国产双水内冷机组电腐蚀与线圈漏水原因分析 [ 日期:2005-06-14 ] [ 来自:神头发电厂 ]
文 摘 神头发电厂1号机组系国产双水内冷型机组,於1992年3月10日和4月20日两次出现定子线圈端部漏水,通过漏水,电晕与电腐蚀等异常情况的分析,找到了相应的对策,确保了机组的安全运行.
神头发电厂一期安装了2台北京重型电机厂生产的,75 MW的双水内冷发电机,型号为SQF-75-2,分别於1977年2月和12月投产.曾多次出现定子线棒端部漏水现象,威胁发电机的安全运行,通过对双水内冷机组常见的漏水,电晕与电腐蚀异常现象的分析提出了对策,确保了机组的安全运行.
1 定子线圈电晕及电腐蚀原因分析
电晕和电腐蚀是造成发电机定子线圈绝缘损坏的主要原因之一.工作电压在6 kV以上的电机有可能出现电晕,电晕在空气中出现时要产生臭氧及氮氧化合物,当水蒸汽与上述氧化物结合后形成对绝缘物具有腐蚀作用的酸类物质.一般在固体绝缘材料和槽壁间的狭窄气隙以及具有较大电场强度的绕组出槽部分和通风槽等地点最容易出现电晕.
电腐蚀有两种情况:一种是发生于定子线棒防电晕层和槽壁之间,称为外腐蚀;另一种是发生于防电晕层和主绝缘之间(一般须剥去防电晕层后才能看到),称为内腐蚀.从调查资料得知,发电机定子线的棒外腐蚀的基本原因是由于线棒和槽壁之间存在着间隙.线棒和槽壁之间出现间隙的原因有以下几个方面:作为线棒主绝缘的环氧树脂粉云母绝缘材料是热固性的,不象热塑性沥青片云母绝缘材料,在运行温度下能受热膨胀而填补线棒和槽壁之间的空隙.它在运行温度下几乎不受热膨胀,不能填补槽内空隙.由于线棒防电晕层与槽壁之间失去电接触,使两者之间的电位差加大.当间隙的电场强度超过某一数值时,将在防电晕层和槽壁之间产生高能量的电容性放电.这种放电所产生的加速电子对定子线棒表面产生热的和机械的作用.有时生产厂家制造时定子线棒尺寸偏小,槽楔打得不紧,铁心叠片不齐,以及垫条材料使用不当等原因,致使线棒和槽楔,槽壁之间接触不良或出现间隙.此外,放电使空气电离而产生臭氧和氮氧化物与气隙内水蒸汽作用,引起线棒表面防电晕层,主绝缘,槽楔,垫条的烧损和腐蚀,形成新的间隙.线棒主绝缘和防电晕层之间出现内腐蚀的主要原因是由于线棒主绝缘和防电晕层之间存在着局部间隙.出现间隙的原因主要是因为所使用的防电晕半导体漆渗透性差,附着力不强,造成漆膜粘附不牢,使主绝缘和防电晕层之间开脱.其次是线棒在进行防电晕处理前主绝缘表面未清除干净(例如主绝缘表面残留的硅橡胶脱模剂,未剥掉的聚酯薄膜等),使主绝缘和防电晕层之间形成间隙,此外主绝缘表面不平整,有凹坑,特别是当主绝缘表面贴补时,在贴补边缘也往往形成气隙造成内腐蚀.内腐蚀和外腐蚀一样与线棒所处的电位有密切关系,运行经验证明,处于电位较高的线棒发生内腐蚀的几率较大,而处于低电位的线棒其发生内腐蚀的几率较小.
考虑到线棒在槽内总有气隙,且线棒与槽壁之间接触面积小,可以作出图1所示的等值电路.

图1 线棒在槽内的等值电路
C1——主绝缘电容;C2——气隙电容;U——线棒上
施加的电压;R——主绝缘表面与槽壁的接触电阻
由图1可得到:
由上式可见,气隙中所承受的电压U2和线棒尺寸,主绝缘材料及材料的厚度有关.现地采用的环氧粉云母带相比较,当绝缘厚度线棒尺寸相同时,前者的介电常数较大,因此环氧粉云母带绝缘线棒的电容量C1较沥青云母带绝缘线棒的电容量约大25%左右.因此在外加电压U及线棒表面与槽壁间尺寸相同时,环氧粉云母带线棒较沥青云母带线棒容易产生放电.当线棒尺寸,主绝缘材料 及材料厚度一定时,即C1为常数,气隙上所承受的电压U2和加在线棒上的电压U有关,U越高,则U2也高.但加在线棒上的电压U又和相组额定电压越高,或线棒在运行中所处的电位越高,则气隙上所承受的电压U2也越高,越容易产生放电.调查资料也表明,处于较商电位的线棒比处于较低电位的线棒发生电腐蚀的几率高许多倍.
气隙上承受的电压U2还和C2及主绝缘表面与槽壁接触电阻有关.由于电机在运行中线棒受到双倍系统频率(100Hz)压向槽底的力,以及机组本身的机械振动作用,使电晕层和槽壁间产生相对位移,因而接触电阻增大,气隙上所承受的电压U2就增加,于是就越容易放电.线棒防电晕层和槽壁间的相对位移还使得在防电晕层与槽壁脱离接触的瞬间在气隙上形成很高的电场,导致间隙放电.
此类故障在双水内冷机组和检修工艺不良的机组上曾时有发生,应引起足够的重视.
2 定子常见泄漏地点及原因分析
(1) 绝缘引水管破裂漏水.由於绝缘引水管有时相间交替重叠,在长期运行后,因机械磨损或引水管表面爬电,使绝缘引水管表面开裂.在高电压和冷却水压的作用下爆破而大量漏水.

下一页