本站所采取的處理方法和幾點(diǎn)建議，為國(guó)外引進(jìn)同類型機(jī)組的電站在安全運(yùn)行管理、檢修維護(hù)上提供借鑒和。

　　湖南省南津渡水電站發(fā)電機(jī)組為引進(jìn)奧地利燈泡貫流式機(jī)組，總裝機(jī)容量為3X20MW，機(jī)組型號(hào)為SV420/40―180，額定電流1221A，額定電壓10.5kV，定子、轉(zhuǎn)子繞組絕緣等級(jí)為F級(jí)，定子鐵芯槽數(shù)為288槽。1991年11月，1號(hào)機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電，2號(hào)、3號(hào)機(jī)組分別于92年4月、6月相繼運(yùn)行發(fā)電。

　　自1999年起，1號(hào)機(jī)組兩次出現(xiàn)了定子線棒主絕緣擊穿故障；2000年9月，2號(hào)機(jī)組定子線棒出現(xiàn)了明顯的電暈、電腐蝕現(xiàn)象。

　　1發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和冷卻方式1.1定子鐵芯3m，它由0.5mm厚的矽鋼片半搭接疊裝而成。每片矽鋼片的兩邊涂有絕緣漆，鐵芯與定子全部采用充分的鳩尾楔接。在定子鐵芯的背面中部設(shè)計(jì)了三個(gè)電阻式溫度計(jì)（GB*B1B3），以便監(jiān)視鐵芯溫度，實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)安裝了兩個(gè)電阻式溫度計(jì)。

　　1.2定子繞組1.2.1定子線棒結(jié)構(gòu)及絕緣定子繞組采用條式線圈（即線棒）雙層波繞組，節(jié)距按1一8―15犖數(shù)槽繞阻設(shè)計(jì)。線棒在槽內(nèi)的直線部分由2X13根實(shí)心扁銅線進(jìn)行360*羅貝爾換位編組，線棒的主絕緣采用F級(jí)環(huán)氧粉云母材料，整根線棒進(jìn)行真空環(huán)氧樹脂浸漬并烘烤硬化處理，在線棒的直線部分及端部進(jìn)行防暈處理。

　　1.2.2定子線棒防電腐蝕措施及端部固定環(huán)氧粉云母絕緣是固體絕緣，熱態(tài)不膨脹。由于電磁振動(dòng)，嵌線時(shí)線棒表面防暈層與槽壁接觸不良，從而引起槽內(nèi)。間隙火花放電，使絕緣表面產(chǎn)生電腐蝕。為防止電腐蝕的發(fā)生，嵌線棒時(shí)，在鐵芯槽底'層間半導(dǎo)體隔板、槽楔板、線棒與槽壁的氣隙間采用半導(dǎo)體硅橡膠填充（國(guó)內(nèi)通常采用半導(dǎo)體墊條），以保證線棒防暈層與鐵芯穩(wěn)定良好的接觸，降低線棒槽電位（見）。該半導(dǎo)體硅橡膠特點(diǎn)是固化后呈彈性，在額定工況運(yùn)行下，亦能長(zhǎng)期保持該特性，并可有效防止線棒的振動(dòng)。

　　1娃橡膠2下層線棒3層間隔板4上層線棒5定子鐵芯定子線棒的端部固定：采用氯丁橡膠管帶（管內(nèi)充環(huán)氧固化膠）分別將上、下層線棒端部綁扎在支持環(huán)上。該種線棒嵌線及端部固定方式的更大特點(diǎn)是便于線棒的嵌裝和檢修。

　　在定子上、下層線棒間的中部設(shè)計(jì)安裝埋入式電阻溫度計(jì)（GB―B4B12），均勻的分布在三相繞組上，用以監(jiān)測(cè)線槽溫度，而現(xiàn)場(chǎng)只安裝了GB―B4B9六個(gè)電阻式溫度計(jì)。

