李培健谭尚仁吴建荣
（华能澜沧江水电股份有限公司检修分公司云南昆明650214）
摘要：本文以某水轮发电机定子绕组局部绝缘损伤原因及处理情况为例，论述发电机定子绕组绝缘局部损伤的处理和预防方法，以期为发电机的维护和检修提供借鉴。
关键词：发电机定子绕组绝缘损伤
1某水轮发电机定子绕组绝缘局部损伤情况简介
某水轮发电机型号为SF650-48/14580,额定容量722.3MVA，额定电压18kV。2016年检修时，发现发电机上挡风板把合面一套连接螺栓脱落。随后，对发电机进行了全面检查，发现定子第392槽上层线棒上端部距铁心槽口15cm处绝缘局部受损，受损缺口长20.74mm、宽13.72mm、深2.48mm。之后，检修人员对发电机定子三相绕组、转子绕组进行了绝缘电阻和定子绕组2倍额定电压（36kV）下的泄漏电流及直流耐压试验，绝缘电阻和直流泄漏电流正常，直流耐压试验通过。
2线棒损伤情况分析及其损伤后的耐电压水平评估
2.1线棒主绝缘损伤程度分析
如图2所示，通过对损伤缺口的观察，并结合损伤点到铁心槽口间的距离及线棒端部绝缘结构分析，判断本次线棒损伤点位于该线棒端部防晕与槽部防晕搭接处。
图1392槽上层线棒上端槽口部位绝缘损伤
该处线棒横截面如图3所示，线棒总厚23.94mm、除防晕层后的厚度为22.14mm、主绝缘单边厚度为4.16mm。
受线棒生产及安装工程误差的影响，现场测得该处线棒实际厚25mm。故该处线棒表面至主绝缘层表面的厚度,即线棒防晕层加表漆层的厚度为：
（25-22.14）/2=1.43mm。
则主绝缘损伤深度为：
2.48-1.43=1.05mm。
主绝缘层的完好厚度还有：
4.16-1.05=3.11mm。
2.2线棒损伤后的工频耐电压水平评估
由于本次损伤点是在线棒的宽面上，不在线棒的边角处，故可以忽略电场的边缘效应，设定此处主绝缘中的电场为均匀电场，则可以根据新线棒的工频耐电场强度和主绝缘的厚度来估算线棒损伤后的工频耐电压水平。
图3线棒端部防晕与槽部防晕搭接处截面图
SL321-2005《大中型水轮发电机基本技术条件》中规定：定子线棒绝缘工频击穿电压不应小于5.5倍额定线电压。DL/T730-2000《进口水轮发电机（发电机/电动机）设备技术规范》和GB/T7894-2009《水轮发电机基本技术条件》中都规定：定子线棒绝缘的工频击穿电压一般为5.5～6.0倍额定线电压。取新线棒的工频耐受电压为5.5倍额定线电压，则线棒损伤后的工频耐受电压为：
(5.5UN/4.16)*3.11=74kV。
根据DL/T596-1996《电力设备预防性试验规程》的相关规定，本发电机全部更换定子绕组后的交流耐压试验电压为２UN+３kV=39kV；大修前或局部更换定子绕组后的交流耐压试验电压为1.5UN=27kV。
所以，理论上该线棒损伤后的交流耐压水平仍然满足DL/T596-1996《电力设备预防性试验规程》对发电机定子绕组交流耐压试验的要求。
2.3正常运行时该线棒的电压分析
经查阅发电机定子绕组接线图得知：第392槽上层线棒为定子绕组8W分支的第12根线棒（每分支48根线棒），且损伤处位于第12根线棒的末端；与该线棒相邻的第391槽、393槽上层线棒分别为5W分支的第25根线棒和3V分支的第5根线棒。发电机正常运行时，线棒损伤处对地电压约为7.8kV，与第391槽上层线棒间的电势差约为2.4kV，与第393槽上层线棒间的电势差约为15.2kV。
