水輪發(fā)電機(jī)定子線棒故障處理方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及水輪發(fā)電機(jī)領(lǐng)域，即水輪發(fā)電機(jī)定子線棒故障處理方法。其包括：改造發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)。對發(fā)電機(jī)定子鐵芯溫度過高的處理。改造定子繞組。改善發(fā)電機(jī)運(yùn)行環(huán)境。經(jīng)過對發(fā)電機(jī)定子線棒故障的原因分析，所采取的各項(xiàng)對策后，目前發(fā)電機(jī)運(yùn)行情況良好，尤其是定子繞組的溫度明顯下降。這樣即提高了發(fā)電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行程度，也提高了發(fā)電機(jī)的出力，增加了經(jīng)濟(jì)效益。
【專利說明】水輪發(fā)電機(jī)定子線棒故障處理方法
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明涉及水輪發(fā)電機(jī)領(lǐng)域，即水輪發(fā)電機(jī)定子線棒故障處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有技術(shù)中，我國水力發(fā)電發(fā)展已進(jìn)入大機(jī)組，高電壓、自動(dòng)化階段。但是，大量現(xiàn)有機(jī)組已逐漸接近或達(dá)到使用壽命。為了進(jìn)一步提高能源利用率，對現(xiàn)有機(jī)組的改造引起了人們的高度重視。
[0003]一、事故原因分析
1、冷卻系統(tǒng)散熱能力不足現(xiàn)電站發(fā)電機(jī)的冷卻系統(tǒng)采用在定子鐵芯外側(cè)安裝水冷卻器，利用水冷卻器來降低機(jī)組內(nèi)空氣溫度，即空冷式發(fā)電機(jī)。
[0004]發(fā)電機(jī)在運(yùn)行時(shí)定子線棒中流過交流電流而產(chǎn)生熱量，該熱量要通過定子鐵芯散發(fā)出去，若冷卻系統(tǒng)散熱能力不足，將會(huì)引起定子鐵芯的溫度升高，定子鐵芯的溫度升高造成定子線棒的溫度進(jìn)一步升高，這對線棒絕緣是很不利的。若長期運(yùn)行，將會(huì)使定子線棒絕緣過早老化而發(fā)生故障。故對冷卻系統(tǒng)散熱能力不足的原因分析如下:
(I)由于冷卻水溫、水量影響，冷卻水質(zhì)不干凈，冷卻水管被堵塞等原因，造成冷卻器溫度升高。
[0005]( 2 )冷卻器溫度升高，鐵芯內(nèi)部散熱不夠，造成熱量積累。
[0006](3)定子端部氣流量較小，加上冷卻器溫度升高等因素，使定子端部冷卻條件差。
[0007](4)冷卻器表面臟污，降低了冷卻效果。
[0008]2、發(fā)電機(jī)定子鐵芯溫度過高定子鐵芯溫度過高不僅會(huì)使硅鋼片絕緣碳化而短路，而且會(huì)使定子線棒絕緣烤焦而脆化，從而造成定子線棒絕緣故障。故對發(fā)電機(jī)定子鐵芯溫度過高的原因分析如下:
(O發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中定子鐵芯產(chǎn)生的損耗主要有:鐵芯中的磁滯和渦流損耗；高次諧波磁場通過鐵芯表面引起的表面損耗；鐵芯齒和槽引起的脈振損耗等。由于多種損耗的作用而產(chǎn)生的熱量造成定子鐵芯溫度過高。
[0009](2)定子鐵芯的端部，在發(fā)電機(jī)運(yùn)行中由于存在很強(qiáng)的漏磁通，致使鐵芯端部的幾個(gè)疊片組以及端部其他部件產(chǎn)生很大的渦流，造成定子鐵芯局部溫度過高。
[0010](3)定子鐵芯局部缺陷，如:硅鋼片局部松動(dòng)、銹蝕、表面有劃痕等，在發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)有缺陷部分的鐵芯將會(huì)由于渦流損耗過大而引起鐵芯局部過熱。