　　1.2.3機(jī)組冷卻方式機(jī)組冷卻系統(tǒng)是一獨(dú)立系統(tǒng)，與滑環(huán)室是隔離的。發(fā)電機(jī)的通風(fēng)冷卻是在靠近發(fā)電機(jī)的上游側(cè)裝有四臺(tái)功率4kW的軸流風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)將冷風(fēng)送經(jīng)轉(zhuǎn)子支架上、下圓盤上的10個(gè)通風(fēng)孔，然后流經(jīng)下游側(cè)定子線棒端部、磁極間通風(fēng)孔，進(jìn)入定、轉(zhuǎn)子間氣隙，在上游側(cè)定子線棒端部匯合后，通過八個(gè)空氣冷卻器回到軸流風(fēng)機(jī)，形成一個(gè)密閉循環(huán)的通風(fēng)系統(tǒng)。

　　2發(fā)電機(jī)組故障缺陷情況2.1 1號(hào)機(jī)組定子線棒絕緣擊穿195槽的定子上層線棒分別在上游側(cè)槽部槽口處出現(xiàn)了線棒主絕緣擊穿故障。從更換下的故障線棒上可觀察到明顯的擊穿點(diǎn)，線棒槽部區(qū)域上游段防暈層完全損壞并發(fā)生嚴(yán)重的主絕緣表面電腐蝕現(xiàn)象，線棒槽部區(qū)域中段防暈層及主絕緣表面受腐蝕情況相對(duì)上游段要略輕，而線棒槽部區(qū)域下游段從槽口有30―40cm防暈層沒受損且未發(fā)生電腐蝕。

　　2.2 2號(hào)機(jī)組產(chǎn)生嚴(yán)重的電暈、電腐蝕現(xiàn)象自2000年9月，2號(hào)機(jī)組在運(yùn)行中，發(fā)電機(jī)燈泡頭內(nèi)有強(qiáng)烈的臭氧氣味。根據(jù)該情況，本站在2001年3月，對(duì)2號(hào)機(jī)組定子線棒端部進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)定子線棒上游端槽部及槽口處槽放電和電腐蝕現(xiàn)象嚴(yán)重，線棒與鐵芯槽壁普遍存在0.3 1.0mm的間隙；約有1/3的線棒槽口有白色粉狀物；約有1/5的線棒槽口處槽壁鐵芯有黑點(diǎn)、毛刺、啃齒及槽楔松動(dòng)、硅橡膠老化、線棒松動(dòng)等現(xiàn)象。此外，上游端定子線棒的端部碳粉污染嚴(yán)重。檢查定子線棒下游端，雖未發(fā)現(xiàn)以上現(xiàn)象，但定子線棒表面絕緣漆卻受到組合軸承潤(rùn)滑油受熱所產(chǎn)生的油霧的污染。

　　3故障原因分析針對(duì)1號(hào)發(fā)電機(jī)定子線棒絕緣擊穿故障、2號(hào)發(fā)電機(jī)定子線棒槽口電暈和電腐蝕現(xiàn)象嚴(yán)重的情況，電站做了大量試驗(yàn)，并多次召開專家研討會(huì)，經(jīng)多方論證，認(rèn)為本站線棒絕緣擊穿、產(chǎn)生電暈及電腐蝕的起因首先來(lái)自于熱效應(yīng)造成的硅橡膠老化。以下將從機(jī)組設(shè)計(jì)制造、運(yùn)行維護(hù)、外界影響因素等方面對(duì)機(jī)組產(chǎn)生定子線棒絕緣擊穿、電暈及電腐蝕的成因加以分析3.1機(jī)組設(shè)計(jì)制造方面3.1.1發(fā)電機(jī)幾何形狀不理想本站發(fā)電機(jī)定子鐵芯長(zhǎng)與定子內(nèi)徑之比為1.3/4.3=0.302，與同類型引進(jìn)的貫流燈泡式機(jī)組相比，本站機(jī)組幾何形狀為典型的細(xì)長(zhǎng)體結(jié)構(gòu)。（見表1）從通風(fēng)冷卻角度看，細(xì)長(zhǎng)體電機(jī)的更大問題是定子溫度沿軸向分布不均勻，造成更高點(diǎn)溫度過篼。

　　根據(jù)本站的機(jī)組通風(fēng)冷卻方式，線槽更高的溫度出表1機(jī)組幾何形狀對(duì)比電機(jī)長(zhǎng)徑比南津渡電站馬跡塘電站馬回電站機(jī)組容量現(xiàn)在定子線棒上游側(cè)的鐵芯槽口段，槽口附近區(qū)域的半導(dǎo)體硅橡膠易受熱老化；而在定子線棒的下游側(cè)的鐵芯槽口段，線槽溫度則相應(yīng)較低。

