关于水轮机组定子线棒击穿的局部处理探析

【摘 要】由于定子线棒的现场作业以及制造工艺原因，加上水轮机组经过长时间运作会受到各种影响因素的作用，导致定子线圈击穿情况时有发生。本文主要对水轮机组中的定子线棒击穿现象作简要分析，并讲述了定子线棒被击穿后在不变换线棒的条件下的局部处理，给同行提供一些参考资料。

【关键词】局部处理；水轮机组；定子线棒击穿

由于定子线制造工艺或定子线棒下线作业原因，往往导致定子线棒出现一些绝缘效果不佳的缺陷，而且有些不足之处在进行交接试验过程中发现不了。但是经过长时间作业后，因受到机器设备、电热作用以及化学反应等其他因素的长时间影响，这些缺陷部位的电气强度逐渐降低，而且在预防性实验过程中或在运作过程中将逐渐显露出来[1]。

1.水轮机组中的电子线棒被击穿位置分析

电子线棒被击穿部位有些出现在槽口部位，有些在槽内部，有些则发生在线棒端头处。有部分线棒被击穿成一个点，例如2002年某水电工厂内的2号水轮机组在进行交流耐压测试中定子线棒被击穿成一个点，击穿部位在槽口处。而有些则是几条相邻线棒同时被击穿，比如2003年某水电厂中的2号水轮机组定子线棒出现对地击穿，最后导致8根相邻线棒下方部位均被烧断，而且造成故障部位的铁芯出现严重损坏。在预防性测试中，定子线圈采用的绝缘测试主要为直流泄漏、吸收比、直流耐压测试、电阻还有交流耐压测试和极化指数测试。

在进行直流以及交流耐压测试中，因直流耐压情况下直流电压的分部主要取决于电阻，电容电流不存在，而且绝缘的表面电阻明显小于体积电阻，因此处于表面的电流非常小[2]。在端处部位绝缘表面的压降也没有出现显著变化，线棒电压均匀分布，无论电子线圈端头部位离铁芯距离有多远，绝缘表面与带电导体之间存在的电位差都是比较高的，也就是电场强度较高，这样确保能发现离铁芯较远处绝缘的部分缺陷，因此在直流耐压电子线棒被击穿时，发生故障部位一般是在线圈端处。电位梯度变得越高即电场强度也会变得越高，这样会使槽口周围易产生电晕，使槽口附近存在的缺陷比较容易被发现。因此，当进行交流耐压测试时被击穿的部位通常在离定子槽口不远处。

2.线棒被击穿后的局部解决方法

当发现定子线棒被击穿时，应根据具体情况来选择对线棒作局部解决还是采用更换新的线棒方式。如果线棒被击穿但是没有致使线棒导电体受损，同时击穿只是某一小点，可采用局部处理方法。而当线棒被击穿且电子线棒导电体击穿面积过大或出现损坏时，应选择更换新的线棒。因此，在施工作业现场应视线棒击穿的严重程度以及详细情况来决定解决方案，一般能采用局部处理方案的则应优先选择局部处理。在对击穿线棒作局部处理过程中，可依据作业现场情况按以下几种方式作处理。

2.1被击穿点处于槽口以外的部位

当线棒被击穿部位不是在槽口位置且是在离槽口大于100毫米时，可以不对线棒作局部处理，而是只拆除电子线棒垫块以及绑线后按照2.3的步骤进行处理。

2.2被击穿点在槽口或槽内

当线棒被击穿位置处于槽口处或槽内部时，应把击穿线棒拿出槽外再作处理。将击穿线棒拿出槽外的方法可按如下步骤操作，当电子线棒拿出槽外之后对击穿位置的绝缘可根据2.3的方法进行操作。

（1）把击穿电子线棒的下、上端部位的绝缘盒拆掉或将绝缘除去，然后将线棒垫块及绑线拆除。

（2）对将锡焊作为接头的线圈，可以选用下面的方法：

I、对于上端处接头能可选用加热碳极将其融开，加热之前应采用无碱玻璃带或石绵泥将接头下方部位包裹好，避免锡热熔后烫伤绝缘层及流进匝间，对靠近接头绝缘处也应贴上湿石棉布，避免损坏其他的线棒绝缘，而且在加热之前还应准备好相关防火灭火设备。在加热过程中，应将两根碳极结实固定于并头套上部的两端，开启直流电焊机器设备的电源，使通过电流从小变大缓慢升到210～250A，在准备热熔锡时可添加一小部分松香粉，等到并头套内的焊接材料全部熔开后，将电流缓慢减小至零，最后切断电源将两根碳极移开并退出并头套，使用小锤将接头部位的两块铜楔块敲开[3]。

