王 學(xué),孫薊光,孫江波

(神華河北國華定洲發(fā)電有限責(zé)任公司安全技術(shù)部,河北 定州 073000)

國產(chǎn) 600 MW發(fā)電機(jī)電暈現(xiàn)場(chǎng)處理方法

王 學(xué),孫薊光,孫江波

(神華河北國華定洲發(fā)電有限責(zé)任公司安全技術(shù)部,河北 定州 073000)

介紹了定洲電廠發(fā)電機(jī)處理防暈的方法,對(duì)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電暈的原因進(jìn)行了分析。為了消除 1號(hào)發(fā)電機(jī)端部起暈點(diǎn),采用去除端部毛刺尖端刷環(huán)氧膠的處理方法,成功消除了發(fā)電機(jī)起暈點(diǎn),提高了發(fā)電機(jī)的運(yùn)行壽命和穩(wěn)定性

發(fā)電機(jī);電暈;環(huán)氧膠

1 設(shè)備檢修概況

河北國華定洲發(fā)電有限公司 1號(hào)發(fā)電機(jī)由上海汽輪發(fā)電機(jī)有限公司生產(chǎn),型號(hào)：QFSN-600-2型水氫氫冷汽輪發(fā)電機(jī),額定功率：600 MW,額定電壓：20kV,額定電流：19245 A,線棒主絕緣厚度設(shè)計(jì)值為 5.4mm。定子繞組對(duì)地絕緣采用 F級(jí)環(huán)氧云母帶連續(xù)絕緣,在線圈的槽內(nèi)直線部分涂以低電阻半導(dǎo)體漆,端部出鐵心部分涂以高電阻半導(dǎo)體漆。線圈側(cè)面用低電阻半導(dǎo)體玻璃布板和適型材料塞緊結(jié)構(gòu)。附加絕緣采用玻璃絲帶涂刷室溫固化的無溶劑膠。覆蓋漆采用耐弧紅瓷漆。

為了檢驗(yàn)定電公司 1號(hào)發(fā)電機(jī)的安全狀況,2006年 12月 31日利用 1號(hào)發(fā)電機(jī)大修機(jī)會(huì)進(jìn)行了定子線棒電暈試驗(yàn)。當(dāng)電壓加到 15 kV時(shí)觀察勵(lì)側(cè)有一點(diǎn)電暈,很微弱 (借助紫外成像儀),肉眼無法看出,汽側(cè)在 31,34,4,5,6,7,8,11,14,39號(hào)槽的線端出現(xiàn)電暈現(xiàn)象,火花為藍(lán)色。在電壓加至 20 kV時(shí),勵(lì)側(cè)在 1點(diǎn)附近出現(xiàn) 1個(gè)點(diǎn),同時(shí)汽側(cè)上述部位的電暈點(diǎn)呈現(xiàn)出增大趨勢(shì)。電暈點(diǎn)在儀器上觀察,呈現(xiàn)為抖動(dòng)狀,隨著電壓的降低,逐漸變小,然后消失。起暈時(shí),用絕緣棒 (前端綁扎記號(hào)筆)將起暈點(diǎn)標(biāo)記。

2 電暈機(jī)理概述

如圖1,假設(shè)有一導(dǎo)體,嵌在鐵心槽內(nèi),在導(dǎo)體出槽口處、導(dǎo)體端部電場(chǎng)集中,其絕緣表面的電場(chǎng)分布是極不均勻的,當(dāng)局部位置場(chǎng)強(qiáng)達(dá)到一定數(shù)值時(shí),氣體發(fā)生局部電離,在電離處出現(xiàn)藍(lán)色熒光,即是電暈現(xiàn)象。電暈的發(fā)生伴隨著熱、氧、氮的氧化物的產(chǎn)生,對(duì)絕緣層都是極其有害的。另外由于熱固性絕緣表面與槽壁接觸不良或不穩(wěn)定時(shí),在電磁振動(dòng)的作用下,將引起槽內(nèi)間隙火花放電。這種火花放電造成的局部溫升將使絕緣表面受到嚴(yán)重侵蝕,對(duì)絕緣造成極大損害。

