二滩水电站发电机定子绕组引线软连接主绝缘开裂分析与处理

2014-12-02刘祖高姜少斌

四川水力发电 2014年2期

刘祖高，姜少斌

(二滩水力发电厂，四川攀枝花 617000)

1 概述

二滩水电站位于雅砻江下游，是我国20世纪末期建成的最大的水电站，共安装6台机组，单机容量550MW，总装机容量3300MW。发电机定子额定电压为18kV，额定电流为19629．9A，定子绕组采用三相六分支Y形联接，绕组采用叠绕组结构。二滩水电站发电机定子引出线与汇流环之间采用软铜辫连接过渡，软连接采用硅橡胶自粘带绕包绝缘。

2 发电机定子绕组引线软连接主绝缘开裂情况及原因分析

2．1 开裂情况

2013年，在二滩水电站#3发电机检修时，首次发现部分定子绕组引线软连接外包绝缘出现凹陷。为进一步确定软连接绝缘是否正常，避免定子绕组引线在运行过程中发生绝缘击穿，对怀疑内部绝缘破裂的引线进行了解剖，解剖后发现硅橡胶主绝缘几乎沿长度方向全部开裂，亦有部分绝缘层沿其它方向局部开裂，开裂情况如图1所示。经统计，在2013年度机组检修过程中共发现4台机组的定子绕组引线软连接主绝缘出现开裂现象，其中#1发电机3处，#2发电机6处，#3发电机4处，#4发电机2处。

2．2 原因分析

首先，二滩水电站发电机组自投入运行以来已接近15a，发电机定子绕组引线软连接主绝缘所使用的硅橡胶自粘带在高温、震动、强磁场的复杂工况下长期运行，主绝缘运行寿命已接近极限，硅橡胶自粘带绝缘老化是引起主绝缘材料开裂的主要原因。

图1 #3发电机定子绕组引线软连接主绝缘开裂图

图2 发电机定子绕组引线软连接与铜棒搭接示意图

其次，定子线棒安装时，硅橡胶自粘带绕包软铜辫时拉伸比例过大(规定拉伸比例为1∶2)，导致硅橡胶带的弹性接近自身极限。当发电机正常运行时，硅橡胶自粘带受热膨胀，导致硅橡胶主绝缘破裂。因此可以确定，定子绕组软连接手包绝缘施工工艺不当也是引起定子绕组主绝缘材料开裂的重要原因之一。

另外，由于软连接过渡部分自身形状不规则，导致软连接过渡部分电场、磁场分布不均匀，受热不均匀，外加绕包工艺不良，加速了硅橡胶自粘带化学性能和机械性能的老化，进而导致主绝缘材料开裂。

3 发电机定子绕组引线软连接主绝缘开裂处理工艺

3．1 拆除软连接原主绝缘

(1)拆除软连接主绝缘最外层的玻璃纤维带。注意:拆除玻璃纤维带时不得损伤铜棒绝缘。

(2)拆除软连接硅橡胶自粘带主绝缘。

(3)检查主绝缘内层即铜辫上绕包的玻璃纤维带是否完好，如果已损坏，需将其清理干净。注意:清理玻璃纤维带时需防止损伤软连接铜辫。

3．2 手包软连接主绝缘

(1)用丙酮将软连接及其两侧的铜棒引线清理干净，铜棒引线清理长度距软连接搭接处不少于75mm。

(2)用烘干的无碱玻璃纤维带将软连接半叠绕绕包1层进行固定、整形。玻璃纤维带绕包过程中需平行展开，无起皱、断裂，包扎应紧实无松动。

(3)在玻璃纤维带上用硅橡胶自粘带(型号:QY6351-05)半叠绕绕包不少于11层。绕包过程中，为了使软连接拐角处过渡平缓，可先将适量的硅橡胶自粘带折叠成块，衬垫于软连接拐角处，然后再绕包。避免由于自粘带受力不规则而加剧了主绝缘的破损。工艺方面，要求新旧绝缘搭接平滑，无突变，搭接长度大于75mm。

(4)在硅橡胶自粘带表面半叠绕绕包1层烘干的无碱玻璃纤维带，完成之后，在玻璃纤维带表面均匀、光滑地涂抹1层罗纳星68粘接胶。

3．3 定子绕组试验

在定子绕组引线软连接手包主绝缘完成后，为检验处理结果是否满足发电机正常运行时的工况要求，在处理工艺结束24h后，应对定子绕组进行以下试验。

(1)测量定子绕组绝缘电阻(加压前)。标准为:发电机三相绝缘电阻的差值不应大于最小值的100%，且绝缘电阻值不低于历年正常值的1/3，吸收比不应小于1．6，极化指数不应小于2。

(2)发电机定子绕组引线软连接新手包绝缘局部泄漏试验。在定子绕组软连接新手包绝缘表面用铝箔胶带包裹，铝箔引出线经100MΩ电阻串接微安表接地，同时，在铝箔胶带引出线处接静电电压表一块，测试其表面电位。将定子绕组加压至18kV，对定子绕组引线软连接新手包绝缘进行泄漏测试。标准为:在规定的试验电压下，处理后的绕组局部泄漏电流不应大于20μA，100 MΩ电阻上的压降不大于2000V。

(3)定子绕组直流泄漏及耐压试验。对发电机三相绕组施加直流电压。每级9kV，加压到36 kV时保持1min。记录每个阶段的泄漏电流数值。标准为:在规定的试验电压下，各相泄漏电流的差别不应大于最小值的100%;最大泄漏电流在20 μA以下者，相间差值与历次试验结果比较不应有显著的变化;泄漏电流不随时间的延长而增大。

(4)测量定子绕组绝缘电阻(加压后)。标准同(1)。

经对发电机定子绕组软连接新手包绝缘进行相关试验后得知:各项试验结果均满足试验标准，试验合格，处理效果良好。