发电机定子线棒放电起火原因分析与处理

丹江口电厂5#发电机定子线棒放电起火原因及处理

韩郭锋

中国水利水电建设工程咨询西北公司

摘要：针对发电机定子线棒在耐压试验中放电起火的现象，结合丹江口电厂5#发电机改造定子线棒试验的实际情况，浅析这种现象发生的原因，介绍了具体的处理方案以及在丹江口电厂的实际运用效果。定子线棒防晕层通过正确的工艺方法处理合格后，是能够保证机组安全、可靠运行的。

关键词：线棒工频交流耐压试验放电起火处理

中图分类号：文献标识码：

The Causes and Solution of Firing of Generators’ Stator Bars

Yang Kai-ping，Han guofeng，Yao hu

china northwest water conservancy &hydropower engineering consulting company

Abstract

Key words: Bars frequency alternate current test discharging and firing handling

1 引言

丹江口水力发电厂于1973年建成，共装6台机，单机容量150MW，担负着华中电网调频调峰和事故备用任务。南水北调的水源工程——丹江口大坝加高后，水库正常水位由▽157.00提高到▽170.00，为了适应丹江口大坝加高后的发电水头，发挥电站的最大效益，在大坝加高之前已对4台发电机进行了改造。大坝加高过程中，又对后两台（4#、5#）发电机进行了改造。本文介绍了5#发电机定子线棒耐压试验时放电、冒烟、起火原因及处理办法。

2 正文

2.1 5#发电机改造情况

丹江口水力发电厂4#、5#发电机改造后的机型为SF150—60/12810，额定容量176.5MV A，立轴全伞式结构，采用密闭自循环空气冷却系统。额定电压和额定转速不变。改造内容包括：定位筋、定子铁芯、定子线棒、汇流排、励磁系统、转子磁极线圈、通风冷却系统、制动柜等制造安装。

5号发电机改造安装已于2008年6月8日完工，2008年8月9日通过了30天运行。

2.2 5#发电机定子线棒烧损情况

5#发电机定子共有594槽，1188根线棒。1根下层线棒（2T279）在下线前的工频耐电压试验（试验电压2.75Un+2.5Kv=45.8Kv）过程中线棒下端R部位高阻防晕层出现放电并产生烧损痕迹。

上下层线棒嵌装完整体做交流耐电压试验（试验电压 2.5Un+1.0Kv=40.4Kv）过程中，58s时有7根线棒（上层179#上槽口、下层323#上槽口、324#下槽口、463#下槽口、428#下槽口、上层359#下槽口、下层532#下槽口），在槽口R部位有放电、冒烟、着火现象。

2.3 线棒烧损分析

2.3.1基本原因分析。单根定子线棒在进行下线前的工频耐电压试验45.8Kv过程中端部防晕层表面出现放电的原因，是由于线棒端部存在局部电场集中，当表面放电发展到一定程度时，沿线棒引线段到低阻防晕末端的方向，线棒的表面电流增大，表面局部温度升高，最终烧伤

防晕保护层（或高阻防晕层）而出现放电烧伤痕迹[1]。

定子线棒下线后在进行工频交流耐压试验（41.4或40.4Kv）过程中端部防晕层表面出现放电的原因，也是由于线棒端部存在局部电场集中。如果是下线前没有放电现象，下线后出现放电的现象，可能是由于端部固定件及线棒的表面状态（例如导电腻子污染、绑扎线接头处预留的线头过长、绑扎绳过长、适性毛毡、浸胶不透等）导致了端部局部电场集中。

由于定子线棒防晕层出现放点痕迹是一种表面放电现象，该现象不会影响线棒主绝缘的绝缘性能和机组寿命。上述线棒烧损情况时有发生，在景洪、公伯峡、李家峡均出现过类似现象[2]。

2.3.2定子线棒放电具体分析。

5#机定子线棒端部出现放电后，试验电压是由试验操作人员降至0值的，表明未出现主绝缘击穿问题。槽内未出现放电现象。

定子线棒槽部主绝缘与端部主绝缘采用相同的绝缘材料和绝缘工艺，具有相同的绝缘性能。在工频交流耐压试验过程中，作用在槽部主绝缘上的试验场强高于作用在端部主绝缘的试验场强。在对定子线棒主绝缘进行长期电老化寿命试验研究中，随着施加试验电压时间的逐渐延长、电老化时间的逐渐增加，定子线棒的端部防晕在电场的作用下会逐渐老化，防晕层表面出现非常严重的放电碳化痕迹，甚至大面积碳化，但在电老化终点（亦即主绝缘击穿），主绝缘的击穿点在定子线棒的槽部（亦即有低电阻防晕层的部位）[3]出现，从来未在定子线棒的端部出现，表明至定子线棒槽部主绝缘电老化寿命终点时，定子线棒端部的主绝缘仍具有绝缘性能。即便是定子线棒端部防晕层出现放电痕迹，端部主绝缘的运行寿命比槽部主绝缘的运行寿命要长。