II、下端处接头采用的方法是利用套盒方式进行加热熔开。加热之前也应采用无碱玻璃带遗迹石棉泥将电子线棒根部、周围线棒接头处绝缘包裹好，电炉温度通常控制在450～500℃，若温度达不到时可采用喷灯进行加温，等在电炉内的锡被热熔后由两个人共同合作将锡倒在锡盘中，将接头烫热至并头套完全溶解后，使用小锤将铜锲块及并头套全部敲落掉。

III、对于焊接材料为铜的接头，可以使用铜焊机或直接采用大电流方法将接头热熔开，但是应考虑到铜焊机现场作业较难实现。

IV、将下端和上端接头部位清理干净。

V、对线棒进行标高后，可退下槽锲并使用麻绳分别穿过电子线棒上端和下端的槽口处直线部位，留下足够长度，分别使用一根圆木棒穿过麻绳并将其收紧，沿相反方向同时使力将线棒抬出槽外。同时要用橡胶锤敲打电子线棒的两个端接位置帮助顺利抬出线棒，再将取出的电子线棒拿出来并放置好，然后根据2.3点的步骤进行作业。

2.3故障点的局部绝缘解决方法

（1）对击穿位置应清理干净，使用0.3MPa干燥气体将线圈吹扫干净，选用抹布对击穿部位进行清理，也可以采用竹片等硬质工具进行刮剔。将防晕表面层剥开，剥开长度在90～100mm，使用白布、甲苯或汽油将绝缘表面清擦干净，对于碳化物可选用刀子或其他硬质材料工具将其刮掉[4]。

（2）对电子线棒击穿部位两侧削制成锥体形状的坡口，每一侧面坡口所需长度是L=10+Ur/200毫米，其中发电机的额定电压使用Ur表示，如10kV的额定电压其对应的定子线圈两侧坡口计算出得出长度为60mm。坡口应平滑且均匀，可采用较锋利的金属工具来使坡口达到制作要求，再选用厚度为4～5mm绝缘材质块制作锲板，用来检测坡口的削制大小。

（3）击穿部位坡口应进行绝缘包扎，在包扎前需选用无水酒精对坡口表面进行擦洗干净，然后涂上绝缘漆并进行包扎，漆黏度的选用要适度，确保涂漆厚度适中、均匀。按照半叠绕包方式，缠包圈数跟原电动机所绕圈数一致，每层都应涂上绝缘漆。包扎完成后施行局部加温压型，使用的压膜应由厚铁板材料制成，加热温度保持在100℃，时间应按照包扎绝缘材料成型要求控制。重新对防晕层进行处理，包带层叠绕或平绕，对槽内部选用石棉布包扎时，各个平绕带间的空隙保留在2mm，注意不能搭接。

2.4线棒嵌入

①当线棒击穿部位经过绝缘处理后，在嵌入线棒前，应保证铁芯槽内没有异物和毛刺物，并选用压缩的干燥空气进行吹扫干净，然后再垫上一条半导体垫块。

②待线棒嵌入槽中，使用橡皮锤将电子线棒敲打进槽中适合深度，再选用专用木块垫底，在进行敲打线棒使其深入到指定位置，再选用半导体作垫条，并临时敲入几根槽锲帮助固定线棒。

2.5电子线棒端处接头连接

安装并头套并放置两块铜锲块，按反方向进行对插。对于线棒上端处应在定位好后采用无碱玻璃带包扎并头套最底部，然后再使用湿石棉泥包好，避免在焊接过程中漏锡，并将原垫块材料垫好，按照拆前绑法进行绑扎牢固。选用碳精放置在并头套上端两侧，然后打开电源，使电流由小变大，待温度升高后将焊接材料、焊接熔剂放在接头内部至接头完全装满锡为止。而下端处可以选用焊锡盒进行焊接，将线棒绝缘层用石棉泥、无碱玻璃带将其包裹好，并将并头套包裹好，然后再使用熔好的焊接材料倒入锡盒，没入并头套至装满锡为止。

3.结束语

综上所述，水轮机组内部的定子线棒击穿事件时有发生，因击穿位置不确定，而且击穿严重度有轻有重，因此可以采用的处理方式也比较多。但是在检修现场应依据出现故障具体情况，在确保处理措施质量的条件下选用最适合、最省时、最经济的处理方法。

参考文献

[1]杨辉斌.关于水轮机组定子线棒击穿的局部处理分析[J].建材与装饰（下旬刊）. 2008（06）：321-322.

[2]廖才金.发电机定子铁芯线棒损伤原因分析及处理[J].广西电力，2010（03）：56-57.

[3]吴岳鹏.水电站发电机组常见故障以及维修[J].科技资讯，2011（05）：141.

[4]鄢仁成，王洲.发电机定子线棒磨损现象分析及处理[J].浙江电力，2011（06）：42-45.