一起水轮发电机定子局放超标缺陷的分析与处理

熊 荣，徐青彪，袁 林

(国能大渡河检修安装有限公司，四川 乐山 614000)

某电站为坝后地面厂房，装设有4台单机容量为165 MW的发电机组，发电机型号为SF600-48/14800，机组额定转数125 r/min，最大容量时电流19 254.6 A，额定电压15 750 V，额定功率因数为0.9，发电机定子为585槽双层绕叠，连接方式为3Y型连接，中性点经接地变压器接地，定子测温装置布置在绕组层间、铁芯齿压板、槽底等区域，发电机绝缘等级为F级。

2019年4月至2020年3月，该站3号发电机定子在线局部放电数据异常升高，并伴有明显的上升的趋势。

1 局部放电监测数据异常情况

某电站3号发电机于2017年12月装设了定子局部放电在线监测装置，待设备运行稳定后，监测该发电机定子局放的数据为A相为200 mV左右，B相为700 mV左右，C相为1 500 mV左右。在2019年4月23日局部放电数据突然升高，A相为941 mV，B相为800 mV，C相为2 850 mV。在2019年4月26日局部放电幅值大幅度升高，其中C相升高到接近8 000 mV，A、B相也相应增大。在随后的6个月内，局放水平幅值一直保持在较高水平，其中A相升高至1 400 mV左右，B相升高至4 400 mV左右，C相升高至12 000 mV左右[1]。发电机定子局部放电趋势如图1、图2、图3所示。

图1 A相局部放电趋势图

图2 B相局部放电趋势图

图3 C相局部放电趋势图

由图1、图2、图3可知：3号发电机自从2019年4月23日开始，局放数据有上升趋势，A、B、C三相都有7倍左右的增长。

2 缺陷的定位与原因分析

根据局部放电监测数据，并未明确引起局部放电超标的具体部位与原因，需要通过离线局部放电试验、端部电晕试验开展进一步的检查与测试，并利用超声波局部放电检测仪与紫外成像仪进行辅助检测，通过试验现象与各项数据比对，进行综合分析判断，开展缺陷定位与原因分析[2]。

1)离线局部放电试验是从发电机中性点逐相加压，分别在相电压9 000 V和线电压15 750 V的情况下[3]，进行离线局部放电与在线局部放电进行同步监测，离线局部放电试验结果见表1。

表1 离线局部放电试验结果

2)端部电晕试验是从发电机中性点逐相加压，三相分别加压至1.1倍相电压和线电压，通过局部放电检测仪与紫外成像仪对定子绕组端部、汇流排、出口、中性点等部位进行局部放电监测，并进行数据记录与汇总[4]。具体试验现象如下：①各相加压至相电压时，均有明显的局部放电声，B、C两相尤为明显；②超声波测量数据超过限额240分贝的约180处，且分布无明显的规律；③由于测量时，未拆除上下端部围屏，利用紫外成像仪进行局部放电检测，未发现有明显放电部位[5]。

3)在端部电晕试验后，对定子做全面排查时，发现的情况与试验数据进行对比，具体如下：①部分发电机定子测温线布置不符合规范要求，搭接在线棒端部高阻区，造成轻微放电，测温线与线棒接触面有发黑迹象。同时由于超声波具有传递性，测温线区域的局部放电与超声波测量超标区域基本吻合，详细情况见图4；②部分汇流排与绝缘夹件之间存在较大缝隙，部分缝隙内有白色粉末状物质。该部分局部放电与超声波测量超标区域吻合；③部分线棒端部出现电晕腐蚀现象，该部分局部放电与超声波测量超标区域也基本吻合，详细情况见图5；④部分线棒端部表面有明显的油性污垢，且极难清理，这些部分的局部放电量均在100分贝以下，详细情况见图6；⑤部分线棒支承块与线棒端部之间存有缝隙，线棒接触面有明显的放电痕迹，存在局部放电，详细情况见图7。

图4 测温线与线棒端部高阻区搭接

图5 线棒端部电晕腐蚀

图7 支承块与线棒接触面存在局部放电

4)根据局部放电检查情况，引起发电机定子局部放电超标的原因有以下几个方面：①发电机定子测温线安装不符合规范要求，未从铁心槽口平行引出，引出的测温线也未进行绝缘处理，造成测温线与线棒端部高阻区搭接，发电机在正常运行时，会产生悬浮电位，造成局部放电；②发电机定子汇流排与绝缘夹件之间存在较大缝隙，长时间运行，造成灰尘堆积，造成局部击穿放电；③线棒端部有局部放电，造成电晕腐蚀；④部分线棒支承块与线棒端部之间存在杂质，并伴有明显放电；⑤部分线棒端部表面有明显的油性污垢，存在电晕腐蚀。这些都将导致局部放电超标。

3 局放超标缺陷的处理及效果

1)针对测温线设置不规范，结合实际情况，利用玻璃丝绳调整部分可调测温线的走向，保证测温线距离线棒高阻区1 cm以上的间距，并对所有层间及槽底测温线可包扎部位，利用云母带及0410绝缘胶进行绝缘包扎处理，现场处理图片见图8、图9。

图8 槽底测温线绝缘处理

图9 层间测温线(从槽口平面引出)

2)针对发电机定子汇流排与绝缘夹件之间缝隙，利用酒精清理缝隙内杂质，然后利用绝缘硅胶进行封堵。

3)针对线棒端部电晕，首先利用脱漆剂对电晕腐蚀区域进行清理，清除表面腐蚀物质及188绝缘瓷漆，然后均匀涂抹两遍高阻漆，待高阻漆彻底干透后，刷涂188绝缘瓷漆。

4)针对支承块与线棒端部之间放电，对支承块进行拆除，打磨清扫支承块表面并刷涂0410绝缘胶，清理线棒表面电晕腐蚀区域，并刷涂高阻漆与绝缘漆，回装支承块并绑扎两道玻璃丝绳。

5)以上处理完毕后，利用带电清洗机全面清扫定子端部，保证线棒端部清洁无脏污。

6)通过以上处理后，监测发电机定子局部数据，A相由1 400 mV将至1 000 mV左右，B相由4 400 mV将至2 100 mV左右，C相由12 000 mV将至3 000 mV左右，处理效果明显。

4 结 语

在对水轮发电机定子安装(或检修维护)过程中，应密切关注定子测温线、定子汇流排、绝缘夹件、线棒支承块等关键部件的安装规范(或运行状况)。若运行中出现定子局部放电数据超标，应基于发电机定子局部放电在线监测数据，利用计算机模拟局部放电趋势图，找出定子局部放电数据的特征与发展趋势；辅以发电机定子离线局部放电试验，进一步挖掘定子局部放电状态数据，并通过定子线棒端部电晕试验和利用超声波局部放电检测仪与紫外成像仪对定子线棒端部进行扫描检测，标注出局部放电异常部位；再根据试验数据与缺陷部位现象，分析造成定子局部放电数据偏高的原因；然后采取有针对性的措施对缺陷进行处理，以确保发电机安全、稳定运行。