灯泡贯流式水轮发电机定子接地故障与处理方法研究

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　　摘要：灯泡贯流式水轮发电机组运行和检修技术是对灯泡贯流式水轮发电机安全运行的基本保障，本文结合一次灯泡贯流式水轮发电机定子出现的接地故障，分析了原因和处理的方案，以及定子线棒的修复方法，给同类型的水轮发电机故障抢修和设备维护带来帮助。
　　关键词：定子接地;水轮发电机;
　　Abstract： Two crucial elements are the basic guarantee to make the flow-bulb hydrohenerator operate safely. One is the operation of flow-bulb hydrohenerator set and another is maintenance technology. Through analyze a ground fault of the stator of flow-bulb hydrohenerator， the paper draw a conclusion of the cause of the ground fault， solution scheme and the maintenance method of the stator bar. The research gives reference for the troubleshooting and equipment maintenance of the same type hydrogenerator.
　　Key words： Stator grounding， Hydrogenerator
　　随着对水资源的不断开发利用，灯泡贯流式发电机组的应用也越来越多。针对其结构形式的不同，运行和检修的技术要求也不同。特别是对于主机的缺陷处理，相对于立式机组而言，需要有更合适的方案。2014年，广东梅江某电厂机组在正常运行中，就发生了定子的接地故障，因为该水电厂是灯泡贯流式机组，所以发电机里面的空间是非常窄的，如果要将定子吊出修理则相当于需要对机组进行B级以上的检修，即需要花费较大的检修成本，也需要较长的检修时间，同时还有可能造成水资源的浪费。受其空间的限制，采用有效的方法在不吊出定子的情況下进行检修，则显得尤为迫切。
　　一、灯泡贯流式水轮发电机定子接地故障检查和分析：
　　1、由于发电机的定子里有很多的支路线棒，要是故障发生在线棒的一端，则可以用观察、检查的方式找出发生故障的地方;要是故障发生在中间的铁芯槽里面，这样用观察就不易发现。
　　2、定子绕组的分支直流电阻也很小，即便是金属性接地，采用直流电阻法也会有一定的误差出现，有误差就不能准确的判断出故障点所在的位置。
　　3、首先在没有拆除发电机的定子引线的情况下，检修的人员对定子的顶端进行全面的检查，并拆除发电机的出线端和中性点的连接电缆，排除发电机端的电压互感器和电流互感器等设备。
　　4、用兆欧表分别测量发电机的三相定子绕阻的绝缘电阻，初步判断故障点是发生在那一相。然后，对定子的上、下游端部进行细致检查，看是否端部绝缘损坏造成定子一点接地。
　　5、如未发现故障点，还可以用电压加压法，来检测出故障点的位置。这种方法的缺点是它会产生一定的短路电流，有可能导致线槽的铁芯损伤。为避免出现该情况，可选择一个合适的高压电容，首先按不同的电压给电容充电，再用充电后的电容加压到故障相的定子引出线上，电压可以从低到高。当充电电压低于线棒接地点的击穿电压时，则不会出现放电情况;当充电电压高于线棒接地点的击穿电压时，故障部位将会击穿放电，通过观察击穿点的位置，结合绝缘、直流电阻的数据，综合判断查找出故障点的位置。这样可对故障点的破坏将控制在最小范围内。
　　6、找到故障点的大体位置后，则可拆卸出相对位置的一个磁极，给故障的线棒腾出一定的空间，检查线棒绝缘击穿点对应的铁芯。要是发现铁芯的表面有黑色放电痕迹，则可准确的判断出故障点的位置。
　　二、灯泡贯流式水轮发电机定子接地的修复方案：
　　在不拆除发电机的情况下，一般修复破损线棒的时候可以有以下几种方案：
　　1、用一个短接的铜排，将故障线棒进行短接。在短接后相定子的线棒数量就会比没短接的两相少，这样三相电阻就会不平衡。这种方案就会加大机组的电磁振动，还会用很长时间来修复，所以现实中几乎不用。
　　2、用一个定子线棒接头的专用连接盒进行连接。通过连接盒的方式可以将上下层的线棒进行连接，然后把这个连接盒进行绝缘包扎。这个方法在制作的时候因为连接盒的尺寸问题，导致很难保证连接后的质量。所以这种方案也很少能用到。
　　3、铜焊工艺来更换线棒。这种方法既能保证维修后的质量，又不用专门做一个连接盒，还能在很短的时间内就完成，所以现实的情况下一般用这种方法来维修。
　　三、灯泡贯流式水轮发电机定子接地的修复工艺实施：
　　1、查找接地故障点
　　1.1将机组做好安全措施，解除定子绕组的进、出引线，以排除引出线、机端电压互感器、电流互感器及机组所属单元设备的影响。
　　1.2测量定子的三相绝缘。根据测量结果：A相绕组的绝缘电阻为0。其它两相绕组的绝缘电阻正常，且B相和C相间绝缘电阻也正常。则可初步断定在定子的A相绕组发生了一点金属性接地故障。
　　1.3进入发电机舱，对定子绕组上、下游侧的端部进行细致的检查，均未发现放电、异味等异常现象。根据上述测量出的结果分析，也可判断定子绕组内部A相发生一点金属性接地。
　　2、将发电机舱的照明全部关闭，用电压加压法来检测故障点。当电压加压上升至1000V时，在一个定子线槽末端部出现放电声和弧光放电现象，从而找出故障点。
　　3、故障修复
　　3.1拆除故障线棒附近的3个发电机转子磁极，去除有故障的线棒绝缘层， 去除引线连接板焊点， 分离引线，退出槽锲，解开绑绳，取出有故障的线棒。
　　3.2根据图纸，将垫条放入定子的线槽槽层间， 清理线棒端部，去除表面残胶、油污及氧化物，将测试合格的线棒重新嵌入槽内。将上、下层线棒环形引线头对齐，控制好线棒与引线之间的间隙误差，垫好垫条、半导体玻璃布，并用玻璃丝带将线棒绑紧，打入槽锲。
　　3.3 根据发电机制造厂的工艺要求，使用氧焊焊接接线棒引线头与环形引线连接板，焊接好引线接头后要检查接触电阻是否合格。
　　3.4对接头进行绝缘处理，用绝缘云母带在环形接头上包好后刷上按配比调配好的环氧树脂漆，最外层覆盖一层玻璃丝带，在刷一次环氧树脂漆。等绝缘材料干燥、凝固后对发电机进行绝缘电阻测量、直流泄漏试验以及交流耐压试验，合格后方可恢复并网运行。
　　结论：该电厂发电机定子抢修过程中，只用了5天的就把设备修好，取得了较好的效果，亦总结了一些经验。通过现场检查，定子铁芯端部的齿板有明显的松动，这就造成了绝缘击穿的概率增加。因此从防范的角度，在发电机进行例行检修的时候应该特别注意检查一下铁芯的松紧度。要是发现铁芯本身有明显的松动或者是硅钢片上的齿压板断了，应及时进行相应的处理，这样就可以较大程度的避免带来更大的损坏。随着在线监测技术的发展，有条件的可以添加发电机在线监测设备，对发电机运行状况进行实时在线监测，将是未来的一个趋势。
　　参考文献：
　　[1]龚均.电机制造工艺学[M].北京：机械工业出版社，1983
　　[2]刘云.水轮发电机故障处理与检修[M].北京：中国水利水电出版社，2002
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