国产 600 MW发电机电晕现场处理方法

王 学,孙蓟光,孙江波

(神华河北国华定洲发电有限责任公司安全技术部,河北 定州 073000)

国产 600 MW发电机电晕现场处理方法

王 学,孙蓟光,孙江波

(神华河北国华定洲发电有限责任公司安全技术部,河北 定州 073000)

介绍了定洲电厂发电机处理防晕的方法,对发电机产生电晕的原因进行了分析。为了消除 1号发电机端部起晕点,采用去除端部毛刺尖端刷环氧胶的处理方法,成功消除了发电机起晕点,提高了发电机的运行寿命和稳定性

发电机;电晕;环氧胶

1 设备检修概况

河北国华定洲发电有限公司 1号发电机由上海汽轮发电机有限公司生产,型号：QFSN-600-2型水氢氢冷汽轮发电机,额定功率：600 MW,额定电压：20kV,额定电流：19245 A,线棒主绝缘厚度设计值为 5.4mm。定子绕组对地绝缘采用 F级环氧云母带连续绝缘,在线圈的槽内直线部分涂以低电阻半导体漆,端部出铁心部分涂以高电阻半导体漆。线圈侧面用低电阻半导体玻璃布板和适型材料塞紧结构。附加绝缘采用玻璃丝带涂刷室温固化的无溶剂胶。覆盖漆采用耐弧红瓷漆。

为了检验定电公司 1号发电机的安全状况,2006年 12月 31日利用 1号发电机大修机会进行了定子线棒电晕试验。当电压加到 15 kV时观察励侧有一点电晕,很微弱 (借助紫外成像仪),肉眼无法看出,汽侧在 31,34,4,5,6,7,8,11,14,39号槽的线端出现电晕现象,火花为蓝色。在电压加至 20 kV时,励侧在 1点附近出现 1个点,同时汽侧上述部位的电晕点呈现出增大趋势。电晕点在仪器上观察,呈现为抖动状,随着电压的降低,逐渐变小,然后消失。起晕时,用绝缘棒 (前端绑扎记号笔)将起晕点标记。

2 电晕机理概述

如图1,假设有一导体,嵌在铁心槽内,在导体出槽口处、导体端部电场集中,其绝缘表面的电场分布是极不均匀的,当局部位置场强达到一定数值时,气体发生局部电离,在电离处出现蓝色荧光,即是电晕现象。电晕的发生伴随着热、氧、氮的氧化物的产生,对绝缘层都是极其有害的。另外由于热固性绝缘表面与槽壁接触不良或不稳定时,在电磁振动的作用下,将引起槽内间隙火花放电。这种火花放电造成的局部温升将使绝缘表面受到严重侵蚀,对绝缘造成极大损害。

图1 槽口电场强度分布Fig.1 Distribution of electrica l field intensity at outlet slot

从图 1可以看出,在槽口 A点附近电场强度E(A)最强。为了便于分析,用图 2所示的等值电容链电路加以模拟,图中 C1为主绝缘体积比电容;C2为主绝缘表面比电容,并认为铁心接地。导体对铁心的电压为电压 U,在它的作用下有电容电流 I1,I2,I3,…通过,AB两点间的电容电流最大,故这两点间的电位差最大。

图2 槽口等值电容链电路Fig.2 Equivalent capacity circuit at outlet slot

槽口电压 U从 A点向右愈来愈高,由图 3槽口电压与电场强度空间分布关系,可见电场强度尤其以 A点附近最强,此处也最容易发生电晕,即出槽口处最容易发生电晕。

图3 槽口电压与电场强度在空间分布图Fig.3 Space distributed diagram o f vo ltage and electrica l field intensity at outlet slot

3 引起发电机产生电晕的原因分析

发电机端部表面油污是引起电晕的一个重要原因,提高密封瓦检修质量是保证发电机安全健康运行的基础。发电机密封油系统可有效地密封发电机内氢气,但当控制或操作不当时,可能造成密封油进入发电机,影响定子线圈的绝缘性能,严重影响机组的正常运行。造成发电机进油可能是由于氢侧回油箱油位控制不当,因满油而溢入发电机内,也可能是因为密封瓦配油槽处油压过高直接流入发电机内。因而氢侧回油箱的液位控制及密封油压力的调整是两个重要问题。密封油压自动控制失灵,致使密封瓦处油压过高直接窜入发电机,这种情况往往出现在系统已正常运行较长时间后的氢置换过程中,因此在发电机停机检修充排氢时候应掌握好氢气和密封油的压差。密封油系统正常运行时,保证密封油油压始终高于发电机内氢气压 84 kPa,并维持密封瓦氢气侧与空气侧的油压基本相等,就可防止密封油进入发电机内。

有电晕发生也与发电机制造工艺有关,发电机端部隔块、绑带、可调绑环和大撑环下的适形材料等处的毛刺和尖角,也是引起电晕的原因。

4 现场处理方法

表面防晕处理,其他电厂有采用环氧泥填充相间线棒间隙进行相间防晕处理的,如果环氧泥与线棒粘接不良时会在运行中振动而将线棒绝缘磨穿,所以在处理电晕时未采取该方法,仍然采用表面刷胶的简单处理方法。

4.1 检修工艺及标准

(1)对定子进行全面清扫,将杂物及导电性污秽清除干净,剪去多余的绑扎物,对施工中造成的一些微小尖端 (如间隔垫块、绑带等处),用砂纸磨平,用吸尘器将碎屑和杂物吸出,再用四氯化碳溶液彻底清洗,最后用压缩空气吹净。

(2)汽、励两端安装木端盖;设置 10支临时Pt100电阻测温元件,将元件测量线引至线棒层间温度接线端子,便于从主控室操作盘上观察温度,并每隔 30 min打印一次所监视的温度,有专人24 h监控加热时发电机的温升。木门安装图略。

