1、SF30056/13600 型水轮发电机绝缘状况检测分析1. 引言 水轮发电机绝缘系统的良好状态是其正常运行的保证，为了了解发电机的绝缘状况，发电单位开展了电气系统的绝缘监督。xxx 厂机组为 SF30056/13600水轮发电机，自 2000 年初投运以来，绝缘系统运行良好。随着运行时间的增长，在近几年的绝缘检测中及时发现了一些问题，本文试结合本厂工作实际就发电机绝缘检测情况进行分析探讨。 2. SF30056/13600 水轮发电机绝缘系统 2.1 定子绝缘 定子铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠装而成。定子线棒嵌入定子铁芯槽内，然后再将端部连接。这样定子槽部绝缘、定子线圈端部绝缘、定子线圈防晕结
2、构、并头套绝缘结构、连接线和引出线绝缘结构就成为现场安装施工的重要环节，也成为日后绝缘系统运行中的薄弱环节。 2.1.1 定子槽部绝缘结构 发电机定子共有 576 槽，每槽内放有上下两层线棒。定子槽绝缘包括定子线圈棒与定子槽之间、定子线棒之间的绝缘。定子槽底部表面喷有防晕漆 1235，然后是由 HDJ-1 型半导体玻璃丝带和半导体适形材料组成的槽底垫条。定子线棒对地绝缘采用 9545 -1G 型 F 级环氧粉云母带，规格为 0.1825，总厚度为 9mm 。外层包有 FB-1 型半导体玻璃纤维带防晕层，规格为 0.0825，总厚度为 0.3mm 。上下层线棒之间是半导体适形材料和 HDJ-1
3、半导体玻璃纤维带组成的层间垫条。上层线棒外依次为 9332 型环氧防晕层压板楔下垫条和1557 型玻璃布压制件楔下波纹板。换位处绝缘为 F-4 型 F 级柔软云母板，厚度为 0.2mm 。排间绝缘为 HDJ-9 型 F 级多胶粉云母板，厚度为 0.6，宽 0.3。导体与绝缘之间敷平物为 HDJ-9 型 F 级多胶粉云母板，厚度为 0.9。单只线圈绝缘厚度宽度（排间绝缘、对地绝缘和防晕层）为 9.6mm ，高度（换位处绝缘、对地绝缘和防晕层）为 9.7mm 。槽内绝缘（线圈绝缘厚度、槽底垫条、层间垫条、楔下垫条、楔下波纹板和下线间隙）高度为 24.5，宽度（线圈绝缘厚度、下线间隙）为 9.9。
4、2.1.2 定子线圈端部绝缘结构 定子线圈端部绝缘结构中对地绝缘与槽内导体绝缘相同，采用规格为0.1825的 9545 -1G 型 F 级环氧粉云母带，形成宽度和高度均为 9mm 的绝缘层。对地绝缘外防晕层由规格为 0.1925的高阻半导体玻璃带 FB-3、FB-4 以及规格为 0.1825的 9545 -1G 型 F 级环氧粉云母带组成。排间绝缘为宽 0.5 的规格为 0.9 的 HDJ-9 型 F 级多胶粉云母板组成。 定子线圈绝缘结构采用温度指数为 155 的涤纶双玻璃丝包铜扁线，型号为DSBEB-20/155，绝缘厚度按 0.2计算。槽内绝缘厚度不包括先前绝缘公差。槽底半导体适形材料每
5、端应比铁心长 1015。半导体适形材料系白胚涤纶毡浸 898 双组分半导体浸渍胶而成，具体浸渍及应用工艺按 62632（三）工艺守则要求。 2.1.3 定子线圈防晕结构 定子线圈外部有一层防晕层，其结构为“一次成型”结构，处理工艺按OEA.615.087 实施。防晕结构从里向外依次为 0.0825规格 FB-1 型半导体低阻玻璃带，0.1925规格 FB-4 型全固化中阻带，0.1925规格 FB-3 型全固化高阻带，0.1825规格 9545 1G 型 F 级环氧粉云母带和 9130 型环氧脂凉干红瓷漆。 2.1.4 并头套绝缘结构 同一槽内两根定子线棒的两端连接部分采用了并头套绝缘结构。两
