海甸峡#1发电机起晕电压检查试验分析

PAGEPAGE4海甸峡水电站发电机定子线圈起晕电压检查试验及分析孙亚雅孟彬(甘肃电投九甸峡水电开发有限责任公司，甘肃临洮730500)[摘要]由于电网故障引起了海甸峡水电站机组受电网强烈冲击，剧烈振荡，造成机组紧急停机。通过对机组进行起晕电压试验来检查机组损坏情况，并对试验过程和结果进行了分析，找出了机组振荡后出现问题的原因，最后提出了处理意见。[关键词]海甸峡；水电站；起晕电压；试验；振荡；处理意见HaidianXiaHydropowerStationonthewatersystemandapplicationSunyaYa（GEPICJIUDIANXIAWATERPOWERCO.,LTD，Lintao730500，China）[Abstract]Asaresultoffault,HaidianXiaHydropowerStationgeneratingunitssubjecttostrongimpact,causingasharposcillationgeneratingunits,andultimatelyanemergencyshutdowncausedbygeneratorsets.Throughthehaloeffectofthevoltageunittounittestdefects,andtestprocessandresultsareanalyzedtoidentifytheoscillationunitafterthecauseoftheproblem,andfinallydealwiththeviewsputforward.[Keywords]Haidianxia；HydropowerStation；Haloeffectvoltage；experiment；Oscillation；suggestion海甸峡水电站位于临洮县境内的洮河干流上，是洮河水电开发规划中的梯级电站之一，距上游已建成的九甸峡水电站26km，距下游已建成的三甲水电站7km。海甸峡水电站主要任务是发电，电站总装机容量60MW，装机三台，单机容量20MW，引用流量203.1m3/s，单机引用流量67.7m3/s。1机组简介及进行起晕电压试验原因海甸峡＃1发电机组，型号为SF-J20-44/6500，由杭州力源发电设备有限公司设计、制造。2005年12月24日＃1发电机组投运。定子线圈为框型叠绕组，每线圈导线8×（2.0×7.1/2.25×7.35）双涤纶玻璃丝包扁铜线组成。线圈采用整体F级绝缘。3个并联支路，288个定子槽，288根线棒，额定容量为20MW。2008年5月21日因电网故障，#1机组受大网强烈冲击，引起剧烈振荡，最后紧急停机。在风洞内初步检查发现#1发电机转子阻尼环连接片发热、变形，部分半导体垫条掉落。为便于进一步检查，决定拔掉相邻的四个磁极，利用的四个磁极的空隙，盘车旋转对#1发电机定子进行检查。检查发现部分定子槽楔松动，部分半导体垫条脱落。经过与生产厂家的协商，决定更换阻尼环连接片，并对部分定子槽楔松动重新加半导体垫条进行处理并依据DL/T596—1996《电力设备预防性试验规程》和厂家代表意见，对#1机组定、转子按预防性项目进行常规试验。2008年6月8日至9日，在对定子绕组做交流耐压试验时，试验电压为15kV，耐压时间1min，耐压过程中无击穿、闪络现象。但是当试验电压升至4kV，目测发现定子下端部有电晕出现，上端部由于有挡风板无法目测。为进一步分析研究整机起晕电压低的原因，保证机组的安全运行，决定对海甸峡#1发电机定子线圈起晕电压低的原因进行检查、分析。2试验过程2.1单个定子线圈起晕电压试验2008年12月8日，分别对3个备品线圈和#3机组拔出的1个旧线圈进行了线圈起晕电压测量试验，起晕电压为17-18kV。结论合格。2.2#1机组整机起晕电压检查试验2009年1月8日至9日，会同厂家技术人员，在海甸峡水电站进行了#1机组整机起晕电压试验和定子线圈表面对地电位测试。