圖1 槽口電場(chǎng)強(qiáng)度分布Fig.1 Distribution of electrica l field intensity at outlet slot

從圖 1可以看出,在槽口 A點(diǎn)附近電場(chǎng)強(qiáng)度E(A)最強(qiáng)。為了便于分析,用圖 2所示的等值電容鏈電路加以模擬,圖中 C1為主絕緣體積比電容;C2為主絕緣表面比電容,并認(rèn)為鐵心接地。導(dǎo)體對(duì)鐵心的電壓為電壓 U,在它的作用下有電容電流 I1,I2,I3,…通過,AB兩點(diǎn)間的電容電流最大,故這兩點(diǎn)間的電位差最大。

圖2 槽口等值電容鏈電路Fig.2 Equivalent capacity circuit at outlet slot

槽口電壓 U從 A點(diǎn)向右愈來愈高,由圖 3槽口電壓與電場(chǎng)強(qiáng)度空間分布關(guān)系,可見電場(chǎng)強(qiáng)度尤其以 A點(diǎn)附近最強(qiáng),此處也最容易發(fā)生電暈,即出槽口處最容易發(fā)生電暈。

圖3 槽口電壓與電場(chǎng)強(qiáng)度在空間分布圖Fig.3 Space distributed diagram o f vo ltage and electrica l field intensity at outlet slot

3 引起發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電暈的原因分析

發(fā)電機(jī)端部表面油污是引起電暈的一個(gè)重要原因,提高密封瓦檢修質(zhì)量是保證發(fā)電機(jī)安全健康運(yùn)行的基礎(chǔ)。發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)可有效地密封發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣,但當(dāng)控制或操作不當(dāng)時(shí),可能造成密封油進(jìn)入發(fā)電機(jī),影響定子線圈的絕緣性能,嚴(yán)重影響機(jī)組的正常運(yùn)行。造成發(fā)電機(jī)進(jìn)油可能是由于氫側(cè)回油箱油位控制不當(dāng),因滿油而溢入發(fā)電機(jī)內(nèi),也可能是因?yàn)槊芊馔吲溆筒厶幱蛪哼^高直接流入發(fā)電機(jī)內(nèi)。因而氫側(cè)回油箱的液位控制及密封油壓力的調(diào)整是兩個(gè)重要問題。密封油壓自動(dòng)控制失靈,致使密封瓦處油壓過高直接竄入發(fā)電機(jī),這種情況往往出現(xiàn)在系統(tǒng)已正常運(yùn)行較長時(shí)間后的氫置換過程中,因此在發(fā)電機(jī)停機(jī)檢修充排氫時(shí)候應(yīng)掌握好氫氣和密封油的壓差。密封油系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí),保證密封油油壓始終高于發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣壓 84 kPa,并維持密封瓦氫氣側(cè)與空氣側(cè)的油壓基本相等,就可防止密封油進(jìn)入發(fā)電機(jī)內(nèi)。

有電暈發(fā)生也與發(fā)電機(jī)制造工藝有關(guān),發(fā)電機(jī)端部隔塊、綁帶、可調(diào)綁環(huán)和大撐環(huán)下的適形材料等處的毛刺和尖角,也是引起電暈的原因。

4 現(xiàn)場(chǎng)處理方法

表面防暈處理,其他電廠有采用環(huán)氧泥填充相間線棒間隙進(jìn)行相間防暈處理的,如果環(huán)氧泥與線棒粘接不良時(shí)會(huì)在運(yùn)行中振動(dòng)而將線棒絕緣磨穿,所以在處理電暈時(shí)未采取該方法,仍然采用表面刷膠的簡(jiǎn)單處理方法。

4.1 檢修工藝及標(biāo)準(zhǔn)

(1)對(duì)定子進(jìn)行全面清掃,將雜物及導(dǎo)電性污穢清除干凈,剪去多余的綁扎物,對(duì)施工中造成的一些微小尖端 (如間隔墊塊、綁帶等處),用砂紙磨平,用吸塵器將碎屑和雜物吸出,再用四氯化碳溶液徹底清洗,最后用壓縮空氣吹凈。