综合以上分析，该绝缘损伤对发电机的整体绝缘性能有一定的影响，但其绝缘水平仍然可以保证发电机的正常运行。
3绝缘损伤处理过程概况
鉴于线棒损伤情况较轻，且检修工期短，经检修责任单位、电厂及发电机制造厂商三方商讨，并报该电厂所在公司同意，决定借鉴以往发电机线棒局部受损的处理经验，对392槽上层线棒损伤部位进行局部修复处理。具体处理过程如下：
用棉布将施工区域内的发电机气隙及其它孔洞封堵，防止物品落入发电机内部，在施工区域铺垫塑料布，保持施工区域整洁。
拆除该部位的挡风围屏。
用铲刀小心剔除损伤部位的防晕层，露出主绝缘层，铲半个线棒周长的长度，使露出的主绝缘宽度比损伤缺口略宽，并在上、下分别适当露出低阻层和高阻层。
用砂纸将损伤部位及剔开部位打磨平滑。
配制绝缘腻子，并用腻子将损伤缺口填平，用碘钨灯烘烤干燥24小时。
把云母带剪成适当的长度，云母带表面涂刷绝缘树脂，半叠粘贴在损伤处周围，一层贴3条，贴3层，边贴边涂胶，每层贴紧。
把低阻带剪成比所贴云母带略长的长度，低阻带表面涂刷绝缘树脂，半叠粘贴在损伤处周围，使低阻带与原低阻层上、下可靠搭接。
把高阻带剪成比上一步所贴低阻带略长的长度，高阻带表面涂刷绝缘树脂，半叠粘贴在损伤处周围，使高阻带与原高阻层上、下可靠搭接，并保证高阻带不超出原高阻层的边沿。外表面刷绝缘树脂。
半叠包聚四氟乙烯带一层，半叠包聚酯纤维带一层，包扎紧，用碘钨灯烘烤固化24小时。
拆除聚酯纤维带和聚四氟乙烯带。
对发电机第392槽上层线棒所在相（C相）定子绕组进行绝缘电阻试验和2倍额定电压（36kV）下的泄漏电流及直流耐压试验，绝缘电阻和直流泄漏电流正常，直流耐压试验通过。鉴于线棒绝缘损伤轻微，且交流耐压为破坏性试验，故决定不开展交流耐压试验。
安装挡风围屏，表面涂刷绝缘面漆，室温固化24小时以上。
4本次线棒损伤原因及预防措施分析
4.1线棒损伤原因分析
本次发电机定子绕组线棒绝缘局部损伤的直接原因为发电机上挡风板结合面靠近定子侧连接螺栓脱落，并卡在发电机定子上挡风围屏与第392槽上层线棒之间，机组运行中螺栓不断振动摩擦，导致线棒绝缘局部磨损；间接原因可能有：①挡风板连接螺栓本身的质量不合格或老化，②螺栓安装时紧固力矩不足，③螺栓安装时放松的措施不到位。
4.2预防措施分析
发电机内各部位的螺栓（螺丝），在安装前应仔细检查其材质与技术要求一致、无裂纹或老化等迹象，保证所安装的螺丝质量满足安装技术要求。本文所述发电机挡风板上的连接螺栓因其安装位置到发电机定、转子绕组间的距离较小，为降低螺栓因电磁涡流发热，故须采用不导磁的奥氏体不锈钢材质。
在安装或检修中要特别注意设备各部位，特别是转动部位螺栓（螺丝）的紧固工作，严格按照安装技术要求的紧固力矩进行紧固。
螺栓紧固完成后，必须要做好防松动措施，可用螺栓锁定片或锁定胶锁定。
参考文献：
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[3]基于ElecNet的汽轮发电机定子绕组端部结构建模及电场计算
[4]梁曦东、邱爱慈等，中国电气工程大典第1卷现代电气工程基础，中国电力出版社。
[5]沈其工、方瑜、周泽存、王大忠，高电压技术（第四版），中国电力出版社。