　　3.1.2磁極極靴外形問題本站機(jī)組屬凸極式電機(jī)，轉(zhuǎn)子與定子之間的氣隙是不均勻的。磁極極靴的寬度bp=225mm，磁極距r=337.7mm，極弧系數(shù)ctp=bp/T=0*755，剛好在0680.76范圍內(nèi)。更小氣隙Smin=9mm，更大氣隙Smax =413遠(yuǎn)大于通常規(guī)定的1.5.極靴外形不佳，易造成電機(jī)的磁路不平衡，導(dǎo)致諧波磁勢(shì)增大，較強(qiáng)的高次諧波磁勢(shì)，使定子線棒的附加損耗明顯增大而導(dǎo)致機(jī)組溫度升高，易引起定子線棒上游端槽口附近區(qū)域的半導(dǎo)體硅橡膠受熱老化。

　　3.1.3線棒端部固定由于在鐵芯槽與線棒間采用了具有彈性的半導(dǎo)體硅橡膠，該材料既可防止電腐蝕，又可以起到固定線棒、防止振動(dòng)的作用，因而僅在定子的線棒端部與端箍進(jìn)行綁扎，未在相鄰的上層線棒或下層線棒斜邊間墊以斜邊墊塊，槽口線棒間也未加槽口墊塊加以固定。這種固定方式的缺點(diǎn)是當(dāng)半導(dǎo)體硅橡膠受熱效應(yīng)老化，易使線棒在槽內(nèi)振動(dòng)，導(dǎo)致運(yùn)行中處于高電位的線棒產(chǎn)生電腐蝕。

　　3.2運(yùn)行維護(hù)方面由于本站為一徑流式電站，加之在電網(wǎng)中經(jīng)常擔(dān)任調(diào)峰任務(wù)，機(jī)組開停機(jī)的次數(shù)較頻繁。當(dāng)定子線棒上游端槽口附近區(qū)域的半導(dǎo)體硅橡膠受熱老化后，在頻繁開機(jī)并網(wǎng)或受到系統(tǒng)沖擊時(shí)，沖擊電流產(chǎn)生的大電動(dòng)力將造成線棒在槽內(nèi)振動(dòng)，磨損線棒防暈層、主絕緣，導(dǎo)致定子線棒起暈。電暈產(chǎn)生熱效應(yīng)、臭氧，加劇了半導(dǎo)體硅橡膠的老化，損壞了主絕緣中的有機(jī)物，逐漸發(fā)展，就會(huì)使線棒絕緣損壞、擊穿。

　　本站監(jiān)測(cè)定子線棒槽溫、定子鐵芯溫度的電阻式溫度計(jì)數(shù)量較少且分布不太合理，運(yùn)行人員無(wú)法測(cè)量定子鐵芯上游端及上、下層定子線棒間槽部上游端的線槽真實(shí)溫度。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1號(hào)機(jī)組以20MW額定運(yùn)行時(shí)，定子線槽溫升：91年6月為55K，99年6月為65K，三相線槽溫度相差不大，線槽中部更高運(yùn)行溫度達(dá)到108.5C，定子線棒上游側(cè)溫度則應(yīng)更高，長(zhǎng)期溫度過高將加快線棒上游槽部絕緣、半導(dǎo)體硅橡膠的老化。

　　在檢修1號(hào)機(jī)組定子線棒絕緣擊穿故障、檢查2號(hào)機(jī)組定子線棒電暈、電腐蝕情況時(shí)，發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)通風(fēng)系統(tǒng)擋風(fēng)板密封不嚴(yán)，滑環(huán)室與密閉循環(huán)通風(fēng)系統(tǒng)串通及組合軸承甩油，造成風(fēng)量的損失，影響機(jī)組冷卻效果；其二，當(dāng)風(fēng)機(jī)工作時(shí)，將滑環(huán)室碳刷粉塵吸入到發(fā)電機(jī)內(nèi)并附著在定、轉(zhuǎn)子表面，尤其是上游側(cè)定子線棒的端部污染更加嚴(yán)重，影響到線棒端部絕緣電阻和散熱，容易引起端部絕緣表面閃絡(luò)；其三，粉塵顆粒及油霧污染空氣冷卻器通氣側(cè)的熱交換面，降低了冷卻效能；其四，由于空氣中存在碳刷粉塵顆粒及擋風(fēng)板密封不嚴(yán)，將造成空氣冷卻器的結(jié)露。

