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水轮发电机定子绝缘缺陷现场修复工艺

发布时间：2009/10/19 阅读次数：1116 字体大小: 【小】【中】【大】

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西北口水电厂装机3×6300kW，发电机额定电压6.3kV。第一期2×6300kW于1992年投产，第二期工程安装1×6300kW于2001年发电。3台机组均为立轴混流水轮发电机组。第一期工程安装调试十分顺利，第二期工程在安装调试中发现发电机定子有重大质量缺陷，经现场修复合格后才投产发电。

一、故障现象

发电机定子于2001年3月26日由厂家用汽车运抵电厂，其机座用钢板焊成，外径φ3400mm，高1710mm，铁芯由0.5mm厚高矽钢片冲制的扇形片叠压而成，轴向长度内分为14段，段间有10mm高的径向通风沟13个。定子线圈共144个，每个为2根截面5×2mm扁铜条并绕而成，主引出线和中性引出线各3根，为双层叠式绕组，6支路，Y型连接，绝缘等级为B级。

5月19日定子在机坑安装就位，5月21日由电力局修试安装分局按《电力设备预防性试验规程》(DL/T596-1996)做定子交接试验，试验数据为：

直流耐压前直流耐压后

AX-BYCZ(地) 5000/10000 5000/10000

BY-AZCZ(地) 5000/10000 3000/

CZ-AXBY(地) 5000/10000 5000/10000

1．定子直流电阻(mΩ)：AX：24.74；BY：24.72；CZ：24.72。

2．定子绝缘电阻(MΩ)

3．直流耐压试验电压应为3Ue=18.9kV，实际加压18kV。

A相持续一分钟时泄漏电流51μA；

B相持续不到1分钟，击穿；

C相持续1分钟时泄漏电流31μA。

初步结论：3号发电机组定子线圈B相直流耐压不合格，有击穿现象。

做B相直流耐压试验时，当第一次加压至18kV时，泄漏电流较大，未到规定的持续时间就已击穿放电，所有试验仪表全部回零，且听到放电响声，记录放电响声的大致方位，初步判定为B相直流击穿。为防止事故进一步扩大，下一步试验项目交流耐压试验暂停，全面检查试验设备、试验仪表、试验接线，仔细检查定子线圈有无金属异物。确认无人为错误后，重复再做一次B相直流耐压试验，结果还未升至试验电压就已击穿，确认定子B相线圈有重大质量缺陷，即绝缘不合格。

二、确认故障

5月23日，厂家技术人员来到现场，与修试分局试验人员一起再次对定子B相线圈作直流耐压试验，试验数据为：

1．直流耐压试验前：

B相绝缘：15秒时2000MΩ，60秒时6000MΩ

2．直流耐压试验，试验电压1.0kV～1.3kV，泄漏电流300μA～1000μA，然后击穿。

3．直流耐压试验后：B相绝缘：15秒时20MΩ，少时30MΩ。

结论：B相线圈有直流击穿现象，绝缘不合格。

三、寻找故障点

再次确认定子B相线圈绝缘不合格后，开始寻找故障点。我们沿放电响声的方位将B相线圈分支路用电烙铁烫开其首、尾接头，用绝缘摇表进行测试，仔细观察记录绝缘摇表读数，读数不合格的那组线圈即为故障线圈。经测试，第一次烫开的支路绝缘正常，在第二次烫开另一支路时，摇表读数显示绝缘不合格，故障线圈在这一支路的8个线圈之中。将这8个线圈烫开串连接为2组，每组4个线圈，再用上述绝缘排除法排除一组，不断重复上述排除试验，最后确定故障线圈为B相第96槽线圈。

找出故障线圈后，下一步就是寻找故障点。经分析，直流耐压不合格属于爬电现象，一般出现在线圈的端头，这样就排除了故障点在槽内的情况，不需拆卸整个线圈，只需在两个端头附近寻找故障点。