[0011](4)發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)散熱能力不足以及定子鐵芯表面有油污和灰塵的堆積，造成鐵芯溫度過高。
[0012]3、機(jī)械力和電磁力作用加劇絕緣破壞發(fā)電機(jī)定子線棒在運(yùn)行中一旦松動(dòng)，在機(jī)械振動(dòng)和電磁振動(dòng)作用下會(huì)使主絕緣磨損，造成線棒絕緣損壞引起短路和接地故障。
[0013]當(dāng)發(fā)電機(jī)及短路時(shí)，定子線棒端部受到很大的電磁力:
(O作用于定子線棒端部和轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組端部之間的電磁力F1，由于短路時(shí)電樞磁勢基本上是去磁的，故定子線棒和轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組中的電流方向相反，該電磁力將趨向于使定子線棒端部向外張開。
[0014](2)定子線棒端部電流建立的沿定子鐵芯端面閉合的漏磁通，導(dǎo)致定子線棒端部與定子鐵芯之間的吸引力F2。
[0015](3)作用于定子線棒端部各相鄰導(dǎo)體之間的力F3，其方向取決于兩導(dǎo)體中的電流方向，若兩導(dǎo)體中的電流方向相同，則F3為吸引力，反之為斥力。
[0016]根據(jù)上述受力分析，機(jī)組線棒振動(dòng)最劇烈的部位是線棒的端部，使得線棒的槽口段破壞加速，在槽口發(fā)生事故的機(jī)率比槽內(nèi)大得多。因此，可以很好的解釋為什么事故多發(fā)生在線棒槽口。故對發(fā)電機(jī)定子線棒松動(dòng)的原因分析如下:
(I)線棒、槽楔及槽內(nèi)各間隙填充的半導(dǎo)體墊條長期處于高溫運(yùn)行中，逐漸劣化。
[0017](2)長期的局部放電造成絕緣層及墊條的收縮和劣化。
[0018](3)發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中，受到機(jī)械力和電磁力作用造成線棒在槽內(nèi)松動(dòng)。
[0019](4)發(fā)電機(jī)檢修時(shí)，在更換槽楔和槽內(nèi)墊條時(shí)的施工工藝不良，使墊條與線棒之間產(chǎn)生間隙。
[0020]4、發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中定子線棒電暈、電腐蝕的影響發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過程中，處于交變電場中的繞組絕緣在電場的作用下，將產(chǎn)生局部放電及槽內(nèi)放電現(xiàn)象，導(dǎo)致絕緣的電氣機(jī)械性能劣化。在發(fā)生局部放電的氣隙內(nèi)，使膠粘劑碳化，造成股線松散，股間短路；使主絕緣局部過熱而熱裂解，嚴(yán)重?fù)p傷主絕緣，導(dǎo)致絕緣老化。氣隙內(nèi)氣體的局部放電，大量的高能帶電粒子(電子和離子)高速碰撞主絕緣，造成主絕緣的機(jī)械強(qiáng)度降低。氣體放電游離時(shí)產(chǎn)生臭氧。臭氧是一種強(qiáng)氧化劑，很容易使主絕緣材料發(fā)生臭氧裂解；并且臭氧與氮化合生成氮氧化合物，再與氣隙中的濕氣作用生成硝酸。酸對絕緣產(chǎn)生腐蝕作用，導(dǎo)致絕緣老化。
[0021]定子線棒在運(yùn)行中產(chǎn)生的電暈現(xiàn)象主要有三種:線棒內(nèi)部電暈、槽內(nèi)電暈和槽外電暈。
[0022]故分析發(fā)電機(jī)內(nèi)易產(chǎn)生電暈的部位:
(I)定子線棒出槽口處。線棒出槽口電場非常集中，是最容易產(chǎn)生電暈的地方。
[0023](2)定子鐵芯通風(fēng)溝處。通風(fēng)溝處屬金屬尖端邊緣，易造成電場局部不均勻。
[0024](3)定子線棒表面與鐵芯槽內(nèi)接觸不良處或有氣隙處。
