澧县艳洲水利水电工程管理局 湖南省常德市 415500
摘要：水轮发电机组定子线圈单相一点接地故障在大概率情况下都是以更换定子线圈作为最终处理方案，但在特定条件下也可以采用相适应的方式进行处理，如线圈表面局部绝缘再造，效果也较为理想。
关键词：水轮发电机组定子线圈单相一点接地绝缘
1、前言
艳洲水电站位于澧水尾闾，澧阳平原腹地，距澧县县城5km。电站枢纽工程属于澧水梯级开发最末一级电站，水电站共有发电机组10台，5#号发电机组于1994年7月并网发电。发电机额定功率3000KW，额定电压6.3kv，定子线圈绝缘等级B级，双星形接线。5#号发电机组曾于1998年7月发生过定转子扫堂的故障，后经处理后机组投入正常运行。
2、故障发生的经过
2009年11月3日，艳洲水电站5#、6#、9#号发电机组处于正常运行状态，晚班21：00时许，6kvI段母线突发母线单相接地故障信号。运行值班人员立即对6kvI段母线电压进行检查，结果为Uao为0kv，Ubo、Uco均接近6.3kv（线电压），即判断为A相接地，紧接着对6kvI段母线相关回路设备进行排查，当5#号发电机组退出并网运行后，接地信号即随之消失。经运行值班人员检查分析后判断，为5#号发电机组一次回路电气设备A相接地。
3、故障的分析及处理
11月4日上午，检修车间组织专业技术人员对5#号发电机组电气设备进行试验检查，确定为5#号发电机组定子A相线圈接地，绝缘摇测（2500V摇表）为0MΩ。随后对定子线圈进行初步处理，绝缘摇测没有变化，怀疑为金属性接地。11月8日，对5#号发电机组进行拆卸，吊出转子后检查发现，A相线圈（-X，-Y）方向第83槽铁芯上槽口靠近槽楔板处碳化接地，线圈表面有约38mm长划痕（疑为断裂的薄压条划伤，下档风板上发现有约32mm长压条残片）。其他线圈未发现有明显损伤。经过认真的清洗和处理后，发现线圈主绝缘有约20×30mm2损坏，线圈靠槽楔板第一匝约有10×5mm2见铜本色。经仔细检查，层间未见明显损伤，初步处理后，线圈绝缘明显上升。为此，发电厂组织专业技术人员认真进行研究分析，认为5#号发电机组曾在1998年7月发生过机组扫堂的故障，定子铁芯变形较严重，（-X，-Y）方向铁芯凸出，扫堂处铁芯有发蓝现象，虽然经过抢修处理，但定子铁芯并没有恢复到正常水平，（-X，-Y）方向、（+X，+Y）方向定、转子气隙只有3.7mm、3.8mm（正常为5mm±5%），磁拉力较大，定子铁芯重新叠片已在考虑范围内。此次线圈接地位置较易处理，经仔细检测，线圈层间绝缘未遭受损坏，外绝缘保守处理进行绝缘重造修复线圈还是有很大的可能性的，虽然这在技术和工艺上难度较大。
在发电机的组成部件中，定子线圈是最主要且最重要的组成单元，发电机机组的安全运行及使用寿命很大程度上取决于定子线圈的有效使用寿命，而定子线圈的有效使用寿命则取决于定子线圈绝缘性能满足运行要求的时间长短。线圈的主绝缘一般由线圈的匝间绝缘和排间绝缘及对地主绝缘等部分构成。由于绝缘材料及制造工艺的差异，造成线圈绝缘的结构也不尽相同。按照定子线圈的主绝缘进行分类，我们一般分为虫胶云母烘卷绝缘、云母沥青浸胶绝缘和环氧粉云母绝缘三种。现在国内外大型发电机绕组线圈的制造上，基本上都是以环氧粉云母绝缘做为发电机绕组线圈的主绝缘。这种绝缘在结构上具有明显优势，不存在接缝。
