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结构原理
浅谈水轮发电机定子端接头绝缘与处理
页面更新时间:2016-02-20 09:44

      

  要本文主要论述影响水轮发电机组定子端接头绝缘的主要因素,并举出实例。对机组定子绕组端接头绝缘薄弱环节进行了试验检查,并提出了处理方法。

  民键词水轮发电机;定子端接头;绝缘中分类号1312比献标识码8 i前杏在水轮发电机定子绝缘的文献中很少单独提及定子端接头绝缘,主要原故是处理端接头绝缘比处理线棒击穿容易,且在制作和检修工艺被保障的情况下,端接头绝缘寿命是较长的。但是,发电机组在长期运行中,由于受到电热机械和化学等因素的长期作用,其定子端接头绝缘的电气和机械强度将逐渐降低,加上由于厂家制造工艺或定子绕组现场下线工艺的原因,水轮发电机定子绕组端接头绝缘往往成了发电机定子绝缘的薄弱点,而在钜气设备预防性试验规程中又没有明确要求单独检查水轮发电机定子绕组端接头绝缘,故在交接试验及预防性试验中往往就忽视了这点。本文通过介绍对青溪水电厂3机组事故的处理,阐述了影响水轮发电机组定子绕组端接头绝缘的主要因素试验检查和处理方法。

  2端接头绝缘的种类端接头绝缘分为套伢式绝缘盒式绝缘和连续式绝缘。套管式绝缘是把绕组的槽内部分先进行绝缘,然1再绝缘端接部分。连续式绝缘是把整个线圈用窄云母带交叠缠绕,其优点为绕组有效部分与端接部分真吝,厉,厉4,制弈41斯1让在定压力下把绝缘漆压入这些间隙牝这样可以提高绕组绝缘水平。由于水轮发电机组直径较大,为了方便运输,常将定子分成4至6瓣分别制造,到现场后再拼装成体,有部分下线和端接头制造是在现场完成的,因受现场的条件限制,通常端接头连接的工艺水平及质量都比在厂里制作稍差。运行中,各瓣间也存在着不同步的微小振动,也会影响端接头的接触电阻,进而影响端接头绝缘水平。

  3影响端接头绝缘的上要因素总体来,影响水轮发电机组端接头绝缘的小要因素有以下个方面3.1端接头接触电阻增大,弋电流通过时发热导致绝缘水1下降端接头接触电阻端接头的。接法和焊接工艺有关,目前般采用的焊接法有铅锡焊接法和银铜焊接法。铅锡焊接法的优点是焊接温度较低,焊接工艺简单,但铅锡焊料允许通过的电流密度低,抗拉强度不高;而银铜焊接法的银铜焊料允许通过的电流密度高,抗拉强度也高,但银铜焊接温度高,焊接工艺要求也高。无论是铅锡焊接或银铜焊接,其内部都有可能存在着焊接物不严实的现象,其不严实度直接影响到接头接触电阻值韵大小,若,头接触电阻增1太,度升高,进而哜成,缘水平降抿,严童者则姜造成哈故。因而,提高制作人员和检修人员的焊接水平,是防止接头绝缘事故的重要环节。

  为了防止端接头电阻增大,我们每次大修时都要测量绕组的直流电阻,必要时还要测量端接头接触电阻,根据规程规定,绕组直流电阻值在校正了由于引线长度不同而引起的误差后,相互间差别与初次出厂或交接时测量值比较,相差不得大于最小值的超出要求者则应查明原因。若绕组直流电阻增大,有可能是端接头接触电阻增大,实际1.明义些端接头在运丁中受电热和机械力的作用下发生了变化,导致该接头的接触电阻增大。3接头接触电阻增而通过理组的电流仍为额定电流的情况下,接触电阻增大的接头就会局部发热,长期运行下,绝缘材料会逐渐热老化。热老化的迹象大多为绝缘颜色逐渐变为焦黑,失去弹性,变硬变脆,发生龟裂,机械强度降低,严重者受震动时即剥裂掉落,进而造成事故。