[0025](4)端部異相線棒間，特別是線棒與綁繩、墊塊的接觸部位和邊緣。
[0026]5、運(yùn)行環(huán)境不良對發(fā)電機(jī)運(yùn)行環(huán)境不良引起定子線棒故障的原因分析如下:
(I)發(fā)電機(jī)內(nèi)溫度要高于冷卻器的水溫，且機(jī)內(nèi)濕度較大時(shí)，就很容易在機(jī)內(nèi)結(jié)露。這種結(jié)露在運(yùn)行中較難發(fā)生且影響不大，一旦機(jī)組停機(jī)時(shí)間較長，就可能因結(jié)露使發(fā)電機(jī)受潮，大大降低了發(fā)電機(jī)的絕緣。
[0027](2)長期過負(fù)荷造成定子線棒過熱而引起故障。
[0028](3)風(fēng)閘粉末、軸承的油霧及水分混合在一起落入發(fā)電機(jī)線棒的端部，形成放電通道，這樣就非常容易發(fā)生相間短路事故。
[0029](4)定子線棒表面臟污，這樣不但降低了線棒的散熱，也降低了線棒的絕緣強(qiáng)度。
[0030]分析上述幾方面原因，其中冷卻系統(tǒng)冷卻能力不足、定子鐵芯溫度過高、定子線棒電暈、電腐蝕的影響是造成定子線棒故障的內(nèi)在因素，機(jī)械力和電磁力作用以及不良運(yùn)行環(huán)境加速和加劇了定子線棒故障的形成。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0031]本發(fā)明的目的是針對上述不足而提供一種定子繞組的溫度明顯下降，運(yùn)行狀態(tài)得到改進(jìn)的水輪發(fā)電機(jī)定子線棒故障處理方法。
[0032]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:水輪發(fā)電機(jī)定子線棒故障處理方法，其包括:
(O改造發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng):改造濾水器，保證冷卻水的潔凈度；更換冷卻水調(diào)節(jié)閥，保證冷卻水供應(yīng)的可靠性；增加水冷卻器，增強(qiáng)其冷卻能力；
(2)對發(fā)電機(jī)定子鐵芯溫度過高的處理:采用磁屏蔽，以抵消大部分的端部軸向漏磁通；對定子鐵芯進(jìn)行清掃，以改善鐵芯的通風(fēng)散熱條件；
(3)改造定子繞組:故障線棒和局部絕緣處理；
(4)改善發(fā)電機(jī)運(yùn)行環(huán)境:在原有的基礎(chǔ)上增加除濕機(jī)，有效降低機(jī)內(nèi)空氣濕度；對機(jī)組采取一定的干燥措施；加強(qiáng)對發(fā)電機(jī)的密封，防止油霧及水分進(jìn)入機(jī)內(nèi)；加強(qiáng)對發(fā)電機(jī)運(yùn)行中的監(jiān)控，防止過負(fù)荷引起的過電流；清理發(fā)電機(jī)定子線棒，使其表面清潔。
[0033]從電站水輪發(fā)電機(jī)定子線棒故障分析的角度出發(fā)，分析故障發(fā)生的原因，所采取的對策。通過相應(yīng)的技術(shù)改造，改進(jìn)施工方法和施工工藝，加強(qiáng)質(zhì)量監(jiān)督，從而達(dá)到提高機(jī)組運(yùn)行效率，延長機(jī)組使用壽命目的。
[0034]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:經(jīng)過對發(fā)電機(jī)定子線棒故障的原因分析，所采取的各項(xiàng)對策后，目前發(fā)電機(jī)運(yùn)行情況良好，尤其是定子繞組的溫度明顯下降。這樣即提高了發(fā)電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行程度，也提高了發(fā)電機(jī)的出力，增加了經(jīng)濟(jì)效益。
[0035]下面將結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