　　在定子線棒絕緣漆表面吸附的碳刷金屬粉塵與油霧、水份形成了一層半導(dǎo)體的薄膜，這層薄膜和導(dǎo)線之間夾著絕緣，就象許多個(gè)電容器并聯(lián)，在電壓的作用下，線棒的端部形成電容電流回路，電容電流沿著絕緣表面由金屬粉塵等組成的導(dǎo)電路徑流向鐵芯，易使運(yùn)行中處于高電位的線棒槽口部位的半導(dǎo)體硅橡膠受熱老化。

　　3.3外界影響因素自1998年3月，電站由主變35kV側(cè)先后為引進(jìn)的氯酸鉀廠、冶煉廠、乳鋼廠等非正弦負(fù)載進(jìn)行供電，非正弦負(fù)載容量現(xiàn)已達(dá)16MW.1999年6月，1號(hào)機(jī)組出現(xiàn)了定子線棒主絕緣擊穿故障；2年9月，2號(hào)機(jī)組定子線棒出現(xiàn)了明顯的電暈、電腐蝕現(xiàn)象。2001年3月，湖南省電力試驗(yàn)研究所為本站做了諧波測(cè)試，試驗(yàn)報(bào)告顯示從主變35kV諧波源負(fù)荷流人到發(fā)電機(jī)機(jī)端的5、7、11次諧波電流分別達(dá)到17. 0A，其中5、7次諧波電流按容量比分配B嚴(yán)重超標(biāo)。而高次諧波電流在發(fā)電機(jī)定子中有集膚效應(yīng)。在定子的雙層繞組中，高次諧波電流主要在沿槽高度的上層線棒里產(chǎn)生附加損耗，并且比下層線棒里的相應(yīng)附加損耗要大67倍，諧波磁場(chǎng)還在定子鐵芯齒上產(chǎn)生附加損耗。高次諧波在定子上層線棒里產(chǎn)生的附加損耗亦是造成定子上層線棒上游端槽口附近區(qū)域的半導(dǎo)體硅橡膠老化的主要因素之一。此外，犖子線棒經(jīng)常承受較大的諧波，有可能使絕緣空隙放電的次數(shù)大增，從而較快地縮短絕緣壽命。

　　綜合以上分析及試驗(yàn)，認(rèn)為造成本站定子上層線棒主絕緣擊穿、產(chǎn)生電暈及電腐蝕的起因來(lái)自于各方熱因素所引起的定子上層線棒上游端槽口附近區(qū)域的半導(dǎo)體硅橡膠的老化。當(dāng)半導(dǎo)體硅橡膠老化后，線棒在槽內(nèi)松動(dòng)，線棒與槽壁間形成氣隙，導(dǎo)致運(yùn)行中處于高電位的線棒產(chǎn)生電腐蝕；線棒在槽內(nèi)松動(dòng)，在頻繁開機(jī)并網(wǎng)或受到系統(tǒng)沖擊時(shí)，沖擊電流產(chǎn)生的大電動(dòng)力將造成線棒在槽內(nèi)振動(dòng)，磨損線棒上游端槽口處防暈層、主絕緣，導(dǎo)致定子線棒在槽口部位起暈。而電暈、電腐蝕及高次諧波會(huì)進(jìn)一步加快半導(dǎo)體硅橡膠、線棒主絕緣的老化并逐步腐蝕線棒槽部的中、下游部位，更終使在運(yùn)行中處于高電位的上層線棒槽部上游端槽口處主絕緣擊穿。

