水輪發(fā)電機定子線圈

1、水輪發(fā)電機定子線圈采用環(huán)氧云母絕緣制成的新式大型水輪發(fā)電機定子繞組的預期壽命是50年以上[1]。最近一項與加拿大電氣協會有關組織所贊助的對新式和老式絕緣系統的全球調查顯示定子繞組在重新繞制前可正常運轉50年[2]。但有一些跡象表明，在過去十多年所生產的發(fā)電機壽命是無法達到50年的。決定定子繞組壽命的關鍵因素是被使用作為隔離高電壓銅導體及定子鐵芯的電氣絕緣。比起定子繞組內其他的組成材料如銅或鋼絕緣材料有較低的熔點和較弱的機械強度。結果是，

2、隨著運轉時間的增長絕緣是最有可能發(fā)生老化及惡化，最終導致接地故障。另一個可能出現故障的是銅導體特別是線棒沒有被牢靠的固定在線槽內(因此產生振動)，或兩個線棒間焊接品質不良。遺憾的是，現在要對過去十年所生產的發(fā)電機定子繞組的預期壽命有相同或較低穩(wěn)定度的統計進行證明還言之過早。然而在線局放測試[3]已被世界各地的發(fā)電公司采用偵測發(fā)電機運行中定子繞組可能發(fā)生的絕緣問題和連接問題。在說明近期水輪發(fā)電機的故障現象前，從數千臺電機上采集的局放數據與

3、老舊機組比較后，顯示了定子繞組問題似乎是過去十年中較普遍發(fā)生的故障。最后討論發(fā)電公司如何確保定子繞組的長期壽命。局放量大小與電機制造年代的關系在對數以千計的電動機和發(fā)電機所采集的在線局放數據分析后發(fā)現一些電機制造廠在過去十年所生產的電機定子繞組的局放量超過他們10年前所生產的電機定子繞組的局放量[4]。例如圖1顯示位于歐洲、北美和日本的大型電機制造商在不同年代生產的定子繞組局放量與生產年代的關系。這些電機包含了1315kV的空冷型機組。

4、這一數字顯示，四家電機制造廠于2003年所出廠電機的局放量比1995年前出廠的電機局放量明顯高出許多。而高的局放量通常代表了定子繞組絕緣正快速老化同時存在電氣接觸不良的隱患。高的局放幅值是對近期制造的電機定子一個值得關心的客觀資訊。圖三：顯示了因半導體涂層的涂抹工藝不當引起的局放及臭氧，破壞線槽內線棒的表面涂層。槽楔已被取下，圖片中白色的區(qū)域顯示了涂層已消失。定子槽內的繞組松動繞組松動對于采用熱固化絕緣系統（如環(huán)氧云母）的定子而言一直是

5、個長期存在的問題。第一個被報導的實例發(fā)生于50年前[1、5]。故障問題的根源是電機在滿載運轉時，如果線棒未被緊緊的固定在線槽內，會有相當于二倍電源頻率的電磁力施加于線棒上，使其在槽內產生運動。因此，主絕緣會與如銼刀般的鐵芯相摩擦。首先線棒或線圈表面的半導體涂層會被磨蝕掉緊接著是主絕緣受損。這種故障通常稱為槽內放電，因為一旦導電涂層表面被磨損，局部放電就會在線棒表面和鐵芯間的空隙產生進一步加速絕緣的惡化。圖四顯示了正在從槽內取出的一根定子