【具體實(shí)施方式】
[0036]水輪發(fā)電機(jī)定子線棒故障處理方法:
采取的對策
1、改造發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)
由于冷卻系統(tǒng)存在不足，因此有必要對冷卻系統(tǒng)進(jìn)行改造。因定子繞組全部改造短期內(nèi)難以實(shí)現(xiàn)，考慮到更換部分故障線棒和加固松動(dòng)的線棒后，發(fā)電機(jī)在運(yùn)行條件良好的情況下能正常運(yùn)行，應(yīng)先改造冷卻系統(tǒng)，以較少的投入，使機(jī)組產(chǎn)生最大的效益。
[0037]主要改造措施:
(O改造濾水器，保證冷卻水的潔凈度。
[0038]( 2)更換冷卻水調(diào)節(jié)閥，保證冷卻水供應(yīng)的可靠性。
[0039](3)改造冷卻水的供水管路，增強(qiáng)冷卻水的通流能力。
[0040](4)增加水冷卻器，增強(qiáng)其冷卻能力。
[0041 ] ( 5 )利用大、小修時(shí)間對發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行檢查、清掃，保證冷卻系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。
[0042]2、對發(fā)電機(jī)定子鐵芯溫度過高的處理通過對發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)的改造，雖然增強(qiáng)了定子鐵芯的散熱能力，但定子鐵芯本身的故障引起的溫度過高必須加以處理，從根本上解決定子鐵芯發(fā)熱的問題。
[0043]對發(fā)電機(jī)定子鐵芯故障的處理措施如下:
(I)利用機(jī)組檢修時(shí)間，對定子鐵芯檢查，做鐵損試驗(yàn)。對鐵芯局部溫度過高的部位查明原因后進(jìn)行相應(yīng)的修復(fù)處理。
[0044](2)為改善定子鐵芯端部過熱，可采用磁屏蔽，以抵消大部分的端部軸向漏磁通。
[0045](3)利用機(jī)組檢修時(shí)間，對定子鐵芯進(jìn)行清掃，以改善鐵芯的通風(fēng)散熱條件。
[0046]3、改造定子繞組目前電站發(fā)電機(jī)線棒普遍存在電暈、電腐蝕現(xiàn)象，定子線棒整體絕緣下降令人堪憂。對發(fā)電機(jī)定子線棒故障的原因進(jìn)行分析后，根據(jù)其絕緣損壞程度，更換故障線棒和局部絕緣處理。
[0047](I)定子線棒的絕緣結(jié)構(gòu)定子線棒的絕緣體系以粉云母為基材，環(huán)氧樹脂做粘合齊U，玻璃帶做補(bǔ)強(qiáng)的熱固性絕緣體系。它的特點(diǎn)具有機(jī)械性能好，電氣強(qiáng)度高，耐熱性好等優(yōu)點(diǎn)，允許的工作溫度為130度。在線棒的槽內(nèi)部分及端部進(jìn)行了防暈處理。嵌線棒時(shí)，鐵芯槽底，層間半導(dǎo)體隔板，槽楔板，線棒與槽壁的間隙采用了新型半導(dǎo)體墊條。端部固定采用氯丁橡膠帶(浸環(huán)氧膠)，分別將上、下層線棒端部綁扎在支持環(huán)上。環(huán)氧膠采用了哈機(jī)廠新型產(chǎn)品HEC — 56102型環(huán)氧涂刷膠，其電氣性能更加優(yōu)異。
[0048](2)定子線棒的防暈結(jié)構(gòu)槽電暈防護(hù):根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，在整個(gè)定子線棒直線長度范圍內(nèi)都實(shí)施了槽電暈防護(hù)，槽電暈防護(hù)是在線棒上包裹半導(dǎo)體材料。
[0049]線棒端部電暈防護(hù):根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，線棒端部電暈防護(hù)從槽電暈防護(hù)的末端開始，并有一段重合。端部電暈防護(hù)一直延伸到線棒的末端(焊接部分)。