在端头目测检查绝缘包扎外表皮，发现上部端头下层边一处有轻微裂纹，铲除两层绝缘皮，用摇表检查，读数未见明显异常，继续检查寻找，未发现明显故障点。

在夜晚用暗灯法升压寻找泄漏点，当直流电压升至约10kV时，站在定子线圈中间下机架上面的试验人员观察到大约在裂纹周围出现蓝色电晕现象，但尚未击穿。当试验电压继续升高时，电晕现象加剧，最后听到“啪”的一声击穿放电的响声，确认故障点在端头裂纹处周围。

将端头处绝缘表皮剥开，用自制探针探测绝缘，摇表一极接故障线圈接头，另一极接移动探针，哪点数据较低就继续往深处方向剥皮查找，但每剥一层，故障点在不断移动，直至摇表读数接近零、用万用表测量已直接导通，此点即为故障点，具体为B相线圈第96槽下层边上端出铁芯4cm左侧。

四、故障点处理修复

确认故障线圈的击穿点后，用自制专用细长铲刀将击穿点周围约7cm处先铲除部分绝缘包皮，在线圈故障点周围用0#砂布打磨，用高压压缩空气进行吹扫。因线圈与线圈之间间距很小，下层边的工作面很窄，手无法伸进去工作，给修复工作带来一定困难，需非常小心谨慎才能不损伤非故障线圈，所以只得解开上层线圈固定绑扎带，退出槽楔向外牵引约5mm，以露出更大的下层边工作面，用聚酰胺与环氧树脂以1:1的比例调成胶状后再加入云母粉混合拌匀成胶体状态，用长条绝缘块将击穿点涂一层胶体再粘贴一层云母带将凹陷处填充平整，共粘了四层云母带。表面涂一层聚酰胺云母胶体，周围上下系用半叠包缠绕八层环形云母带，每缠一层涂一层聚酰胺云母胶体，使其略凸于其他正常绝缘表皮，并与其他正常绝缘体相吻合。再将上层线圈复位绑扎固定，并浸绝缘漆，最后对这个线圈用直流焊机通电15小时，对修复处进行加热干燥、固化，并重新喷涂覆盖漆。

所有拆开的接头，都用专用拼头将两接头搭接压实烫锡后，先缠绕两层玻璃丝带，再缠绕八层半叠包云母带，最后又缠绕两层玻璃丝带，刷绝缘晾干漆，表面再刷灰色绝缘漆，使定子线圈恢复原状。

5月26日，对修复处理后的定子线圈再次进行试验：

1．定子直流电阻(mΩ)

AX：24.88 BY：24.97 CZ：24.91

2．定子绝缘(Mn)

AX-BYCZ(地)2000/6000

BY-AXCZ(地)2000/5500

CZ-AXBY(地)2500/7000

3．直流耐压试验时，试验电压为3Ue=18.9kV

A相持续一分钟时，泄漏电流4μA；

B相持续一分钟时，泄漏电流8μA；

C相持续一分钟时，泄漏电流6μA；

4．交流耐压试验，试验电压为2Ue+1.0=13.6kV

每相按试验电压加压持续一分钟，均无击穿现象。

结论：定子线圈缺陷处理完毕，定子的交接试验合格。

定子故障修复后，于2001年6月20日投产发电，经过1年运行，运行平稳正常。

五、建议

厂家对定子线圈出现直流耐压击穿现象的解释是：定子线圈出厂绝缘试验规范为CS86750-91，只做交流耐压试验，不做直流耐压试验，所以出厂试验过程中，未发现定子线圈直流耐压试验不合格的重大缺陷。

西北口电厂3号机组定子线圈存在如此重大缺陷，如果我们只凭厂家的实验报告认为其“已检验合格”而将其投入运行，一旦酿成事故，后果不堪设想。

笔者在此提醒各位同仁，由于生产厂家和电力局试验所依据的标准有差异，业主在签订购货合同时应该明确按电力局试验标准执行。

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