张河湾电站发电机定子绕组电腐蚀原因分析及处理

路 建，王国柱，任 刚，黄 嘉

（河北张河湾蓄能发电有限责任公司，河北 石家庄 050300）

张河湾电站发电机定子绕组电腐蚀原因分析及处理

路 建，王国柱，任 刚，黄 嘉

（河北张河湾蓄能发电有限责任公司，河北 石家庄 050300）

对张河湾电站发电机定子绕组电腐蚀问题进行介绍，对形成的原因进行分析，针对电站发电机定子绕组的电腐蚀问题提出解决方案及日后的预控措施。

发电机；定子绕组；电腐蚀；处理

0 引言

张河湾电站位于河北省石家庄市井陉县测鱼镇附近的甘陶河干流上，电站总装机容量为1 000 MW，安装4台单机容量250MW的单级混流可逆式水泵水轮机组。电站额定水头305m，年发电量16.75亿kW·h，年抽水电量22.04亿kW·h。电站发电机由日本富士电机生产，型号为GDH7057S－09，额定电压15.75kV，槽数216，每槽线棒数2个，绝缘等级F级，绕组采用叠绕组，冷却方式为自然风冷，发电机定子线棒主绝缘与防电晕层之间涂有半导体漆，绕组端部与汇流排采用环氧粉云母带包裹加涂绝缘漆的方式，4台发电机组相继于2008～2009年陆续投产，运行稳定。

1 电腐蚀问题简述

2015年11月，张河湾电站在进行3号机组检修时，发现定子绕组线棒端部、主引线出口部位的支撑区域等多处有电晕现象，部分部位电晕已形成腐蚀，定子绕组的斜边垫块、绝缘盒等区域不同程度存在霉变，经过现场的判断及分析，判定发电机绕组的电腐蚀是一个长期的逐步形成的过程。具体表现为：在绝缘支撑固定汇流环的两侧有白色粉末，汇流环固定支撑填充毛毡出现了粉化现象，用钢质钩进行清理时，汇流环固定支撑填充毛毡形成了白色粉末脱落，部分毛毡出现发黄的异常，同时，在异相汇流环支撑之间出现了表面黑化、绝缘毛毡成粉末脱落，在空隙间，堆积有白色粉末。

图1 汇流排固定支撑处电腐蚀情况

图2 定子绕组主引线出口部位电腐蚀情况

2 电腐蚀的形成机理

2.1 定子绕组端部及汇流排处电腐蚀形成原因

定子绕组端部及汇流排由于暴露在定子上端部及下端部，容易受到踩踏和磕碰；机组振动引起汇流排与支撑体间产生轻微摩擦，长期的作用会导致防晕层或者绝缘表面损伤，发生电腐蚀，此外，灰尘也是加剧电腐蚀的一个重要因素[1]。

2.2 定子线棒电腐蚀形成原因

我国自20世纪50年代研制成功B级胶环氧粉云母绝缘（简称黄绝缘）技术以来，在大中型高压发电机制造工艺上得到了普遍应用，国外发电机制造也普遍采用这种技术，其后，随着材料技术的不断提高，发电机线棒的绝缘性能大大提高，但也带来了新的问题。相比于前一代定子线棒沥青云母带浸胶绝缘技术（黑绝缘），环氧云母绝缘在受热后没有弹性，在线棒进槽后，线棒与铁芯间存在不同程度的间隙，在电场作用下，这些微小的间隙会使线棒防晕层与定子槽壁产生容性放电，发电机组长时间运行，将会引起线棒表面产生电腐蚀和损伤。电腐蚀轻者，使线棒防晕层及主绝缘表面变白并有不同程度的蚕食；严重者防电晕层损坏，主绝缘外露或出现麻点，引起线棒表面防晕层乃至主绝缘、垫条的烧损[2]。

3 张河湾发电机定子绕组电腐蚀原因分析

张河湾电站此次检修发现的定子绕组电腐蚀主要发生在中性点区域及定子引出线部位，线棒内部的电腐蚀要在机组大修解体时才能发现。针对电腐蚀产生的机理，结合张河湾电站投产后机组运行的实际情况，分析张河湾发电机定子绕组电腐蚀的具体原因为：发电机部分部位由于建设时期厂房环境较差，有泥浆污染的痕迹，后期也未能彻底清除，造成汇流环固定支撑被污染；电站投产初期，厂房通风空调系统功能不健全，除湿效果较差，同时，机组停机备用时间长，风洞加热器投入时间短，导致定子绕组产生结露，形成了局部潮湿；这也是导致定子绕组的斜边垫块、绝缘盒等区域不同程度存在霉变的主要原因；定子绕组汇流排部位处于绕组出口区域，在大电流、高电压以及定子绕组泄露电流的长期作用下，容易造成异相之间绝缘表面逐步形成电腐蚀。

4 现场处理及预控措施

4.1 现场处理

针对电腐蚀形成的原因，张河湾电站采取先清理后修复的处理原则，对每一处电腐蚀部位进行处理。具体工艺为：对每一处电腐蚀形成的粉末、碳化物进行清理，清理在电腐蚀作用下已经发黄的毛毡。清理绝缘支撑板、汇流环表面碳化、电腐蚀发黑等异常表面，必要时拆除表面腐蚀的绝缘；使用砂纸对电腐蚀区域进行轻微打磨，为重新喷涂绝缘漆做好准备，打磨完成后使用强力吸尘器清理整个作业面，确保无粉尘存在；使用无水乙醇或丙酮对整个电腐蚀区域进行清洗，清洗完毕后使用热风枪进行干燥处理，热风枪作业时间为24 h；由专业人员使用渗透清洗液进行渗透清理，4 h后，用无水乙醇或丙酮清理干净清洗区域；然后，进行表面绝缘的恢复处理；待表面绝缘固化后，进行表面绝缘漆喷涂作业，采用热风加热固化的方式完成表面绝缘漆的固化。

4.2 预控措施

将汇流排固定支撑与汇流排固定接触部位作为机组定期检查项目，对汇流排固定支撑与汇流排固定接触部位定期进行清扫擦拭；加强对检修作业人员的培训，在发电机定子端部及汇流排处工作时做好设备的保护，防止碰撞、踩踏汇流排；加强对发电机定子绕组局放数据的监测，纳入定期工作内，做好数据的分析及对比，直流耐压试验、绝缘测试等试验数据也要做好分析，及早发现潜在的缺陷。

5 定子绕组试验情况

（1）定子绕组绝缘电阻和吸收比测量（表1）

表1

（2）定子绕组直流耐压及泄露电流测量（表2）

TV738

B

1672-5387（2016）12-0047-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.12.017

2016-08-29

路 建（1973-），男，工程师，从事抽水蓄能电站生产管理工作。