[0050]定子繞組端部半導(dǎo)體防暈漆處理:端部整體低阻漆處理，均衡了電場，減小了端部任意兩點(diǎn)間的電位差，有效地的降低了電暈，使電場對絕緣老化的影響降到最低。
[0051]防止電腐蝕的措施有:
I)保證定子線棒尺寸和定子槽尺寸緊密配合，線棒入槽后在側(cè)面塞半導(dǎo)體墊條，使線棒表面防暈層和槽壁保持良好的接觸。
[0052]2)選用合適電阻系數(shù)的半導(dǎo)體漆噴于定子槽內(nèi)，并保證定子鐵芯的其他性能符合技術(shù)要求。
[0053]3)定子槽楔要壓緊，可將長槽楔改為短槽楔。
[0054]4)提高半導(dǎo)體漆的性能，選用附著能力強(qiáng)的半導(dǎo)體漆。
[0055](3)線棒端部接頭焊接接頭的銅線、并頭套、銅楔為導(dǎo)電部分，保證搪錫質(zhì)量并結(jié)合嚴(yán)密。銅線與并頭套之間的間隙符合標(biāo)準(zhǔn)。焊接時(shí)焊料應(yīng)充實(shí)，焊接后表面光滑，無棱角、氣孔及空洞。測量直流電阻，其最大、最小值之比不超過1.2倍，符合標(biāo)準(zhǔn)。
[0056]接頭絕緣采用環(huán)氧樹脂澆灌，接頭與絕緣盒間隙均勻，線棒端部絕緣與盒的搭接長度符合設(shè)計(jì)要求；澆灌飽滿，無貫穿性氣孔和裂紋。
[0057]線棒接頭絕緣采用云母帶包扎，包扎前將原絕緣削成斜坡，其搭接長度應(yīng)符合國標(biāo)的規(guī)定，絕緣包扎密實(shí)，厚度符合設(shè)計(jì)要求。
[0058]4、改善發(fā)電機(jī)運(yùn)行環(huán)境對改善發(fā)電機(jī)運(yùn)行環(huán)境的措施如下:
(I)為減輕結(jié)露對發(fā)電機(jī)組的影響，在原有的基礎(chǔ)上增加除濕機(jī)，有效降低機(jī)內(nèi)空氣濕度。機(jī)組停機(jī)時(shí)間較長后，對機(jī)組采取一定的干燥措施。
[0059](2)加強(qiáng)對發(fā)電機(jī)的密封，防止油霧及水分進(jìn)入機(jī)內(nèi)。
[0060](3)加強(qiáng)對發(fā)電機(jī)運(yùn)行中的監(jiān)控，防止過負(fù)荷引起的過電流。
[0061](4)利用機(jī)組檢修時(shí)間，清理發(fā)電機(jī)定子線棒，使其表面清潔。
【權(quán)利要求】
1.一種水輪發(fā)電機(jī)定子線棒故障處理方法，其特征在于包括: (1)改造發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng):改造濾水器，保證冷卻水的潔凈度；更換冷卻水調(diào)節(jié)閥，保證冷卻水供應(yīng)的可靠性；增加水冷卻器，增強(qiáng)其冷卻能力； (2)對發(fā)電機(jī)定子鐵芯溫度過高的處理:采用磁屏蔽，以抵消大部分的端部軸向漏磁通；對定子鐵芯進(jìn)行清掃，以改善鐵芯的通風(fēng)散熱條件； (3)改造定子繞組:故障線棒和局部絕緣處理； (4)改善發(fā)電機(jī)運(yùn)行環(huán)境:在原有的基礎(chǔ)上增加除濕機(jī)，有效降低機(jī)內(nèi)空氣濕度；對機(jī)組采取一定的干燥措施；加強(qiáng)對發(fā)電機(jī)的密封，防止油霧及水分進(jìn)入機(jī)內(nèi)；加強(qiáng)對發(fā)電機(jī)運(yùn)行中的監(jiān)控，防止過負(fù)荷引起的過電流；清理發(fā)電機(jī)定子線棒，使其表面清潔。
【文檔編號】H02K15/00GK104362804SQ201410561590
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月22日
【發(fā)明者】黃秀剛, 劉福佳 申請人:白山發(fā)電廠, 國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)新源水電有限公司