#機組，接著是3#機組和6#機組，這充分說明發(fā)電機絕緣系統(tǒng)質(zhì)量存在不平衡性，其中5#、6#機組發(fā)現(xiàn)的磁極匝間絕緣問題是在大修中通過試驗才發(fā)現(xiàn)的，而2#、3#機組定子絕緣問題是在小修中發(fā)現(xiàn)的。2#機組個別定子綁線在電氣預(yù)防性試驗中擊穿暴露了定子絕緣的薄弱環(huán)節(jié)集中在端部，3#機組個別定子并頭套運行中環(huán)氧樹脂溢出應(yīng)該是與絕緣組分配比及固化質(zhì)量有關(guān)。 4結(jié)束語本廠的發(fā)電機絕緣檢測情況表明，發(fā)電機投運7年后，絕緣劣化情況就會凸現(xiàn)，應(yīng)進(jìn)一步加強發(fā)電機的絕緣監(jiān)督。本廠的發(fā)電機絕緣缺陷都是在