扭子水电站发电机定子线圈电腐蚀处理

2018-01-26张超

水电站机电技术 2018年1期

张超

（甘肃电投大容电力有限责任公司，甘肃兰州 730000）

1 概述

扭子水电站位于甘南藏族自治州卓尼县城上游约20 km处的洮河干流上，距兰州市约360 km坝址、厂房处有岷麻公路通过，对外交通便利。厂房内安装有3台单机容量为10 MW轴流转桨式水轮发电机组，年利用小时数为4 524 h，平均年发电量13 572 kW·h。电站出线电压为一回110 kV，接入110 kV临潭开关站。电站为低坝隧洞引水式水电站。

技术参数如下：

水轮机型号：ZZA834-LJ-260

额定出力：10.43 MW

最大出力：12.8 MW

额定转速：250 r/min

额定流量：45.63 m3/s

额定水头：25 m

飞逸转速（协联工况）：560 r/min

发电机型号：SF10-24/4520

额定容量12.5 MVA

额定功率：10 MW

最大功率：12.5 MW

额定电压：10.5 kV

额定电流：687.3 A

额定功率因数：0.8（滞后）

励磁电压：151 V

励磁电流：510 A

绝缘等级：F/F

定子绕组连接方式：YY

2 发电机定子绕组电腐蚀处理的实施背景

扭子电站3台发电机在2014年度检修中发现均存在不同程度的电腐蚀和定子槽楔松动现象，遂决定于2015年通过机组大修来消除此缺陷。

2.1 电腐蚀

电腐蚀是指发电机槽内、定子线棒表面和槽壁之间，由于失去电接触而产生高能电容性放电，这种高能量的电容性放电所产生的加速电子，对定子线棒表面产生热和机械作用，同时，放电使空气电离而产生臭氧及氮的化合物，这些化合物与气隙内的水分发生化学作用，因而引起线棒的表面防晕层、主绝缘、槽楔和垫条出现烧损和腐蚀的现象，轻则变色，重则防晕层变酥，主绝缘出线麻坑，这种现象统称为电腐蚀。

2.2 电腐蚀的种类

发电机定子线圈的电腐蚀现象，主要有两种：一类是从线圈外部主绝缘开始向内部的腐蚀损坏，通常称为外腐蚀，油污长期浸泡及线棒过桥相互紧贴易造成外腐蚀，外腐蚀蚀损情况较严重，腐蚀速度也较快，腐蚀的程度可分为三类：1）轻微腐蚀：线棒防晕层外有一层白霜；2）较重腐蚀：线棒防晕层呈灰白色并且有蜂窝状麻点：3）严重腐蚀：线棒防晕层大部分或全部变酥，有的甚至完全脱落，主绝缘外露。

另一种是从线圈内部绝缘开始向外腐蚀损坏，通常称为内腐蚀。绝缘间存在间隙是产生内腐蚀的主要原因。一般需削去防晕层后才看见。腐蚀程度也可分为三类：1）轻微腐蚀：线棒防晕层和主绝缘表面有小白斑；2）较重腐蚀：线棒防晕层表面和主绝缘外表呈黄白色；3）严重腐蚀：线棒防晕层内表面和主绝缘外表面一片白色，有大量白色粉末。

2.3 电腐蚀形成的原因及危害

2.3.1 电腐蚀产生的原因

扭子电站定子线圈端部的电腐蚀，经过检查分析，主要产生的原因如下：

1）定子相间引出线根部绝缘包扎厚度（或绝缘搭接长度）不够，或相间引出线根部距离太小，致使机组运行时，相间引出线根部产生相间电压差，而引起放电性外电腐蚀，当有碳粉、油脂等介质飘入后，自然造成部分定子线圈上端部出现炭化黑点；

2）线圈绑绳、收缩带、无维带等存在部分绑扎松脱以及部分绳头未剪净，致使线圈出现尖端静电放电腐蚀现象。

3）发电机上导甩油比较严重，对发电机定子造成了严重的污染，从而造成线棒受油污长期浸泡，使得线棒表面绝缘漆溶解脱落，而电腐蚀部位主要集中在发电机定子出线处，电位相对较高，从而产生了电晕。电晕使空气中的氧电离而产生臭氧，产生的臭氧与氮气结合生成了硝酸根，从而腐蚀线棒，这样在线棒表面的接触电阻会越来越大，使得电晕面积不断扩大，产生电腐蚀。

