2×150MW发电机端部绕组松动及电晕的处理

2016-02-03黄乙晋

综合智慧能源 2016年1期

关键词：电晕在线监测绕组

黄乙晋

(华电四川发电有限公司攀枝花分公司，四川攀枝花　617065)

2×150MW发电机端部绕组松动及电晕的处理

黄乙晋

(华电四川发电有限公司攀枝花分公司，四川攀枝花617065)

摘要:华电四川发电有限公司攀枝花分公司2×150 MW机组发电机定子绕组端部受固定结构件、绑扎绳、支撑环及支撑板等部分松动的影响，定子绕组表面电位分布不均匀，在较高电压下，局部电位梯度过大，绕组端部固定及绑扎时存在的尖端及毛刺等发生放电。为了延长发电机安全运行寿命，对发电机定子端部绕组进行了防晕处理。通过长期运行监视及在线监测发电机定子绕组局部放电，及时评估发电机定子绕组的绝缘状态，提前发现故障早期征兆，避免了恶性事故的发生。经过4年运行检验，改造取得了良好效果。

关键词:发电机;绕组;电晕;在线监测

0　引言

华电四川发电有限公司攀枝花分公司(以下简称攀枝花分公司) 2×150 MW发电机(空冷机组)于2005年12月投产，经过5年运行，在机组停运检修期间发现定子绕组端部存在部分松动的现象，定子绕组表面及端部固定、绑扎处有电晕痕迹。

发电机在前期运行中存在轴瓦密封不严、进入油烟的现象，使定子绕组端部受导电物质、半导体及可电离化合物等污染，这些污染物可改变定子绕组端部电场分布，使局部区域电场梯度增大，甚至造成局部电晕放电。经过更换新型轴瓦密封后，该情况已得到消除。

为了延长发电机安全运行寿命，2011年机组大修期间，攀枝花分公司借鉴国内在发电机定子绕组防晕技术方面取得的可靠经验，对发电机定子绕组进行防晕处理，取得了良好效果，大幅提高了发电机绕组的起晕电压。该技术避免了固定结构件对绕组端部电场分布的影响，保护了绕组不受污染物的影响。同时，攀枝花分公司还采取了长期运行监视和发电机在线局部放电监测措施，保证发电机长期安全、稳定运行。

1　发电机处理前的状态

#11发电机靠汽轮机侧(以下简称汽侧)支撑件绑绳与线棒间多处磨出黄粉，发电机靠励磁侧(以下简称励侧)端部引线松动并磨出黄粉，发电机励侧大端盖下部加强筋在运行中脱落。确认发电机汽侧支撑件与绑绳有11处松动(且有1根线棒表面绝缘已被绑绳磨掉1 mm)，励侧有4处松动;汽侧有电晕形成的白色痕迹5处，励侧有3处。

#12发电机汽侧#11，#27线棒靠手包绝缘处与端部端箍有松动痕迹，靠#11发电机侧有1处支撑件与端箍绑线有松动痕迹，励侧并联环引线有4处松动痕迹。发电机汽侧有白色电晕痕迹10处，励侧有8处，出现白色电晕痕迹的地方均在隔相线棒处，最严重的是汽侧#24～#25隔相线棒间有长约38cm的白色电晕痕迹(靠手包绝缘处)。经测量，发电机渐伸线隔相线棒斜边距离约为6.5～6.6 mm，同相线棒斜边距离约为9 mm。

从上述情况可以看出，2台发电机端部固定均存在严重问题，运行中发电机端部固定支撑件和绑线松动，不仅磨出黄粉，而且磨损线棒绝缘，严重时可能造成发电机线棒主绝缘击穿(当出现发电机出口及外部故障时，发电机端部在电动力的作用下，因端部线棒固定不牢，极易造成端部线棒损坏)。从2台发电机电晕试验情况可知，2台发电机起晕电压均偏低(7.00～10.00 kV)，远低于额定电压15.75 kV，运行中电晕主要集中在汽、励两侧6个极相组中换相线棒间，呈火舌状，部分槽口和阶梯齿直线槽内有电晕。运行中只要有电晕存在，就会因电晕热效应而损坏表面绝缘层并在端部渐伸线形成白色物质，其深浅程度与电晕的作用时间有关。材料表面绝缘损坏后，放电集中于凹坑并向绝缘材料内部发展，严重时可能发展为树枝放电甚至击穿发电机绝缘，造成发电机损坏。

2　对发电机端部松动的处理

2.1处理方案

由于该公司2台发电机均采用了真空压力浸渍工艺(VPI)，发电机线棒无法完好取出。因此采用如下方案进行处理。

2.1.1清洗与清理

(1)抽出转子，用塑料布、胶带等材料将定子铁芯部分防护好，避免清洗剂及其他杂质在清洗绕阻端部过程中进入铁芯。

(2)先用S25绝缘清洗剂清洗定子绕组端部的油污，边冲洗边用干净的布料(不掉丝的棉布)擦拭。用#240砂纸仔细打磨线棒端部绑绳处，重点将相间线棒表面打磨光滑并处理干净。打磨的粉尘用吸尘器吸掉，然后用高压喷枪冲洗定子绕组端部线棒表面、绑扎绳、支架根部等所有绕组端部部件上的污垢。