  3.2绝缘材料的选取与配制影响端接头绝缘的似个闪素是绝,村料的选择1配制。绝缘材料的种类很多,分为人然的勾人造的,有机的与无机的,有时也采用不同绝缘材料进行人工组合,如线棒绝缘云母带绝缘漆收缩带;端接头绝缘绝缘盒式绝缘盒环氧树脂聚酰胺树脂石英粉。绝缘立是由厂,根据机组端接头的尺寸颀先制造的,绝缘盒与接头应有定的空间,如果绝缘盒太小如青溪水电厂4台机组,在灌注绝缘填料时,很多地方的气泡都因空间太小而出不来,造成绝缘盒内部有很大的气隙或气泡,严重影响机组的绝缘水平。绝缘填料主要由环氧树脂聚酰胺树脂石英粉按定比例配制而成的。其比例视聚酰胺树脂的标4不而配制,石英粉过多会造成绝缘填料太浓,不容易灌注,且灌注后绝缘盒内许多气泡出不来英粉过少会造成绝缘填料固化后机械强度不够;聚酰胺树脂过少会造成绝缘填料不容易固化;聚酰胺树脂过多,会造成绝缘填料固化时间短,且绝缘变脆变硬,没有弹性受振动或打击时容易破裂。当然,绝缘填料配制时与当时的环境温度也打很大关系,以上种种比例失调,都会造成绝缘不良现象,直接影响端接头绝缘质量。

  3.3端接头绝缘的制作工艺再个影响端接头绝缘的因素是端接头绝缘制作艺过程。下端部接头绝缘绝缘盒式制作工艺是在绝缘盒中倒定量的绝缘填料,慢慢地套在接头上,制套进接头的过程不能太快,否则方面仵绝缘填料还没肓渗人绝缘盒内部位时就会溢山绝缘盒另方面是会在接头绝缘中留有气泡,严重影响绝缘性能。

  上端部接头绝缘绝缘盒式的制作就比较复杂,首先是绝缘盒底部封口。有两种方法。种是用环氧泥封,等环氧泥固化后与绝缘盒成体。作力机组绝缘的部分;另种是用石棉泥铺在接头底部,把绝缘盒裒,往绝缘盒中灌注绝缘填料,待绝缘填料固化后,将石棉泥去掉。第种方法的好处是,环氧泥粘在线棒绝缘上,加强了端接头的绝缘;第种方法制作的接头绝缘其外观较好,绝缘盒口较平整,在制作两种方法部可采。至于灌注绝缘填料时亦要有记的步敕,不能次灌满,应在不完全固化时分3次灌汗,以免绝缘盒中的气泡不能完全出来,影响绝缘水平。另外,在笫次湘注后,也可将绝缘盒底部进步密,防止绝线填料淞注满后从绝缘盒底部渗漏。

  3.4机械振动弋家知道。发电机的定子端接头都是伸出铁心外面的。行中不停地受到外界和自身机械和电磁的力影响而产生振动,特别是大型发电机,其电级较且泓接头伸铁心较机稂定子分瓣数也较多。

  影响就更大。如青溪水电厂2,3机组,在测量绝缘盒的泄漏电流中,发现在分瓣处,特别是跨两瓣的接头绝缘盒较容易击穿或泄漏电流过大,也就证明该处不仅有现场下线工艺的原因,也有绝缘所受机械振动影响,火的原,所以,在分瓣处的接头制作工艺1要特别严格仔细,在试验检查过程中,也应作为重点进行检查。

  综1所述。无论足哪方面的因素,对端接头绝缘水平,是防止端接头绝缘,故的重要环节。

  4检芥端接头绝缘和接触电阻的试验方法在钜气设备预防性试验规程中是没有明确要求单独检查水轮发电机组定子绕组端接头绝缘的,为了预防事故的发生,根据机组现有的绝缘薄弱点,如青溪水电厂4台机组,借鉴于汽轮发电机定子绕组端部手包绝缘的试验方法,用如下试验方法较为有效。

  4.1端接头绝缘盒的泄漏电流测量其试验方法在发电机上挡风板或转子吊出后,在定子绕组端接头绝缘盒周围,用手工包层锡作时,竹先要放入适的绝缘填料,多了会溢出,少7钴纸,为使锡怕纸贴紧绝缘盒,在锡铂纸周围扎条橡盒引至微安,用直流高压发生器对定子绕组定子绕组相短接起来加直流电压13掾,读取泄漏电流,如果未加至13.8即放电击穿或相比之下泄漏电流较大,即视为不合格绝缘盒,需处理。般不合格的绝缘盒其放电电压2,左右成泄偏电流在3050之间,打个别绝缘盒泄漏电流甚个;大于1由于定子绕组绝缘盒数量很多,为加快试验速度,试验时可先把绝缘盒逐用锡钼纸连续包好2030个,然后逐试似。