它是用各项性能都很优良的环氧树脂（或加聚酯树脂等）作为粘合剂，用粉云母纸作为基本材料，并以玻璃丝带作为衬底，制作成绝缘性能较高的环氧云母带。线圈固化成形后，用高性能环氧云母带对线圈进行绝缘强化处理，再经特定工艺制作而成。环氧粉云母绝缘的电气耐压性能较其它绝缘有了明显提高，并且在机械强度、耐热性能、抗化学腐蚀能力以及高电压下的介质损耗等各方面都较其它绝缘有很大的优势。因此，环氧粉云母绝缘在大型发电机制造中得到了广泛的应用。
艳洲水电站5#号发电机组定子线圈主绝缘即采用环氧粉云母绝缘。
故障发生后，艳洲水电站发电厂组织专业技术人员通过查阅相关技术资料，并进行仔细分析和充分论证，根据发电机组主绝缘的情况、绝缘损伤位置、绝缘损伤程度及绝缘材料组织等多种因素，发电厂最终决定进行保守处理，不进行线圈更换。
11月9日，经过用带电清洗剂对接地线圈的清洗，绝缘损坏部位的处理，烘干后，首先对损伤线圈内绝缘进行处理，用云母粉加特种绝缘漆多层投刷，烘干。外绝缘用环氧粉云母绝缘带多层填充，然后用环氧粉云母绝缘带绑扎、云母粉加特种绝缘漆多层投刷，玻璃丝带包扎，云母粉加环氧绝缘漆投刷，烘干，修整，铁芯处理，喷半导体漆，烘干，喷防晕绝缘漆，线圈绝缘处理工作于11月14日完成。
对修复后的定子线圈应按试验标准进行严格的试验检测验收，即对定子线圈绝缘的耐热等级、耐电强度、机械性能和抗电晕腐蚀的能力进行检测和试验。
发电机在运行过程中，热老化是其定子线圈绝缘损坏的主要原因之一，这就要求定子线圈在其工作年限内，即使在规定要求的最高承受的工作温度下，仍能保持良好的绝缘性能，即定子绕组应具有满足要求的耐热等级。
绝缘的耐压强度主要以绝缘击穿电压值来进行检验，发电机在运行过程中，发电机绕组不仅要长期承受工作电压的作用，还可能因为电网各种异常运行状态造成定子线圈承受各种过电压。在这些过电压的作用下，在其绝缘表面、绝缘的内部及绝缘与铁芯之间，都可能出现绝缘介质放电的现象，而长期的局部放电会引起的各种物理或化学腐蚀反应，导致定子线圈绝缘恶化，使定子线圈绝缘水平迅速降低。当绝缘水平降低到一定程度，就会出现定子线圈绝缘被击穿的现象。因此定子线圈绝缘需要具有足够的耐压强度。
在发电机制造、运输、安装及运行的过程中，定子线圈都会受到各种力的作用，这些作用力很可能会造成定子线圈绝缘的损伤和变形，即使在这种情况下，规程仍然要求定子线圈的绝缘强度不应有明显的变化，所以定子绕组应具有优良的机械性能。
由于高压电机定子线圈运行时绝缘表面的电场分布不均匀，表面可能会产生电晕放电现象，因而定子线圈绝缘应具有抗电晕腐蚀的能力。
经过各种检验和电气试验，其试验数据与试验规程要求标准、以往试验数据、其他两相试验数据比较，完全合格，达到运行标准。机组回装完成后，于12月1日开机运行，机组运行一切正常。
4、结束语
5#号发电机组经抢修后运行一直很稳定正常，2014年4月，澧县艳洲水电站机组增效扩容改造工程开始，9月8日，5#号发电机组拆除开始增效扩容改造。本次故障，我们从实际情况出发，经过认真分析和充分论证，较好的处理了故障，取得了很好的效果，为同类型故障的处理提供了一种方法，具有很好的借鉴作用。
作者简介：韦伟，男，湖南长沙人，大专，湖南省常德市澧县艳洲水利水电工程管理局，工程师（中级），研究方向：电力系统及自动化