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浅谈水轮发电机组定子端接头绝缘与处理

  
评论: 更新日期:2011年02月10日

 在有关水轮发电机定子绝缘的文献中很少单独提及定子端接头绝缘,主要原因是处理端接头绝缘比处理线棒击穿容易,且在制作和检修工艺得到保障的情况下,端接头绝缘寿命是较长的。但是,发电机组在长期运行中,由于受到电、热、机械和化学等因素的长期作用,其定子端接头绝缘的电气和机械强度将逐渐降低,加上由于厂家制造工艺或定子绕组现场下线工艺的原因,水轮发电机定子绕组端接头绝缘往往成了发电机定子绝缘的薄弱点,而在《电气设备预防性试验规程》中又没有明确要求单独检查水轮发电机定子绕组端接头绝缘,故在交接试验及预防性试验中往往就忽视了这一点。本文通过介绍青溪水电厂3号机组事故的处理,阐述了影响水轮发电机组定子绕组端接头绝缘的主要因素、试验检查和处理方法。

  1 端接头绝缘的种类
  端接头绝缘分为套管式(绝缘盒式)绝缘和连续式绝缘。套管式绝缘是把绕组的槽内部分先加以绝缘,然后再把端接部分绝缘。连续式绝缘是把整个线圈用窄云母带交叠缠绕,其优点是绕组有效部分与端接部分的绝缘之间没有接缝,线圈在放入槽中以前,应先进行真空浸渍处理,把藏在绝缘材料间隙中的空气驱出,然后在一定压力下把绝缘漆压入这些间隙内,这样可以提高绕组绝缘水平。由于水轮发电机组直径较大,为了方便运输,常将定子分成4~6瓣分别制造,到现场后再并装成一体,有部分下线和端接头制造是在现场完成的,因受现场的条件限制,通常端接头接连的工艺水平及质量要比在制造厂里制作的差些。运行中,各瓣间存在着不同步的微小振动,也会影响端接头的接触电阻,进而影响端接头绝缘水平。

  2 影响端接头绝缘的主要因素
  
  总体来看,影响水轮发电机组端接头绝缘的主要因素有以下4个方面:
  
  2.1端接头接触电阻增大,大电流通过时发热导至绝缘水平下降
  
  端接头接触电阻与端接头的焊接方法和焊接工艺有关,目前一般采用的焊接法有铅锡焊接法和银铜焊接法。铅锡焊接法的优点是焊接温度较低,焊接工艺简单,但铅锡焊料允许通过的电流密度低,抗拉强度不高;银铜焊接法的银铜焊料允许通过的电流密度高,抗拉强度也高,但银铜焊接温度高,焊接工艺要求也高。无论是铅锡焊接或银铜焊接,其内部都有可能存在焊接物不严实的情况,其不严实度直接影响到接头接触电阻值的大小,若接头接触电阻增大,温度升高,会引起绝缘水平降低,严重者则会造成事故。因而提高制作人员和检修人员的焊接水平,是防止接头绝缘事故的重要环节。
  
  为了防止端接头电阻增大,我们每次大修时都要测量绕组的直流电阻,必要时还要测量端接头接触电阻。根据规程规定,绕组直流电阻值在校正了由于引线长度不同而引起的误差后,相互间差别与初次(出厂或交接时)测量值比较,相差不得大于最小值的1%,超出要求者则应查明原因。若绕组直流电阻增大,有可能是端接头接触电阻增大,实际上表明某些端接头在运行中受电、热和机械力的作用而发生了变化,导致该接头的接触电阻增大。根据Q=I2Rt,在额定电流下,接触电阻增大的接头会局部发热,如此长期运行,绝缘材料便会逐渐热老化。热老化的象征大多为绝缘颜色逐渐变为焦黑,失去弹性,变硬、变脆,发生龟裂,机械强度降低,严重者受振动即剥裂、掉落,进而造成事故。
  
  2.2绝缘材料的选择与配制
  
  影响端接头绝缘的另外一个因素是绝缘材料的选择与配制。绝缘材料的种类很多,可分为天然的与人造的,有机的与无机的,有时也采用不同绝缘材料进行人工组合,如线棒绝缘:云母带、绝缘漆、收缩带;端接头绝缘(绝缘盒式):绝缘盒、环氧树脂、聚酰胺树脂、石英粉。绝缘盒是由厂家根据机组端接头的尺寸预先制造的,绝缘盒与接头应有一定的空间,如果绝缘盒太小(如青溪水电厂4台机组),在灌注绝缘填料时,很多地方的气泡都因空间太小而排出不来,造成绝缘盒内部有很大的气隙(或气泡),严重影响机组的绝缘水平。绝缘填料主要由环氧树脂、聚酰胺树脂、石英粉按一定比例配制而成,其比例视聚酰胺树脂的标号而不同。石英粉过多会造成绝缘填料太浓,不容易灌注,且灌注后绝缘盒内许多气泡排出不来;石英粉过少会造成绝缘填料固化后机械强度不够。聚酰胺树脂过少会造成绝缘填料不容易固化;聚酰胺树脂过多,会造成绝缘填料固化时间短,且绝缘变脆、变硬,失去弹性,受振动或打击时容易破裂。当然绝缘填料配制时与当时的环境温度也有很大关系,以上种种比例失调,都会造成绝缘不良现象,直接影响端接头绝缘质量。表1为绝缘填料的参考配方。

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