  4.2端接头接触电阻的测量端接头接触电阻的测量方法主要有几种大电流压降法和涡流探测法电桥法红外热像测温仪测量法。

  红外热像测温仪测量是种新方法,它是在定子绕组通大电流,使定子接头产生温升,当定时间后,定子接头温升达到稳定,此时,用红外热像仪测量每定子接头的温度进行比较来判断,它的优点是方便且不需刺破被测接头绝缘。电桥法是用双臂电桥测量,由感应涡流小,增加得不多,损耗不火,此时,总电流仅山增至歌,相角3的变化也不大,山6减为,相反,如果接头结构严实,接触良好,焊接物灌满,则润流所通过路社的电阻就小闻流加大增加得多,牦加人,此时,总电流也相应增至,〃,相角3变化也较人,由3减少至浼。所以根椐,及3的大小可判断接头的焊接质量,此种方法只适用于有整块接头结构式的接头测量,这种方法最大的优点是方十电桥法和大电流降法都需损伤接头绝缘,而大电流玉降法般比电桥法更准确灵敏,所以在这种情况下,般不采用电桥法,而采用大电流压降法测量。大电流压降法是在绕组中通以不人干20,的电流,测以接头。所产生的压降,根据=67计算出接头接触电阻值,这种方法般是在端接头焊完还未包绝缘接触的影响,也有定的分散性。好的端接头接触电阻般只有几微欧,而且绝大部分焊接头的接触电阻值小1长度线1导体的乜流电阻值。不良端接头值,而且会比良好接头的接触电阻大许多倍。涡流探测法公根据静止的整块导体在交变磁场中感应产生涡流的原观制成的2如果接头结构不严实,接便且不需刺破被测接头的绝缘,但在测量时探头所放测结果分散性较大。所以,现在般不此方法测量。

  以上4种测量方法般在接头未包绝缘时用大电流压降法测量,而接头包绝缘后则逐步用红外热像仪测1.

  阁21涡流探测法向咕1.良好接头2.不良接头3.探头空载5事故实例5.1事故概况1997年6月12日,青溪水电厂3发电机组定子绕组突然相短路,保护动作。巾故后检查发现相定子绕组绝缘电阻均为岑。拆开发电机定子出线方向盖板及挡风板,发现钤子上有许多定子绕组端接头绝缘盒碎片沿转子磁极爬进去进步检杏,发现迮+,方叫定子绕组上端部端接头绝缘盒灯3个已碎裂,并在此方向的定子上端部灯段己烧黑,为定子绕组相短路以起。

  5.2卞故分析定功率423531人,额定电压13.8,额定电流1772人,额记频率50出,额定功率因数85,定子绕组接法为,相数为3,绝缘等级为级,其端接头绝缘为绝缘盒后对2,3机组大修中对定子绕组端接头绝缘盒组+父,父,+,方向的现场下线分瓣合缝处,说明+要足由干定子绕组现场下线艺的说闲,其次足制造厂家制造时的工艺原因,还有就足该处为处于机械振动跑响似大的地方。造成定卞绕纟知接头绝缘盒成为绝缘薄弱点的原因主要有种于绝缘盒太小和绝缘填料灌注工艺的原闪,造成绝缘盒内的绝缘地料严重末填满和未填实形成绝缘盒内灯空隙,有个,绝缘盒内只有少许的绝缘填料,绝缘盒内大部分为空隙3;灯些上端部绝缘盒的部灯记子绕,横跨梁,在现场线时纶把绝缘盒竖立剖开后才能套入,套入后由于艺上的原因造成剖开的绝缘盒装回后灯缝隙0灯些上端部绝缘盒本身上盖盖得不紧,又没有绝缘材料把绝缘盒4上盖间的缝隙堵严,特,是在缝隙的4个角上,容易成为绝缘薄弱点3中的4个角上。

  基于以上种情况,当运行中稍有过电相邻绝缘盒之间为异相时,这些绝缘傅弱点就可能会直接击穿绝缘盒或沿缝隙爬电造成相间短路。作这3台机组火修中,对绝缘盒的长度检查处观史证实了这点。

