水轮发电机环氧粉云母绝缘老化的特征分析和寿命预测
摘 要 对南津渡水电站发电机定子线棒的绝缘结构和防晕结构进行了介绍，针对南津渡水电站运行14年来3台机组运行状况，探讨了环氧粉云母绝缘的发电机在运行过程中经受电、热及机械老化后的特征，最后提出了预测绝缘寿命的方法和判据。
Feature Analysis and Life Forecast on the Ageing of Epoxy-Mica Insulator for Hydroelectric Generator
JI Tian-hua
(Nanjindu Hydroelectric Power Station, Yongzhou 425006,Hunan Province)
Abstract：In view of practical operation of three generators for Nanjindu station, this paper introduces stator winding bar and insulator structure, and inguires about the ageing feature due to electric, thermal and mechanical action since 14 years, Finally it raises the means and decision for forecasting insulator life.
Keywords：stator winding, ageing feature, Life forcast, D-pattern
湖南省南津渡水电站（3×20MW）机组系引进奥地利VOITH/ELIN公司KAPLAN灯泡贯流式发电机组。1991年11月起，3台机组相继投产发电。自1999年6月1号机发生定子线棒烧损事故至今，3台机组的定子绕组已累计发生6次主绝缘烧损故障，不但造成了巨大的经济损失，而且直接威胁到了水电站的安全运行。鉴于目前电站发电机定子线棒普遍存在电晕、电腐蚀现象，定子线棒整体绝缘下降令人堪忧，很有必要对其绝缘老化的原因、特征进行分析，并对其绝缘寿命进行预测，根据其绝缘老化程度作出局部绝缘处理，局部绝缘更换或全部线棒更换的抉择。
一、机组简介
1.1 概况
3台机组型号均为SV420/40—180，出力20MW，定子电流1221A，出口电压10.5KV，定、转子绕组绝缘等级为F级，定子铁芯由0.5mm厚的高级矽钢片半搭接叠装而成。定子绕组采用条式双层波绕组。其主绝缘为F级环氧粉云母材料。
1.2 定子线棒的绝缘结构
定子线棒的绝缘体系为以粉云母为基材，环氧胶为胶粘剂，玻璃布补强的热固性绝缘体系。线棒的直线部分由2×13根实心扁铜线进行3600罗贝尔换位偏组，整根线棒是在真空条件下，由环氧树脂浸渍并烘烤硬化而成，在线棒的直线部分及端部进行了防晕处理。嵌线棒时，铁芯槽底，层间半导体隔板，槽楔板，线棒与槽壁的气隙间采用半导体硅橡胶填充。端部固定采用氯丁橡胶带（浸环氧胶）分别将上、下层线棒端部绑扎在支持环上。
1.3 定子线棒的防晕结构
定子线棒采用刷包型防晕结构，在主绝缘固化成型后再在主绝缘外包石棉带并刷防晕漆，线棒槽部长1360mm绝缘表面均进行低电阻防晕处理，端部长11mm绝缘表面均进行高电阻防晕处理。由于线棒出槽口处的电均集中，轴向场强很高，为防止该处出现电晕，采用非线性电阻防晕层，利用防晕层电阻的非线性特性改善电场分布达到防晕目的。
二、定子绕组事故情况（表1）
事故发生后对发电机进行了全面的检查，发现1号机组的A相227槽、B相195等4个槽，C相233槽铁芯有轻度或严重的腐蚀。B相202等4个槽、C相154槽下层线棒槽口处有白色粉状物。从故障更换下来的231槽、195槽的线棒可观察到明显的击穿点，已发生严重的主绝缘表面腐蚀现象，线棒槽部区域上游段防晕层完全损坏，中段防晕层相对上游段略轻，下游段槽口有30～40m防晕层尚未受损，且未发生电腐蚀。
2004年12月对2号机进行扩大性大修时，发现发电机上侧160槽至280槽区间内的定子线棒上游端槽部及槽口处放电和腐蚀现象严重，线棒与铁芯槽壁普遍存在0.3～0.1mm的间隙，整个绕组约有1/3的线棒槽楔板有白色粉状物，约有1/5的线棒槽口处槽壁铁芯有黑点，毛刺，啃齿及槽楔松动，硅橡胶老化，线棒松动等现象。经拆卸检查，个别线棒绝缘已起层发空，固化不良，失去整体性，出现剥落形故障，可判定该定子绕组存在槽放电现象，局部放电严重，必须进行局部绝缘更换，共更换下层线棒20根，上层线棒124根。
表1 历年来电站发生的定子绕组事故情况
机组编号
故障时间
事 故 情 况
本文关键字：发电机 电工文摘，电工技术 - 电工文摘
