水泵水轮发电机定子线棒烧损原因分析与处理

董锦川，孟祥军，杨旭静

（国网新源控股有限公司潘家口蓄能电厂，河北唐山064309）

水泵水轮发电机定子线棒烧损原因分析与处理

董锦川，孟祥军，杨旭静

（国网新源控股有限公司潘家口蓄能电厂，河北唐山064309）

结合生产实际分析水泵水轮发电机定子绕组在运行中，由于定子上、下层线棒上端部接头盒环氧树脂绝缘老化发生相间短路故障的原因，提出通过技术监督等手段尽早发现问题并采取相应措施正确处理。

水泵水轮发电机；定子；线棒；短路；烧损

1 电厂概况

潘家口蓄能电厂位于河北省唐山市迁西县洒河桥镇桃园村，是20世纪80年代我国首次全套引进国外机电设备的抽水蓄能电厂，是在已建成的潘家口水库坝后式厂房内安装3台意大利ABB公司单机90 MW的抽水蓄能机组。上水库库容29.3亿m3，下水库为蓄能机组的日调节水库，库容0.5亿m3。1991年7月，2号机组投产发电，1993年底全部工程竣工，是全国第1座混合式水力发电站。

潘家口电厂装有3台90 MW抽水蓄能机组。其中发电电动机为ABB公司生产的立轴、悬式、三相、50 Hz、空冷、可逆式同步发电电动机，定子绕组额定电压13.8 kV，额定转速125 r/min和142.8 r/min。冷却方式为无外加风扇轴向混合通风冷却方式，中性点接地方式为经二次侧带接地电阻的接地方式。主变压器选用ABB公司生产的单台容量为100 MVA的220 kV强迫油循环水冷有载调压变压器。变压器型式为户外油浸、铜线、双绕组、带励磁调压分接开关的电力变压器，高压侧额定电压220 kV，低压侧额定电压13.8 kV。接线方式为发电电动机—变压器组单元接线，分别经发电电动机出口断路器连接主变压器，升压后与系统连接。电站共设有两条220 kV线路接入系统，分别为潘遵I回线、潘遵II回线。

2 事件经过

2011年9月8日01:26，3号机组水泵工况运行，有功功率-91 MW。05:46，3号机组差动保护动作跳闸，正确跳开3主变高压侧2203开关及3号机组断路器。保护盘保护动作情况：PG31模件电动机差动I段跳闸、PG33电动机工况纵联差动保护、定子90%接地。故障录波显示：机组定子绕组A、B相短路，最大短路电流为21 kA，短路持续时间59.4 ms。

3号机变组跳闸后，运行值班人员现场检查，发现3号发电机组滑环处有烟雾，立即启动发电机着火现场处置方案，关闭3号机组上导、推力油槽供油阀门，启动主厂房风机进行排烟，并立即通知厂领导及生产值班人员到达现场，运行人员进行3号发电机组安全隔离措施。

为防止设备次生事故的发生和保证人身安全，待3号机组风洞内烟雾排净后，开始进行发电机盖板吊装工作，14:30发电机盖板吊装完毕。15:00打开3号发电机外壳上端挡风板检查，发现定子238槽内，上、下层线棒上端部之间接头盒绝缘击穿，上、下层线棒接头有相间短路放电烧损迹象，相邻部分定子线棒接头及接头盒有受高温烧损痕迹。见图1、图2。

3 处理过程

2011年9月11日下午，3号发电机转子整体吊出后，进一步检查确认：定子238槽上层线棒、245槽下层线棒上端部接头有明显短路烧损痕迹，需更换；定子238槽周边229～249槽内定子线棒上端部接头及绝缘接头盒因高温影响绝缘损坏需处理。其他发电机线棒外观未见明显损坏痕迹。检查发电机转子，未见明显损坏痕迹。推力、上导、下导轴承、集电环、空气冷却器及发电机风洞内其他设备均正常。事件发生后，我厂立即组织了抢修工作，更换了4根端头烧损严重的线棒，并对其余线棒进行检查，更换长方形盒62个，Z形盒25个，条形盒21个，并完成了环氧树脂浇注。

图1 3号机定子线棒238槽相间短路故障点

图2 3号机需进行更换、处理的定子线棒、绝缘接头盒

4 原因分析

通过现场调查分析，由于定子238槽内上、下层线棒上端部接头盒环氧树脂绝缘老化、气泡过多、过大导致放电，致使A、B两相端部接头盒过热，引起定子相间短路，短路产生的高温使得故障点周边线棒接头及其塑料接头盒变形损坏，其环氧树脂绝缘材料受高温作用碳化。

5 暴露问题

（1）定子线棒绝缘接头盒环氧树脂浇注工艺不良。原施工单位在进行定子线棒绝缘接头盒浇注环氧树脂时，盒内填料不满，气泡过多、过大，导致放电，经长期运行，造成定子线棒接头盒绝缘老化，性能降低。

（2）设备维护管理不到位。针对定子线棒端部接头盒绝缘性能老化安全隐患，设备分析不全面、不深入，只是停留于每年的春秋检时段进行外观检查和预防性试验。

（3）设备技术监督工作管理不到位。针对定子线棒接头盒绝缘性能检测，只是停留在符合规程的标准上，对试验数据运行分析不够深入。除采用线棒端部表面的电位测量和绝缘泄漏电流测量方法外，缺乏有效的、能够及时发现设备隐患的技术检测手段。

6 防止对策

（1）针对3台机组投产运行近20年的情况，结合3号机组暴露出的定子端部绝缘盒环氧树脂老化问题，参照有关规程规定，进行定子绝缘盒绝缘老化检测，全面认真分析，进一步解决2号和4号机组定子线棒端部接头盒绝缘性能老化的隐患。

（2）立即对2号机组、4号机组定子线棒端部绝缘接头盒进行全面排查，掌握设备状况，及时发现并消除设备隐患。增加对绝缘盒日常外观检查的频次，及时进行预防性试验。

（3）加强技术监督管理工作。通过设备预防性试验，加强对试验数据的运行分析，研究、探讨由于气泡放电造成环氧树脂绝缘老化的检测方法，在绝缘未击穿前，及时发现并处理，预防类似事故的发生。

7 结束语

本文针对潘家口蓄能电厂水泵水轮发电机组定子相间短路原因及相应的检查处理过程进行了介绍。可以看出，发电机定子上、下层线棒端头由于端部接头盒环氧树脂绝缘老化、线棒绝缘接头盒浇注环氧树脂盒内填料不满，气泡过多、过大，导致放电，引起的短路事件，暴露出环氧树脂浇注工艺不良、设备维护管理不到位、设备技术监督工作管理不到位等问题，针对此问题，该电厂迅速采取了几项应对措施加强日常设备管理，同时，针对3台机组投产运行近20年的情况，结合3号机组暴露出的定子端部绝缘盒环氧树脂老化问题，将3台机组的定子改造列为储备项目，并计划于2017～2019年间全部进行技术改造升级更换。

TM312

B

1672-5387（2017）12-0034-02

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.12.013

2017-11-01

董锦川（1965-），男，工程师，从事抽水蓄能电站安全生产运行、维护、检修管理工作。