6、根线棒（引出线和极间连接线）端部经连接板 08D6143 连接，线棒间垫有垫块 08D6144。整个连接部分罩在一 4330-1 酚醛玻璃纤维压塑料压制成的绝缘盒内。下端绝缘盒用 879 双组分灌注胶灌注，上端绝缘盒用 881 双组分灌注胶灌注，上端绝缘盒底口密封采用 HDJ-18 环氧树脂填充腻子填充，具体施工工艺参照 61288（三）工艺守则。并头套中线棒与绝缘盒搭接部分为 45-50，绝缘盒下部壁厚 6.0，上口壁厚 4.5，绝缘盒底厚 6.0。绝缘盒上口与线棒间距为 3，下部与并头套间距为 1.5。灌注绝缘盒时应保证灌注料与绝缘盒顶端平齐。绝缘盒外线棒之间固定件采用环氧酚醛层压玻璃布板
7、 3240，外叠绕定向 0.325玻璃纤维带。绕组固定件与线圈直接接触部分均垫以环氧浸渍涤纶毡（白阫涤纶毡），使之适行无间隙。线棒固定用涤纶护套玻璃丝绳。 2.1.5 绕组端部绝缘距离 定子绕组端部高低电阻搭接处至齿压板的距离为 18，端部防晕层末端对齿压板等金属件的距离为 95。绕组端部铜排对地距离为 118，铜排间距离为65，极间连接线高出导体 65。 2.1.6 定子装配技术要求 （1）下线前定子铁芯槽内喷 1235 防晕漆一次，下线全部结束后在铁芯表面及绕组端部喷环氧树脂晾干红瓷漆 9130 二次。 （2）线圈与槽壁间隙大于 0.3时，一律用 9332 半导体玻璃布层压板塞紧，尺寸为
8、0.580910。 （3）线棒端头的连接板、极间连接、线棒端头与同欢的连接均采用银焊HIAgCu80-5 焊接，需保证焊接质量。 （4）绝缘盒灌注按 61288 工艺规程进行，应保证灌注料与绝缘盒顶端平齐。 （5）所有紧固件（如端箍、垫块等）与线圈直接接触面均垫以环氧浸渍涤纶毡，使之适行无间隙。线圈端部绑扎一律采用 0.325定向玻璃纤维带，并按62642 工艺守则处理，涂刷胶采用 HDJ-16 双组分涂刷浸渍胶。白胚涤纶毡厚度为 1.0、2.0、3.0、4.0。端箍、连接线及引出线接头包扎 9545 -1G 环氧粉云母带时边包边刷 HDJ-16 双组分涂刷浸渍胶。 （6）铜环引线与线棒端头连
9、接时，根据实际情况必要时加工铜环端头。极间连接线接头，铜环引线的接头的绝缘处理按 OEA.615.200 绝缘规范处理。 （7）绝缘耐压试验按 OEA.626.008（版 6）交流电机定子绝缘耐压试验规范进行。 （8）测温电阻元件埋入前，表面刷一层 1235 防晕漆。测温元件在槽底时，上下半导体适形材料互换使用。 （9）根据线圈斜边间隙的实际尺寸选配垫块，使其与线圈紧密配合。定子线圈端部固定工艺按规程 64642 进行。槽口、斜边等各种垫块采用 4330-1 酚醛玻璃纤维压塑料的压制件或 3240 环氧酚醛层压板的加工件。凡加工面均需浸（或刷）9120 环氧酯绝缘漆。 （10）槽内半导体适形材
10、料浸 898 双组分半导体浸渍胶，并按工艺规程 62632进行。 （11）安装时，在定子支墩与基础板接触面间涂一层二硫化钼。 （12）定子装配完毕后，机座外表面油漆系统按 OEA.625.005-93 P6 进行。 2.2 转子绝缘 2.2.1 转子（励磁）引线绝缘 转子引线导体接头处用 HIAgCu80-5 焊料焊牢，并包绕 0.1425 三合一玻璃粉云母带半叠绕 6 层，再包 0.125 无碱玻璃纤维带半叠绕一层，最后喷 9130 环氧树脂晾干红瓷漆。然后按 OEA.626.010 规范进行耐压试验，转子额定电压为400V。转子绝缘规范按 OEA.615.201（三）规范进行。 2.2.2
11、 转子磁极绝缘 转子磁极绝缘包括极身（对地）绝缘和匝间绝缘。匝间绝缘采用了刷环氧树脂的绝缘纸。环氧树脂采用了哈尔滨电机厂提供的室温固化涂刷胶，该胶与固化剂按照重量比 4 比 1 的比例混合均匀即可，适用期为 30 分钟。绝缘纸采用进口的 NAX、DMD、DMN 型号挵酶柯纸。极身绝缘是一复合绝缘结构，除了在磁极铁芯上涂刷 1032#绝缘漆并烘干外，磁极铁心与磁极线圈之间绝缘是 0.16mm 厚的环氧酚醛玻璃胚布烫包一层，垫 0.25mm 厚的 5233#虫胶塑型云母板 3-4 层烫包；外垫 0.17mm 厚的聚酯薄膜玻璃漆布复合绝缘一层，然后将 0.16mm 厚的环氧酚醛玻璃胚布反转烘压处理。