  5.3处理方案在事故处理和其他3台机组端接头绝缘盒的处理中,根据试验结,对不合格绝缘盒用木工凿逐敲打掉,此过程需注怠1在敲打绝缘盒前用破布垫好绝缘盒的线棒,以便,理及保护线棒2不要损坏线棒绝缘;不要损坏线棒接头。当绝缘盒敲打完并清理干净后,灯些线棒接头讨能变形,此,应用专用工具对线棒接头进行校正,并进行接触电阻测量,对于个别接头裂开或接触电阻不合格的应重新进仃焊接并校正。然后换上新绝缘盒并进行调正,用绝缘材料补缝。

  对于绕组下端部绝缘盒不豁此1序,可直接用绝缘盒装上绝缘填料套入线棒下端部接头并调正固定好,等绝缘填料稍固化后将固定板取下即可。但对于绕组上端部绝缘盒则应在绝缘盒套入线棒接头后,先用2,厚的环氧树脂板和环氧树脂与聚酰胺树脂混合做粘剂,封好绝缘盒底部大口处与线棒间的大空隙。有些需剖开两半寸能资入线棒接头的绝缘盒,还应用环氧树脂与聚酰胺树脂混合做粘剂粘好两半之间的合缝,不留缝隙,等环氧树脂与聚酰胺树脂混合粘剂固化后,把绝缘盒调正,然后用环氧泥将绝缘盒底部大口处与线棒间的缝隙密封,环氧泥固化后即可进行绝缘填料灌注。般分3次灌注,第次对每绝缘盒灌注约810厚,视其不漏并等其稍有点固化后再进行第次和第次灌满每绝缘盒,灌注时应注意灌注速度不能太快。要等盒内气泡慢慢排出。

  每次大修处理绝缘盒前都应经多次试验,调好绝缘填料的配方,选出较为理想的配方1.

  填补满并稍有凸起用环氧泥填补替代绝缘盒盖子,注意不应留有缝隙,边角稍有圆弧过渡,对于下端部绝缘盒则用环氧泥填补成过渡晷弧到线棒根部。处理进行试验。按端接头绝缘的直流泄漏试验力法对每处埋过的绝缘盒试於,绝缘盒试验合恪为了检杳整组绕纟在绝缘盒的处理过程中是否有损坏,则可视现场情况对每相定子绕组进行2.0倍或2.5倍直流耐压和1.5倍交流耐压试验,全部试验合格后,喷上发电机绝缘漆。

  6结束语综合上述的分析和青溪水电厂的事故情况,水轮发电机纟1端接头绝缘是发电机组整个绝缘重要的部分,影响端接头绝缘的因素很多,在制作或处理端试验时环境温度约为2028,部位绝缘材料上端部下端部环氧泥环聚酰胺树脂的3;412环聚酰胺树脂的3;414 2;粟酰胺树脂的341脂聚酰胺树脂65121加入少许无水酒精搅拌均1无水精的数量能太多,以加至能较顺利灌入绝缘盒为止。

  搅拌均匀后即可倒入绝缘盒,然后套入下端部接头。

  黯1适入止量石英当绝缘盒内绝缘填料灌注完并经过约天时间稍固化后,就可进行修补。对于上端部绝缘盒用环氧泥接头时,应根据端接头处理步骤,严格按规范进行,其处理质量的好坏是影响端接头绝缘的关键因素。同时要加强对端接头处理的技能培训,不断地提端接头收稿日期200102昨者简介陈文添1970,1992年7月毕业于广东工业大学电力系统自动化专业函授,现于广东省电力集团公司水电检修中心从事电气检修工作,电气助理工程师。

  土接第24页5.5在安装间或机坑内叠片由于长途运输和吊装,大型水轮发电机的铁心容易变形。若能在水电站机坑内叠片,叠压后不吊动或少吊动,质量将会更有保证。

  I电机1程宇册编委会。电机程手册第9篇同步电机1.北京机械1业出版社,1979.

  袭电机制造工艺学。北京机械工业出版收稿日期310321昨者简介周化冷1938,963年毕业于津大学电机与动力工程系电机与电器专业,现从事电机教学和研宄工作,教授。

 

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