发电机定子线圈绝缘薄弱故障点原因分析

发表时间：2018-01-28T19:31:25.590Z 来源：《电力设备》2017年第28期 作者： 陈铁南

[导读] 从发电机定子绕组线圈主绝缘击穿的现象来看，线圈主绝缘的腐蚀损坏大致可分为2类：一类是从线圈外部主绝缘开始向内的腐蚀损坏，通常称为外腐蚀；另一类是从线圈内部绝缘开始向外的腐蚀，通常称为内腐蚀。 （国家电网公司东北分部长甸发电厂 辽宁丹东 118000）

长期的运行经验和发电机定子绕组事故现象表明，发电机定子线圈的腐蚀损坏现象已相当普遍，严重地影响了电机的安全运行和使用寿命。引起电机定子绕组事故的最普遍原因是定子线圈油污腐蚀及定子铁芯槽楔、垫块、垫条松动，定子绕组端部绑绳松动断裂，致使线圈在运行中产生振动，造成主绝缘磨损腐蚀被击穿。 1 电机定子线圈腐蚀的特点及部位

从发电机定子绕组线圈主绝缘击穿的现象来看，线圈主绝缘的腐蚀损坏大致可分为2类：一类是从线圈外部主绝缘开始向内的腐蚀损坏，通常称为外腐蚀；另一类是从线圈内部绝缘开始向外的腐蚀，通常称为内腐蚀。 1.1线圈主绝缘外腐蚀损坏

（1）发电机定子绕组端部和定子铁芯内线圈振动，使线圈主绝缘腐蚀损坏。这是外腐蚀损坏事故中最为普遍也最为严重的现象。造成这种腐蚀损坏的主要原因是，发电机在运行中，因其端部绕组在电磁力的作用下产生振动，致使线圈在定子铁芯槽内端部固定不牢，发生槽楔、线圈层间垫条、端部间隔垫块和绑绳松动脱落，线圈与绑绳及间隔垫块之间出现摩擦，防晕半导体漆破坏发生电晕腐蚀，从而造成槽部和端部线圈主绝缘击穿。

（2）定子铁芯内部磁性物质的磨损腐蚀。这种情况主要是由于检修过程中没有认真清理、吹扫定子绕组，导致绕组线圈缝隙及其它死角处遗留了一些微小的磁性杂物，在发电机运行时磁性杂物被吸附在线圈主绝缘表面，在电磁感应及电磁力的作用下，磁性杂物呈旋转方式运动，将线圈主绝缘磨钻出坑洞。

（3）定子线圈的油污腐蚀。目前，大型发电机及高压电动机轴瓦都普遍存在漏油现象，因而电机线圈因油污腐蚀烧毁的事故也相当普遍。这类故障发生的部位基本集中在电机定子槽口、绕组端部和绕组鼻端引线处。其特点是油污附着在线圈上，对线圈主绝缘起溶解浸蚀作用，使主绝缘与导线分层线圈整体绝缘强度降低，长时间运行后造成定子绕组相间短路、接地短路等故障。

（4）定子铁芯硅钢片对绝缘的磨损腐蚀。在压装定子铁芯的过程中，如果硅钢片叠片不整齐，或者定子铁芯通风槽钢及端部压指压装固定不良，或者在检修中损伤了定子铁芯，都会造成发电机运行时发生振动，磨损绝缘，最终导致线圈的主绝缘被击穿。 1.2线圈内腐蚀

多次事故统计和故障线圈解剖的结果表明，线圈的内腐蚀也比较严重。对大量内腐蚀线圈的解剖分析表明，内腐蚀一般都是从绝缘与导线间的气隙气泡、线圈直线与端部的R角、线圈引出线假线焊接等部位开始的。内腐蚀现象首先是线圈内部绝缘变白并逐步扩大，随后烧损绝缘形成坑洞并积有大量绿色粉末，从而加速导线股间及主绝缘的腐蚀损坏，直至主绝缘击穿。另外，温度过高导致的热老化也是造成内腐蚀的一个重要因素。

2 线圈发生内、外腐蚀的原因分析

电机定子线圈发生内、外腐蚀的原因，主要是由于线圈主绝缘在发电机运行中，长期在电磁振动、高温度和高电压3种因素的作用下而遭到振动磨损、电晕腐蚀及绝缘热老化，使线圈整体绝缘出现脱壳、分层、烧灼、磨损和绝缘强度降低等现象，最终造成绝缘击穿故障。