试验时，安排了6名观察人员分布在定子下部立式挡风板（全部拆除）内圈位置，观察定子线圈槽口和下端部；安排了3名观察人员分布在定子机座上部外围位置，观察定子线圈上部。分别对定子A、B、C三相加压并观察发现：A相加压后，线圈下部槽口低阻和高阻搭接处，在5kV时个别线圈出现电晕亮点，6kV时线圈电晕亮点明显增多，10kV以上至11.5kV时出现明显电晕亮点，且部分形成线状亮带，还有部分线圈的R部位也出现电晕亮点。B相加压后，线圈下部槽口低阻和高阻搭接处，在4kV时个别线圈出现电晕亮点，6kV时线圈电晕亮点明显增多，10kV以上至11.5kV时全部出现明显电晕亮点，且部分形成线状亮带，还有部分线圈的R部位也出现电晕亮点。对C相加压检查，上部在6kV时听到明显间断的放电声，8kV时在78槽口至R部位附近出现连续闪烁的亮点。试验记录详见表1。针对C相加压后有较严重放电现象的情况，电站于2009年1月12日对定子线圈进行清扫后，做了定子三相绕组泄漏电流测试，试验数据全部合格。电站又于1月14日打开78～90槽定子上挡风板后检查无任何异物，加压至6kV时发现在81槽外槽线棒上部低阻与高阻交接部位右侧靠里35mm左右处线棒对铁芯放电，且半导体漆发白。同时对相邻的81～89槽进行检查发现：81槽通槽没有垫条，间隙约1.8mm；85槽第2和第4节槽楔松动；86、88槽第2节槽楔松动；89槽1～6节槽楔松动。对81槽、89槽退下槽楔后填半导体条重新打紧，并在放电部位刷半导体漆，处理后加压至8kV，放电现象消失。表1#1发电机定子绕组起晕检查记录设备名称：#1发电机型号SF20-44/6500额定功率20MW相数3额定电压10.5KV额定电流1374.6A额定频率50Hz功率因数0.8绝缘等级F制造厂杭州力源发电设备有限公司1、定子绕组起晕检查（清扫前）试验时间:2009年1月8日温度:9.2℃试验电压A相绕组现象（从下风洞观察）B相绕组现象（从下风洞观察）亮点出现部位3（KV）无亮点无亮点4（KV）无亮点出现个别亮点定子绕组下端部高低阻交界和高阻部分5（KV）出现个别亮点出现个别亮点6（KV）普遍出现亮点普遍出现亮点7（KV）普遍出现明显亮点普遍出现明显亮点8（KV）普遍出现明显亮点普遍出现明显亮点9（KV）普遍出现明显亮点普遍出现明显亮点10.5（KV）全部出现明显亮点全部出现明显亮点11.55（KV）全部出现明显亮点全部出现明显亮点使用仪器：YDQC-50/35工频试验变一套2、定子绕组起晕电压检查（清扫后）试验时间:2009年1月9日温度:8.2℃试验电压（KV）C相绕组现象（从下风洞观察）C相绕组现象（从上风洞观察）亮点出现部位3无亮点无放电声78槽上端部处；定子绕组下端部高低阻交界和高阻部分4出现个别亮点无放电声5出现明显亮点无放电声6普遍出现明显亮点有间断放电声7普遍出现明显亮点有间断放电声8普遍出现明显亮点有间断放电声和连续闪烁的亮点出现9普遍出现明显亮点有间断放电声和连续闪烁的亮点出现10.5全部出现明显亮点有间断放电声和连续闪烁的亮点出现11.55全部出现明显亮点有间断放电声和连续闪烁的亮点出现使用仪器：YDQC-50/35工频试验变一套2.3#1机组定子线圈表面对地电位测试对#1机组进行线圈表面对地电位测试（抽点检查）。测试方法：将探针伸入定子铁芯通风沟，接触上层线圈侧面，测量线圈表面对地电压。试验电压6.06kV时,其对地电位在0～27V范围之间（用数字万用表测试）。具体数据见表2。表2线圈表面对地电位测量数据统计项目名称测量槽数每槽测点数共测点数0～5V点数5～10V点数10V以上点数超过标准比例最大值最小值以上统计结果表明17%测点超过标准。超标原因，是线圈与定子铁芯槽之间的间隙大于0.3mm而未加塞半导体玻璃布板引起的。该缺陷会对线圈造成因电腐蚀引起主绝缘损伤，今后需要进一步观察线圈表面电位的变化情况。