(2)汽、勵(lì)兩端安裝木端蓋;設(shè)置 10支臨時(shí)Pt100電阻測(cè)溫元件,將元件測(cè)量線引至線棒層間溫度接線端子,便于從主控室操作盤上觀察溫度,并每隔 30 min打印一次所監(jiān)視的溫度,有專人24 h監(jiān)控加熱時(shí)發(fā)電機(jī)的溫升。木門安裝圖略。

Pt 100鉑電阻測(cè)溫元件安裝為上下左右各一個(gè),中央懸掛一個(gè)。

為減少測(cè)溫元件誤差,采用滌綸氈包裹一層,塞到線棒的間隙,固定牢固。始終保持勵(lì)端、汽端兩側(cè)測(cè)溫元件平均溫度相差2℃以內(nèi)。

(3)烘焙：考慮到定洲電廠定子水系統(tǒng)可以投輔汽進(jìn)行加熱,所以現(xiàn)場(chǎng)用輔汽加熱后的定冷水對(duì)定子繞組進(jìn)行烘焙,按不大于 10℃/h速度升溫 (約 12 h)至 75±5℃;保溫 36 h;按不大于 10℃/h速度降溫至 50±5℃,降溫時(shí)間不小于6 h。隨時(shí)監(jiān)視發(fā)電機(jī)各部溫度,通過通入輔汽量的大小來嚴(yán)格控制升溫和降溫速度,通過 CRT界面每隔 30 m in打印一次溫度顯示。

(4)拆汽、勵(lì)兩端安裝木端蓋和臨時(shí)測(cè)溫元件,烘焙完后,檢查發(fā)電機(jī)線棒表面無油污和潮氣后,然后對(duì)發(fā)電機(jī)汽勵(lì)兩側(cè)定子端部線棒表面和兩側(cè)以及連接線支架表面刷 1801環(huán)氧澆注漆。注意刷到全部表面。

(5)汽、勵(lì)兩端安裝木端蓋,定冷水加熱,烘焙：投輔汽加熱定冷水,按不大于 10 K/h速度升溫 (約 12 h)至 75±5℃;保溫 24 h;按不大于10℃/h速度降溫至 40±5℃,降溫時(shí)間不小于8 h。

(6)電氣試驗(yàn)結(jié)果：20 kV時(shí)無起暈點(diǎn),22 kV時(shí)汽側(cè)有 2點(diǎn)輕微火花 (分別為 7,32,31槽出槽口間隔塊處),符合國華公司規(guī)定的 “20 kV時(shí)無起暈點(diǎn),22 kV允許少量起暈點(diǎn)規(guī)定”。

(7)噴漆：試驗(yàn)合格后,對(duì)汽、勵(lì)兩端線棒表面噴覆蓋漆,使其在室溫下固化。

4.2 發(fā)電機(jī)定子加熱方案

(1)在汽勵(lì)兩側(cè)裝木制端蓋,設(shè)置 10個(gè)臨時(shí)測(cè)溫元件。

(2)確認(rèn)定冷水系統(tǒng)外部循環(huán)結(jié)束,水質(zhì)合格。

(3)確認(rèn)定冷水管與發(fā)電機(jī)連接良好,確認(rèn)定冷水系統(tǒng)正常。

(4)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)冷卻水入口壓力為 0.2 MPa左右,穩(wěn)定運(yùn)行。

(5)開啟定冷水輔汽加熱系統(tǒng),逐步加熱定冷水,監(jiān)視線圈層間溫度,升溫速率按該溫度小于 10℃/h控制,且使鐵心測(cè)溫元件與線圈層間測(cè)溫元件所顯示的溫度差不超過 15℃。防止升溫或降溫過快引起線棒絕緣的損壞。

(6)當(dāng)定子線圈最后一只層間測(cè)溫元件所顯示的溫度達(dá)到 70℃。保溫開始計(jì)時(shí),保溫溫度控制在 75℃±5℃,時(shí)間 24 h。每隔 1 h記錄一次。