4）线棒过桥相互紧贴，由于厂家对线棒整形不到位，造成我站部分定子线棒过桥相互紧贴，在电磁力作用下低频振动，磨损线棒绝缘，从而产生了电晕造成电腐蚀。

5）绝缘间存在间隙。由于制造工艺等问题，造成线棒绝缘间存在间隙，间隙相当于一个等效电容，并且间隙间可能有某点接触，从而存在接触电阻，间隙间接触电阻较大，电压增大，电场强度升高击穿间隙产生高度电容性放电。这种高能量的电容性放电所产生的加速电子，会对定子线棒表面产生热和机械的作用，同时放电使空气电离而产生臭氧及氮的化合物，这些化合物于气隙内的水分发生化学反应，呈酸碱性，因而引起线棒的电腐蚀的现象。而线棒在包裹绝缘前表面未清理干净，以及绝缘层间未刷绝缘漆或漆未浸透都会在绝缘层间形成间隙。

2.3.2 电腐蚀的危害

电腐蚀会引起线棒的表面防晕层、主绝缘和电桥出线烧毁和腐蚀的现象，轻则变色，重则防晕层变酥，造成主绝缘损坏从而发生线棒击穿事故。

电腐蚀情况见图1、图2。

图1 绕组端部电腐蚀点

图2 槽楔松动下沉

3 实施过程

3.1 解决问题的方案

针对电站检查发现电腐蚀点及槽楔下沉较严重的缺陷，决定对机组进行A级检修，制定检修处理工艺流程，对发电机定子绕组存在的电腐蚀及槽楔下沉缺陷进行彻底处理。

3.2 工艺方法

1）对定子线圈整个端部绝缘包扎部位特别是相间部位进行自检，凡是存在绝缘包扎（或绝缘搭接长度）不到位或相间引出线根部距离太小的部位，特别是有放电腐蚀炭黑现象的部位，均需做上详细记号标识。

2）根据线圈绝缘规范要求，对每处炭黑部位进行表面清理或刮剥，注意拆除时不能损坏导线，并把拆除部位两边绝缘削成坡口，用酒精将拆除部位擦洗干净，直至炭黑消除。

3）对炭黑部位的清除，绝对不能伤及到线圈绝缘主体，一定是表面清理。用2 500 V摇表（手动、电动均可）对原炭黑部位和同相线圈（或机座）进行绝缘检查，其绝缘值应稳定。若表针晃动，则需进一步清理，直至满足表针稳定为止。

4）对相间引出线根部距离太小的部位，进行调整。

5）按照线圈绝缘规范要求，对绝缘包扎不到位以及有放电腐蚀炭黑现象（已清理）部位进行消缺，补包绝缘及无纬带。待处理部位完全烘干后，喷涂防电晕漆，喷涂时应注意厚薄均匀，避免影响散热效果。

6）完成线圈绑绳、收缩带、无纬带等存在部分绑扎松脱以及部分绳头未剪净，致使线圈出现尖端放电腐蚀现象。

7）按照装配工艺要求，对绑扎松脱部位返工重新绑（包）扎，剪去未剪净的所有绳头。

8）对所有消缺部位的绑绳、无纬带涂胶，喷涂防电晕漆。

4 实施效果

在发电机转子吊出后，经全面检查发现：1号机组存在电腐蚀点16处，定子槽楔松动下沉184槽；2号机组电腐蚀点14处，定子槽楔松动下沉186槽；3号机组发现电腐蚀点18处，定子槽楔松动下沉190槽。经过处理后，取得了良好的效果，后经过1年的运行，检查发现，处理后的绕组端部再未见到电腐蚀点，通过对垫条的更换及槽楔的处理，槽楔未见下沉，机组存在的隐患得到了有效的处理。