运行过程中若发现发电机风洞内有较明显的臭氧味时或在今后的大修时再测试，如表面电位不断明显升高，则应该进行处理。2.4#2机组整机起晕电压检查试验为了进一步检查和与#1机组进行对比分析，电站于2009年2月18日对#2机组进行了整机起晕电压检查试验。试验方法同#1机组，分别对A、B、C三相加压观察发现5号磁极对应的定子线圈在3kV时有明显放电声和亮点，线圈下部槽口低阻和高阻搭接处，在5kV时个别线圈出现白色亮点，6kV时线圈白色亮点明显增多，10kV以上至11.5kV时全部出现明显白色亮点。2009年2月18日至2009年2月20日，对海甸峡#2机组定子（铁芯、槽楔、线棒）进行细致检查。检查方法：拆除#39、#40磁极，拆除转子上挡风板2块，下挡风板全部拆除，发电机消防管路拆除，利用磁极空隙进行旋转至各部位进行铁芯、槽楔、线棒检查。检查发现共有79槽槽楔有不同程度的空声，定子铁芯有6处铁芯叠片之间有间隙（个别采用环氧填补），#137定子线棒上端部表面绝缘有损伤（有5层云母已破，面积约2平方厘米），随后对受损部位进行了清理。涂抹环氧后，用10mm×0.013mm的云母进行6层缠绕，表面用玻璃丝带缠绕两层并涂抹环氧进行固化处理。处理完成后做绝缘和直流耐压试验，试验数据合格,可以正常运行。3原因分析3.1技术依据依据GB/T8564－2003《水轮发电机组安装技术规范》水轮发电机电气试验定子绕组的交流耐电压试验中规定：整机起晕电压应不小于1.0倍额定线电压；耐电压时，在额定线电压下，端部应无明显的金黄色亮点和蓝色连续晕带。中华人民共和国水利行业标准《大中型水轮发电机组基本技术条件》中绝缘与耐受电压8.2.2规定：额定电压为6.3KV及以上的水轮发电机，当使用地点在海拔高度为4000m及以下时，其定子单个线棒（线圈）在1.5倍的额定线电压下不应起晕，整机在1.1倍额定线电压下不应起晕，端部应无明显的金黄色亮点和兰色连续晕带。3.2原因分析通过检查机组安装单位提交的交接试验报告起晕电压是13.2kV，经过三年的运行试验发现4kV有电晕亮点。其主要原因是：一是安装单位在下线过程中未测量线圈与铁芯槽之间的配合间隙；二是下线时未执行线圈与槽壁间隙使用低电阻玻璃布包裹线圈再嵌入定子内的施工工艺要求；三是下线施工时未对线圈与铁芯槽之间的单侧间隙大于0.3mm、连续长度大于100mm的部位加塞半导体布板；四是下线后，打槽楔前未测量线圈表面电位；五是部分线棒与槽楔之间的间隙大于0.3mm，且通槽没有垫条；六是部分槽楔和线棒之间没有间隙，表明线棒没有下到槽低。以上原因是由于定子的下线工艺不过关（如线圈没有下到槽低、槽内未按规范垫层半导体垫条等）引起的。由于运行中的线棒会受到不断交变的径向电磁力的作用而发生振动,引起线棒防电晕层逐渐磨损。若线棒不紧固，线圈在运行过程中承受的电磁和机械振动就增大，就会加剧线棒防电晕层的磨损和电腐蚀,造成整机绝缘下降。绝缘的耐电性能对定子绕组的长期安全运行有重要影响，是发电机绝缘的重要性能指标。电晕放电产生腐蚀和化学降解，导致绝缘性能裂化直至损坏，是促使发电机绝缘迅速老化的重要原因之一。如起晕电压低于标准要求，将会在运行电压或过电压的作用下产生电晕放电，引起严重的电晕损耗，对线棒绝缘产生电腐蚀，损坏线棒绝缘，影响到定子绕组绝缘的使用寿命。4处理意见（1）海甸峡水电站发电机组下线已完成，彻底处理有很大的难度，且有一定风险（比如槽楔处理过程中有可能损坏线圈绝缘导致机组A级检修）。机组正常运行相电压为6.06kV，根据起晕试验时加压至相电压6kV时，高阻和低阻过渡部位段的亮点数目和分布位置，目前暂不影响机组的安全运行。彻底处理需要进行机组A级检修。待机组A级检修时请厂家协助处理。（2）电站应加强运行检查、技术监督和定期工作，如正常运行中发电机风洞内有明显的臭氧味，则说明发电机线圈已发生了电晕腐蚀，长时间会危及线圈主绝缘。应引起高度重视，及时检查发现并进行处理。（3）遗留的必须在机组A级检修处理时的项目