(7)保溫結(jié)束后,停止加熱,水箱逐步冷卻(因無循環(huán)水冷卻,建議采用補(bǔ)凝補(bǔ)水方法冷卻),使定子繞組溫度逐步下降至 50℃,降溫速率控制在不大于 10℃/h,并確保鐵心測(cè)溫元件與線圈層間測(cè)溫元件所顯示的溫度差不超過 15℃。

5 防范措施

(1)表面防暈處理效果明顯,在下次檢修時(shí)應(yīng)著重檢查線棒端部有無放電、過熱、灼傷痕跡,發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。

(2)此次電暈試驗(yàn)中起暈點(diǎn)大多在綁帶尖角和線棒縫隙有毛刺的地方,檢修中應(yīng)認(rèn)真清除間隔塊、綁帶、可調(diào)綁環(huán)和大撐環(huán)下的適形材料等處的毛刺和尖角,改善端部線棒電場(chǎng)分布。

(3)保證氫側(cè)、空側(cè)油壓相等或壓差降到最小程度,空側(cè)與氫側(cè)油流相互獨(dú)立,使空側(cè)油流與氫側(cè)油流不發(fā)生交換。調(diào)整好兩側(cè)油壓,盡量使其平衡。

(4)應(yīng)采用密封油凈化裝置,同時(shí)應(yīng)注意減小軸封漏汽,有效控制水對(duì)油質(zhì)的污染。這樣才能有效防止油污對(duì)絕緣的影響。

(5)加強(qiáng)氫氣濕度的監(jiān)控。尤其是充氫備用或機(jī)組啟動(dòng)時(shí)的氫氣濕度監(jiān)控,不論停用多長時(shí)間,應(yīng)保持氫干燥器的正常運(yùn)行,充分發(fā)揮其除濕作用。停機(jī)時(shí),保持內(nèi)冷水正常運(yùn)行,使內(nèi)冷水保持較高溫度,可有效防止絕緣受潮。

6 結(jié) 論

定洲電廠 1號(hào)發(fā)電機(jī)通過做起暈試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)了汽勵(lì)兩端有不同程度的電暈現(xiàn)象,為了保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行,定洲電廠對(duì)發(fā)電機(jī)端部電暈進(jìn)行了處理。首先清除間隔塊、綁帶、可調(diào)綁環(huán)和大撐環(huán)下的適形材料等處的毛刺和尖角,以改善端部線棒電場(chǎng)分布,再涂刷環(huán)氧膠,最后進(jìn)行加熱烘焙,使環(huán)氧膠固化。根據(jù)定洲電廠實(shí)際,其定子水系統(tǒng)配有輔汽加熱系統(tǒng),通過輔汽加熱定子水,溫度易控制,加熱效果好。通過電暈處理,達(dá)到了預(yù)期的效果,可供其他電廠借鑒。

[1]周澤存,沈其工,方瑜,等.高電壓技術(shù) (第二版)[M].北京：中國電力出版社,2004.

[2]涂光瑜.汽輪發(fā)電機(jī)及電氣設(shè)備 [M].北京：中國電力出版社,1998.

[3]李偉清,王紹禹.發(fā)電機(jī)故障檢查分析及預(yù)防 [M].北京：中國電力出版社,1996.

The Method Of Hand ling Domestic 600 MWGenerator Corona

Wang Xue,Sun Jiguang,Sun Jiangbo
(Security And Technology Department,Shenhua Hebei Guohua Dingzhou Power Generation Co.Ltd.,Dingzhou 073000,China)

Themethod of deal with the corona in Dingzhou Power Plantwas introduced,the causation of generator corona was analysed.In order to elim inate the corona spot of the No.1 generator in Dingzhou Power Plant,the method that theelimination of noseburr and brush the epoxy glue is used.The generator corona spot is successfu lly elim inated,the movement life and the stability of generator is enhanced.

generator;corona;epoxy glue

T M307.3

B

2010-06-13。

王學(xué) (1970-),男,工程師,E-mail：090114@ghepc.com。