Pt 100铂电阻测温元件安装为上下左右各一个,中央悬挂一个。

为减少测温元件误差,采用涤纶毡包裹一层,塞到线棒的间隙,固定牢固。始终保持励端、汽端两侧测温元件平均温度相差2℃以内。

(3)烘焙：考虑到定洲电厂定子水系统可以投辅汽进行加热,所以现场用辅汽加热后的定冷水对定子绕组进行烘焙,按不大于 10℃/h速度升温 (约 12 h)至 75±5℃;保温 36 h;按不大于 10℃/h速度降温至 50±5℃,降温时间不小于6 h。随时监视发电机各部温度,通过通入辅汽量的大小来严格控制升温和降温速度,通过 CRT界面每隔 30 m in打印一次温度显示。

(4)拆汽、励两端安装木端盖和临时测温元件,烘焙完后,检查发电机线棒表面无油污和潮气后,然后对发电机汽励两侧定子端部线棒表面和两侧以及连接线支架表面刷 1801环氧浇注漆。注意刷到全部表面。

(5)汽、励两端安装木端盖,定冷水加热,烘焙：投辅汽加热定冷水,按不大于 10 K/h速度升温 (约 12 h)至 75±5℃;保温 24 h;按不大于10℃/h速度降温至 40±5℃,降温时间不小于8 h。

(6)电气试验结果：20 kV时无起晕点,22 kV时汽侧有 2点轻微火花 (分别为 7,32,31槽出槽口间隔块处),符合国华公司规定的 “20 kV时无起晕点,22 kV允许少量起晕点规定”。

(7)喷漆：试验合格后,对汽、励两端线棒表面喷覆盖漆,使其在室温下固化。

4.2 发电机定子加热方案

(1)在汽励两侧装木制端盖,设置 10个临时测温元件。

(2)确认定冷水系统外部循环结束,水质合格。

(3)确认定冷水管与发电机连接良好,确认定冷水系统正常。

(4)调节发电机冷却水入口压力为 0.2 MPa左右,稳定运行。

(5)开启定冷水辅汽加热系统,逐步加热定冷水,监视线圈层间温度,升温速率按该温度小于 10℃/h控制,且使铁心测温元件与线圈层间测温元件所显示的温度差不超过 15℃。防止升温或降温过快引起线棒绝缘的损坏。

(6)当定子线圈最后一只层间测温元件所显示的温度达到 70℃。保温开始计时,保温温度控制在 75℃±5℃,时间 24 h。每隔 1 h记录一次。

(7)保温结束后,停止加热,水箱逐步冷却(因无循环水冷却,建议采用补凝补水方法冷却),使定子绕组温度逐步下降至 50℃,降温速率控制在不大于 10℃/h,并确保铁心测温元件与线圈层间测温元件所显示的温度差不超过 15℃。

5 防范措施

(1)表面防晕处理效果明显,在下次检修时应着重检查线棒端部有无放电、过热、灼伤痕迹,发现问题及时处理。

(2)此次电晕试验中起晕点大多在绑带尖角和线棒缝隙有毛刺的地方,检修中应认真清除间隔块、绑带、可调绑环和大撑环下的适形材料等处的毛刺和尖角,改善端部线棒电场分布。

(3)保证氢侧、空侧油压相等或压差降到最小程度,空侧与氢侧油流相互独立,使空侧油流与氢侧油流不发生交换。调整好两侧油压,尽量使其平衡。

(4)应采用密封油净化装置,同时应注意减小轴封漏汽,有效控制水对油质的污染。这样才能有效防止油污对绝缘的影响。

(5)加强氢气湿度的监控。尤其是充氢备用或机组启动时的氢气湿度监控,不论停用多长时间,应保持氢干燥器的正常运行,充分发挥其除湿作用。停机时,保持内冷水正常运行,使内冷水保持较高温度,可有效防止绝缘受潮。

6 结 论

定洲电厂 1号发电机通过做起晕试验,发现了汽励两端有不同程度的电晕现象,为了保证机组安全稳定运行,定洲电厂对发电机端部电晕进行了处理。首先清除间隔块、绑带、可调绑环和大撑环下的适形材料等处的毛刺和尖角,以改善端部线棒电场分布,再涂刷环氧胶,最后进行加热烘焙,使环氧胶固化。根据定洲电厂实际,其定子水系统配有辅汽加热系统,通过辅汽加热定子水,温度易控制,加热效果好。通过电晕处理,达到了预期的效果,可供其他电厂借鉴。

[1]周泽存,沈其工,方瑜,等.高电压技术 (第二版)[M].北京：中国电力出版社,2004.

[2]涂光瑜.汽轮发电机及电气设备 [M].北京：中国电力出版社,1998.

[3]李伟清,王绍禹.发电机故障检查分析及预防 [M].北京：中国电力出版社,1996.

The Method Of Hand ling Domestic 600 MWGenerator Corona

Wang Xue,Sun Jiguang,Sun Jiangbo
(Security And Technology Department,Shenhua Hebei Guohua Dingzhou Power Generation Co.Ltd.,Dingzhou 073000,China)

Themethod of deal with the corona in Dingzhou Power Plantwas introduced,the causation of generator corona was analysed.In order to elim inate the corona spot of the No.1 generator in Dingzhou Power Plant,the method that theelimination of noseburr and brush the epoxy glue is used.The generator corona spot is successfu lly elim inated,the movement life and the stability of generator is enhanced.

generator;corona;epoxy glue

T M307.3

B

2010-06-13。

王学 (1970-),男,工程师,E-mail：090114@ghepc.com。