皂河站主电机定子线圈绝缘损伤的处理

2022-03-04吴良宇徐川江季炜理王浩男

江苏水利 2022年2期

吴良宇，徐川江，季炜理，王浩男，仝超

(江苏省骆运水利工程管理处，江苏宿迁 223800)

1 概述

江苏省皂河抽水站(以下简称皂河站)是江苏江水北调第六梯级泵站，也是我国南水北调东线工程的第六梯级泵站之一，安装2台6HL-70型立式全调节混流泵，单机流量为100 m3/s，是亚洲单机流量最大的混流泵，被称为“亚洲第一泵”，配用TL7000-80/7400型立式同步电动机，额定电压10 kV，极数为80极，定子绕组接线方式为双Y型。

2 处理过程

2.1 存在问题

2020年11月27日1#机组停止运行，12月7日全站停运，圆满完成全年抗旱翻水任务进入设备保养阶段。2020年12月22日，在对1#主机定子线圈进行泄漏电流和直流耐压试验时发现A相定子线圈升至8 kV时有放电声，立即停止试验。经过排查，初步锁定放电位置，最终查明泄漏点在主机定子西部线圈上端头，该处有明显可见的绝缘损伤。

2.2 方案确定

经过查阅最近几年的1#主电机预防性试验数据和运行数据，虽然历次直流电阻、绝缘电阻、泄漏电流和直流耐压均为合格，主机组也能正常运行，但是本次发现的线圈绝缘损伤如果不处理将会发展成为故障，后果将佷严重，应将问题消灭在萌芽状态，立即处理。

方案一：更换损伤的线圈

此方案是将电机转子吊出，拆除损伤的线圈，并将预先制作好的合格线圈嵌入，重新连接后现场进行绝缘处理。此方案优点是处理后电机线圈各项参数和原来一样。

缺点是要拆除叶片调节机构、滑环室、电机盖板等部件，并拆除电机和水泵大轴连接，后期安装时还要对叶片间隙、同心和摆度等参数重新测量和调整。

此方案施工难度大、周期最长，投资也最大。

方案二：现场绝缘修复

此方案的优点是不需要动电机任何部位，理想情况下修复后的线圈基本能恢复如初，能保证线圈绝缘性能良好，不影响电机任何电气性能。

此方案的缺点是人工操作难度大，需要操作者耐心细致一点点将原损伤处的绝缘剥掉，再重新包绝缘，包好绝缘烘干固化好再刷绝缘漆处理，线圈修复后能否通过电气试验存在一定风险。

此方案工期需要10 d左右。

方案三：“丢线圈”法

此方案是将缺陷线圈丢掉，端部连线进行改接。

此方案的优点是操作方便，只需将端部接线剪开，将缺陷线圈丢掉，其他正常线圈进行重新接线，然后焊接头，再进行绝缘处理。此方案工期需要5 d左右，投资最少。

此方案的缺点是需要改动线圈端部接线，此相直流电阻略微减小(相对其他2相减小1/170左右)，对运行时的每相电流值有影响。

结合投资和工期情况，再加上定子线圈损伤处刚好处在定子端部靠近铁芯位置，有转子磁极铁芯遮挡，再加上线圈匝间距离很近，几乎无操作空间，遂决定选用方案三。此方案在泵站和发电厂均有成功实施的先例[1-3]，不同之处在于资料所见的线圈绝缘损伤多是故障导致的，而皂河站的是预防性试验时发现的，未发展成故障。

2.3 处理过程

先进行检查除尘，拆除电机盖板，对定转子进行除尘，清理机坑，检查电机空气间隙，详细检查定子和转子，重点是定子线圈端部，再未发现线圈绝缘损伤情况。

(1) 断开连接。断开绝缘损伤线圈与同组其他线圈的连接线，再对定子线圈A相进行绝缘电阻和泄漏电流和直流耐压试验，试验结果满足规程要求。

(2) 绝缘处理。将绝缘损伤的线圈丢掉，重新连接A相其他线圈，并严格按照施工手册和电机线圈现场装配及绝缘处理[4]的要求进行接线和绝缘处理。

(3) 线圈烘干。对定子绕组通入直流电流进行24 h的线圈排潮处理，在A相新连接部位增加取暖器局部加热，电流从200 A逐渐增加至385 A，线圈温度缓慢上升，从13℃逐渐升高至90℃，保温时间为20～24 h。

(4) 淋漆固化。待24 h线圈排潮处理结束后，使用绝缘漆(F51型号F级)涂刷定子线圈重新连接部位，同时继续使用线圈排潮处理的方法进行油漆烘干固化。

至2021年1月4日24时，烘干固化完成，线圈绝缘处理结束，停止加热，待线圈冷却后进行电气试验。整个过程前后历时7 d时间。

需要注意的是，在线圈清洁和绝缘处理过程中使用到无水酒精，现场杜绝一切火源和抽烟、打电话等危险行为。线圈连接、线圈烘干和淋漆固化阶段要安排人员24 h值班，密切关注气焊现场及烘干时线圈各部位温度，防止定子线圈过热、取暖器故障等引起的事故，并在现场配备灭火器。

3 改造后的效果分析

2021年1月5日，对处理后的定子线圈进行试验，试验结果见表1，从表1可知绝缘电阻和吸收比合格，泄漏电流和直流耐压合格，直流电阻相间最大差值为3.2 mΩ(1.5%)，满足规程要求的直流电阻相互差别不应超过最小值的2%的要求。

1月8日进行1#机组带电试运行，整个过程机组运行平稳，声音均匀。运行时噪声最大值为87 dB，振动最大值为9 μm，测值见表2。

表2 试运行噪声和振动测量结果

5月17日至8月1日进行补水和排涝运行，部分运行数据见表3，从中可知在不同功率下A相定子电流稍大于B相和C相电流，其差值在6～9 A之间，三相不平衡程度满载时为1.4%，轻载时最大为4.4%，符合《泵站运行规程》(DB32T 1360—2009)的要求(主电机三相不平衡程度满载时最大允许值为15%，轻载时任何一相电流未超过额定数值时，不平衡的最大允许值为10%)。