　　4處理方法及建議4.1處理方法4.1.1線棒、槽楔松動(dòng)處理將槽楔打下，清理干凈線棒上和槽間隙中老化的半導(dǎo)體硅橡膠。把干燥好的槽楔推入，以2.5kg/cm2的壓力將新半導(dǎo)體硅橡膠從槽楔上的4個(gè)注射孔中注入，填滿上層線棒側(cè)面間隙、線棒與槽楔間隙，防止線棒在槽中振動(dòng)。槽楔松動(dòng)處理方法同線棒松動(dòng)處理方法。

　　4.1.2鐵芯齒部片間絕緣損壞的修復(fù)用未經(jīng)淬火的小鑿子輕輕撬開損壞的部位，注意不得傷及線棒絕緣。使用干燥潔凈的壓縮空氣進(jìn)行徹底清掃，必要時(shí)用四氯化碳清洗，然后在片間刷入絕緣清漆，待漆干后，對(duì)鐵芯齒部進(jìn)行整形。

　　4.1.3發(fā)電機(jī)油污、粉塵清洗使用專用篼壓噴槍，用GX―25電器設(shè)備清洗劑噴洗定子線棒上、下游端部及定子、轉(zhuǎn)子膛內(nèi)的油污和粉塵，然后以白布條擦凈，并對(duì)空氣冷卻器通氣側(cè)的熱交換面進(jìn)行清洗。

　　4.1.4定子噴漆清洗并處理結(jié)束后，視情況對(duì)定子以8037鐵紅聚脂絕緣覆蓋漆進(jìn)行全部或局部噴漆處理。

　　小2建議加強(qiáng)對(duì)機(jī)組的監(jiān)督，縮短機(jī)組大、小修周期。

　　本站屬?gòu)搅魇诫娬?，按外方推薦機(jī)組小修周期為24年，大修周期為1014年。依照本站現(xiàn)場(chǎng)情況，電站機(jī)組檢修規(guī)程規(guī)定，機(jī)組小修周期為半年，大修周期3年。根據(jù)電站機(jī)組存在電暈、電腐蝕，已危及主機(jī)安全運(yùn)行的現(xiàn)狀，應(yīng)縮短機(jī)組大、小修周期，及時(shí)處理機(jī)組存在的線棒、槽楔松動(dòng)和組合軸承甩油等問題，以確保機(jī)組安全運(yùn)行。

　　盡快落實(shí)諧波治理方案并實(shí)施，盡可能杜絕主變35kV側(cè)諧波源5、7、11次高次諧波對(duì)發(fā)電機(jī)造成的危害。

　　與本地電網(wǎng)協(xié)調(diào)好發(fā)供電的關(guān)系，加強(qiáng)對(duì)機(jī)組的優(yōu)化調(diào)度。減少機(jī)組的起動(dòng)次數(shù)，尤其是電暈、電腐蝕較嚴(yán)重的2號(hào)機(jī)組應(yīng)盡可能不停機(jī)，加強(qiáng)對(duì)機(jī)組的巡視監(jiān)察。

　　改進(jìn)擋風(fēng)板及滑環(huán)室的密封，保證機(jī)組在運(yùn)行中補(bǔ)風(fēng)干凈和避免碳刷粉塵等進(jìn)入到定子、轉(zhuǎn)子膛內(nèi)。

　　縮短對(duì)機(jī)組空氣冷卻器、除潮器、停機(jī)加熱器的定期維護(hù)周期，使設(shè)備處于更優(yōu)的工作狀況。

　　C6）改善發(fā)電機(jī)燈泡頭內(nèi)通風(fēng)，降低其環(huán)境溫度。

　　5結(jié)束語(yǔ)目前，在國(guó)內(nèi)引進(jìn)奧地利ELIN公司燈泡貫流式機(jī)組的電站多達(dá)十余家，而機(jī)組定子線棒在十年間就出現(xiàn)兩次主絕緣擊穿故障的電站僅有南津渡電站。本文希望，通過對(duì)定子線棒主絕緣擊穿成因的分析，能引起國(guó)內(nèi)同類型電站對(duì)機(jī)組通風(fēng)冷卻、組合軸承甩油、定子和轉(zhuǎn)子工作環(huán)境、非正弦負(fù)載影響等問題的重視，加強(qiáng)在發(fā)電機(jī)安全運(yùn)行及日常維護(hù)方面的工作，延長(zhǎng)機(jī)組的絕緣壽命。