按照国家相关标准GB755-2000《旋转电机定额和性能》、GB/T8564-2003《水轮发电机组安装技术规范》、JB/T6204-2002《高压交流电机定子线圈及绕组绝缘耐电压试验规范》及DL/T596-1996《电力设备预防性试验规程》规定，单根定子线棒，只要其绝缘电阻、价值损耗及增量、以及工频交流击穿电压和击穿场强满足要求，以及线棒主绝缘的电老化寿命能够达到一定值，线棒就能够长期、安全、可靠的运行；对于定子绕组，只要其绝缘电阻、极化指数、槽电位、起晕电压能够满足要求，能够通过规定试验电压值的直流耐电压试验，三相的直流泄露电流值相对平衡满足规范要求，能够通过规定试验电压值的工频交流耐压试验，绕组就能够长期、安全、可靠的运行。

规范规定，在工频交流耐压试验过程中不允许定子线棒端部出现放电或放电痕迹现象，所以必须对防晕层出现放电痕迹的线棒处理，待具备试验条件重新进行工频交流耐压试验，

合格后可以进行验收。

2.4对定子线棒防晕层放电痕迹的处理

2.4.1根据具体的位置，确定是否需解开端部绑扎。用适当的工具刮去线棒表面的放电痕迹（包括“着火、熏黑”等部位），然后用干净的抹布蘸适量的酒精或丙酮将线棒的污物清理干净，在室温下晾干30min以上；在刮去放电痕迹的过程中，应注意避免损伤线棒原防晕层。

2.4.2对放电痕迹从低阻防晕层末端开始的线棒，从线棒低阻末端开始至放电痕迹末端处，沿线棒周向半叠包1层半固化高阻防晕带217.21，然后用热风枪烘烤防晕带，使防晕带层间及线棒表面粘接在一起[4]。烘烤防晕带时，应注意避免因集中加热导致防晕带出现断裂现象。

2.4.3 重新嵌装上层线棒，嵌装前，先在原软端箍表面刷环氧胶792，然后衬垫一层厚度为2mm浸胶适形毛毡[5]。对原层间端箍未搭接好的部分，填补浸胶层间端箍材料，然后在其上、下表面以及与新下的线棒接触面衬垫一层厚度适当的浸胶适形毛毡，并用浸胶无碱玻璃丝带绑扎固定，适形毛毡、层间端箍材料、无碱玻璃丝带使用环氧胶793浸渍、浸透。2.4.4对于端部重新进行过防晕处理的线棒，进行下述绝缘试验：

使用2500V的兆欧表测试线棒的绝缘电阻。进行线棒绝缘的工频交流耐压试验，试验方法按JB/T6204-2002《高压交流电机定子线圈及绕组绝缘耐电压试验规范》的规范执行，试验电压值（有效值2.5Un+1.0Kv=40.4Kv，持续时间1min。在该实验过程中的电晕情况，要满足GB/T8564-2003《水轮发电机组安装技术规范》表38中5的规定，（端部无明显的金黄色亮点和连续晕带）。

对于拔出的槽内原上层线棒处新下的线棒，进行如下试验：在下线前，按JB/T6204-2002《高压交流电机定子线圈及绕组绝缘耐电压试验规范》规范，做工频交流耐压试验，试验电压值（有效值2.75Un+2.5Kv=45.8Kv，持续时间1min。

下线并打完槽楔、端部绑扎固定完成、绑扎绳胶粘剂彻底固化后，按JB/T6204-2002《高压交流电机定子线圈及绕组绝缘耐电压试验规范》作耐压试验，试验电压值（有效值2.5Un+1.0Kv=40.4Kv，持续时间1min。试验前用2500V的兆欧表测试线棒的绝缘电阻，当试验电压升高至1.0Un（15.75Kv时），观察线棒端部的电晕情况，要求满足GB/T8564-2003《水轮发电机组安装技术规范》[6]表38中5的规定，（端部无明显的金黄色亮点和连续晕带）。