(3)用干净的布料和无水乙醇将绕组表面擦干净，不允许有布、线余留在绕组表面。

(4)将清洗完的绕组进行干燥处理，在60～70℃温度下烘干72 h。

(5)进行绝缘电阻及吸收比试验，试验合格后，交流电压升至13.8 kV(额定电压)，观察电晕情况。

2.1.2松动检查及处理

检查定子线圈端部、支架和并联环引线处的松动情况，重新把紧并锁死松动的绝缘支架。定子线圈渐开线处绑绳出现松动的，将松动处可拆除的绑绳拆除，然后用玻璃丝浸胶绑扎，不可拆除的绑绳用注胶固定后再加绑。并联环引线松动处，将所有固定绝缘块拆除后重新绑扎固定，在环形引线上新增固定点，并在中间增加支撑固定绝缘块。加固处理过程中如有绝缘损坏，用绝缘带进行包扎处理。定子绕组端部和并联环引线绑扎材料采用HEC52102玻璃丝束和53841YQ室温胶。

2.1.3防晕处理

(1)对定子绕组喷涂2次高阻漆。

(2)将HEC56615高阻漆浸渍涤纶毡挤干，挂在玻璃带绝缘绳上，晾干30 min待用。

(4)绑绳刷漆后，气干12 h。相间处理完后，整个定子绕组在50～60℃下烘干24 h。

2.2处理情况

#11发电机端部松动情况较#12严重，按上述方案进行了加固处理，对端部支撑件的固定螺丝进行了检查，重新把紧并锁死。由于励侧并联环引线发生松动，将所有固定绝缘块拆除后重新进行了绑扎固定，在汽侧线圈鼻部沿圆周加固1圈，并刷环氧树脂进行固化处理。同时，2台发电机均按上述方案进行了防晕处理。

3　处理后的结果

处理后，2台发电机定子起晕电压均高于额定电压(15.75 kV)，达到了预期效果，端部振型模态试验合格。

4　长期监视措施

4.1在线监测系统

2台发电机均安装发电机局部放电在线监测系统，通过该系统来掌握定子绕组绝缘的状态，提高发电机的可靠性，消除事故隐患，确保机组安全、连续运行。

系统软件能够记录每个耦合器所检测到的局部放电脉冲的幅值、相位和数量，并将其图形化显示。运行监测人员可以根据监测结果独立进行定子绕组绝缘状况评估。

在线局部放电监测系统使用定向噪声分离技术，可以通过局部放电测试结果的二维图像以及趋势分析来判断绝缘是否加速老化。监测设备采用持续式的局部放电监测系统，与集中控制室计算机建立通信联系，实时监控发电机定子绕组的绝缘状态，随时掌握发电机绝缘的真实情况。监测系统具有远程报警功能，当发电机局部放电次数超过预设数值时，监测系统报警提示。

4.2运行监视措施

运行值班人员每小时对发电机系统检查一次。通过发电机窥视孔检查发电机端部是否存在电晕放电现象，端部线棒绑线、垫块是否有松动、断裂或出现黄粉，查看发电机内油污情况，使用听棒监听发电机声音及振动是否正常，如发现异常立即汇报;检查发电机空冷器是否有结露现象，确保空冷室排污装置无油、水排出，否则应及时查明原因并进行处理;检查发电机进、出口风温是否正常，出线及发电机周围是否存在可能造成发电机出口短路的漏水或其他异常状况;检查发电机保护装置及励磁调节装置工作是否正常，发电机电流三相是否平衡;将电流控制在额定范围内，电压控制在规定允许范围内;记录发电机进、出口风温及线圈、铁芯温度的变化情况，及时进行调整;发现发电机各参数突升、突降或呈持续上升等异常现象时应立即汇报。

发电机进口风温度控制在25～30℃，电气、汽轮机值班人员应严密监视并及时调整，严禁造成发电机内结露;发电机无功负荷按功率因数迟相的0.88～0.93进行控制，严禁发电机过电压及发电机进相运行，如运行中发电机带厂用电源电压无法满足要求，可将厂用电倒闸操作为厂用备用变压器带路。当出现大面积电晕放电或闪络现象、端部绑线断裂且声音异常、振动加剧等异常现象时，应立即汇报并及时申请停止发电机运行。

电气运行人员在中班和夜班对发电机电晕进行一次熄灯检查，在对发电机进行增、减电流、电压时，须平缓进行，防止突升、突降。

发电机励磁调节器在电压调节模式下运行，发电机运行中应投入励磁滑环风机，并关闭滑环罩壳门。

运行人员维持发电机转速稳定，并每小时监测一次机组振动情况。当发电机受电网系统冲击时，检修、运行人员应及时对发电机端部电晕及固定情况进行检查，当发电机受短路故障冲击时，应立即停机检查。

运行人员交接班时应对发电机电晕放电情况及端部振动、绑线、垫块情况作好交接，如出现新放电点，应及时汇报。

检修人员每天对发电机本体、出线系统及冷却系统、发电机保护装置、发电机励磁装置进行巡视、检查，如有停机机会，检修人员应通过窥视孔检查端部电晕及固定情况。