12、磁极线圈与极靴之间垫 4mm厚的 3240#环氧玻璃布板，并用 0.5-1mm 厚的 3240#环氧玻璃布板调节高度。 3 SF30056/13600 发电机绝缘检测情况分析 3.1 发现的问题 为了掌握发电机绝缘系统的健康状况，每年要进行发电机的预防性电气试验和常规的维护检查。2006 年 4 月，2#机组小修进行直流耐压试验时，定子绑线218-219 处绝缘击穿。5#机组在 2006 年的大修中，对发电机转子进行电气预防性试验时，发现其 15#和 35#磁极交流阻抗下降，且其两侧磁极交流阻抗也略有下降。2007 年 6 月，3#机组小修中对发电机进行常规检查时发现发现多个定子端部并头套有环
13、氧树脂溢出。6#机组在 2007 年 10 月大修中也发现 32#磁极交流阻抗数值比其它磁极的低。这些情况表明，随着运行时间增长，发电机绝缘系统已经出现了劣化现象。 3.2 发电机绝缘劣化分析 发电机绝缘劣化是一个长期渐进过程，其影响因素主要有运行环境和绝缘结构质量两个方面。 1）运行环境影响 发电机运行过程中受到电、磁、热、灰尘、油污、酸碱等因素的作用，其绝缘系统会逐渐劣化，甚至出现故障。在高电压电场作用下，发电机绝缘层内的空隙会产生局部放电，进而产生树枝状放电，引起绝缘劣化。发电机运行过程中，在电流作用下，会产生大量热，尽管发电机有冷却系统，但绝缘材料在长期的热作用下，会收缩热分解产生空隙
14、及剥落造成绝缘劣化。发电机运行过程中还受到电磁力的作用，特别是起动、突然短路等异常情况发生时，与热应力、振动等高循环疲劳一起作用，造成绝缘的机械劣化。同时，发电机在运行中，还会受到碳粉灰尘、油污的影响，使得绝缘劣化。 2）绝缘结构质量 由发电机绝缘结构可以看出，其复合绝缘中的绝缘材料有一个填充组合固化过程，有许多环节是在现场安装时进行的，这样绝缘材料的制造和现场安装工艺、安装技术对于绝缘结构的寿命就具有很大的影响。即使严格按照标准工艺施工制造，也难排除个别绝缘结构形成中存在不可避免的缺陷。当然，对于制造和安装质量是有严格的检验标准的，但通过了检验标准也并不能完全排除个别绝缘结构的提前劣化。 3
15、）综合分析 本厂 6 台机组按照 6、5、4、3、2、1 的顺序投运，按照正常的绝缘劣化规律分析，应该是投运早的绝缘劣化早，但本厂发电机绝缘先发现问题的是 2#机组和5#机组，接着是 3#机组和 6#机组，这充分说明发电机绝缘系统质量存在不平衡性，其中 5#、6#机组发现的磁极匝间绝缘问题是在大修中通过试验才发现的，而 2#、3#机组定子绝缘问题是在小修中发现的。2#机组个别定子绑线在电气预防性试验中击穿暴露了定子绝缘的薄弱环节集中在端部，3#机组个别定子并头套运行中环氧树脂溢出应该是与绝缘组分配比及固化质量有关。 4结束语 本厂的发电机绝缘检测情况表明，发电机投运 7 年后，绝缘劣化情况就会凸现，应进一步加强发电机的绝缘监督。本厂的发电机绝缘缺陷都是在小修和大修中结合电气预防性试验发现的，这充分证明了定期进行检修并进行电气预防性试验的必要性。但针对现行的利用小修和大修进行电气预防性试验的绝缘监督制度，在需要进一步加强绝缘监督时则显现出其局限性。目前正在研究和推广的电力设备绝缘在线监测技术可以很好弥补常规定期检修的局限性，实现连续实时对电力设备绝缘进行监测，其中已经有针对发电机的绝缘监测系统投入实际应用。因此，结合我厂实际推广应用发电机及电气设备的绝缘在线监测技术就成为我们下一步关注的重点。