2.1电磁振动磨损腐蚀

发电机在运行中产生的各种机械振动，都会磨损腐蚀线圈绝缘，其中最主要的是电磁振动对发电机端部绕组及槽口的影响。如果定子铁芯压装质量不好，绕组端部绑扎工艺不良，使线圈在槽内因固定不良而产生幅值很大的振动，层间垫条和测温元件垫条就会在上下层线圈之间来回窜动而磨损上下层线圈，使线圈主绝缘受损。更严重的是，如果线圈运行中导线通过的电流产生2倍频电磁振动力，则不仅会使线圈与铁心及绕组端部间隔垫块发生振动，使主绝缘表面磨损，而且还会使导线与主绝缘之间，导线的匝间、股间产生摩擦振动，造成导线的匝间、股间松散、短路、断股。同时，在短路部位产生附加损耗与温升，会加速局部主绝缘老化，降低绝缘强度，甚至在正常工作电压下也会造成绝缘击穿故障。因此，电磁振动是造成线圈主绝缘外腐蚀和内腐蚀损坏的主要原因。 2.2电晕腐蚀

发电机运行中，线圈绝缘承受着较高的电场强度，如果绝缘表面防晕层与定子铁芯接触不良，线圈在槽内发生振动就会磨损绝缘表面防晕层。此时，绝缘表面对铁芯就有较高的电位，在磨损部位产生电晕放电，造成局部瞬时高温，将线圈主绝缘及其它附属绝缘材料烧灼、烧焦。电晕放电还能产生破坏力较强的化学反应，严重腐蚀绝缘和线圈导线，所以内腐蚀严重的部位都集有大量绿色粉末。另外，绕组端部防晕处理不好，会造成电容电流过大，引起定子端部绕组发热，加速端部绕组绝缘热老化腐蚀。 3 除定子线圈腐蚀因素以外还有以下几点可能导致绝缘薄弱甚至击穿的可能：

3.1定子绕组受潮。对于长期停用或经较长时间检修的发电机、投入运行前应测量绝缘电阻，不合格者不准投入运行。受潮发电机要进行烘干处理。

3.2绕组本身缺陷或检修工艺不当，造成绕组绝缘击穿或机械损伤。应按规定的绝缘等级选择绝缘材料，嵌装绕组及浸漆干燥等要严格按工艺要求进行。

3.3绕组过热。绝缘过热后会使绝缘性能降低，有时在高温下会很快造成绝缘击穿。应加强日常的巡视检查，防止发电机各部分发生过热而损坏绕组绝缘。

3.4绝缘老化。一般发电机运行15~20年以上，其绕组绝缘老化，电气性能变化，甚至使绝缘击穿。要做好发电机的检修及预防性试验，若发现绝缘不合格，应及时更换有缺陷的绕组绝缘或更换绕组，以延长发电机的使用寿命。

3.5发电机内部进入金属异物，在检修发电机后切勿将金属物件、零件或工具遗落到定子膛中；绑紧转子的绑扎线、紧固端部零件，以不致发生由于离心力作用而松脱。

3.6过电压击穿：1）线路遭受雷击，而防雷保护不完善。应完善防雷保护设施。2）误操作，如在空载时，将发电机电压升得过高。应

严格按操作规程对发电机进行升压，防止误操作。3）发电机内部过电压，包括操作过电压、弧光接地过电压和谐振过电压等，应加强绕组绝缘预防性试验，及时发现和消除定子绕组绝缘中存在的缺 4 几点建议

（1）严格执行绕组端部的绑扎工艺，增强对鼻端、引线、渐开线部位的绑扎连接，以增加端部各部件的整体强度，提高端部抗振能力和抵御短路冲击的能力。

（2）严格执行发电机水电接头的焊接工艺，在电接头两侧进行溜焊，以加强鼻端水电接头的整体性，防止导线在发电机运行中发生振动疲劳断裂。

（3）在发电机检修期间，应对电机两侧做端部双倍频振动测试，对存在100Hz固有频率的部位要重点进行绑扎处理，以消除端部固有频率的振动。

（4）发电机检修期间，要认真检查槽口的封口槽楔，对松动的槽楔要重新处理。同时检查线圈槽口部位的半导体防晕层是否受到磨损，如果出现磨损，可用注射器将半导体漆顺槽壁与线圈的间隙灌入，以修补磨损部位，防止线圈电晕放电腐蚀。 （5）定期对发电机端部油污进行清洗。清洗后将端部加热烘干、整体喷漆，以提高端部整体绝缘的强度。