发动机定子线圈绝缘下降的原因和防范措施

电力系统在没有出现新的技术之前相关的电力企业最重要的任务就是提高电力的高效率利用，对电力的使用效率是衡量着一个国家或者企业电力系统是否稳定健康的重要指标，同时也是维系着社会健康和谐发展的重要保证。
　　而电机在制造过程中，由于工艺原因，在其绝缘层间或绝缘层与股线间可能存在间隙。电机运行若干年后，在温度场作用下，尤其在机组起停引起的温度变化循环作用下，间隙会沿线棒纵向逐渐增大，从而造成发电机本身性能的下降。
　　当工作电压超过绝缘的起始放电电压时，即产生局部放电。由局部放电引起的热效应、机械效应和化学效应逐渐加剧，加之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，使定子绝缘性能进一步劣化，最终导致绝缘损坏。
　　1、定子线圈绝缘下降的原因
　　1.1 热劣化
　　定子的成型绕组和散绕绕组都会发生热劣化，这或许是定子绕组绝缘失效方面最常见的故障原因，特别是空气冷却的电机更是如此。热老化有多种发展过程，这取决于绝缘的特性（热固性还是热塑性）和运行环境（空气或氢气）。由于线棒主绝缘与槽壁间存在的间隙不是个别点或一小段，而大部分是全槽或大半槽的间隙。环氧粉云母带是一种热固性绝缘材料，在运行温度下，几乎没有膨胀，因此线棒与槽壁之间的气隙得不到填充，致使线棒表面与铁芯失去了接触。
　　对于散绕定子绕组的电磁线（绕组导线），线棒直线部分除通风沟段完好外，表面绝缘都变脆变酥、呈灰白色，用手一触即脱落。在电机启动或正常运行过程中的电磁力作用下，由于导体的振动，很容易产生裂纹。老化的绝缘也很容易从导体上剥离。这些故障进程都可以因电磁线绝缘的磨损而导致绝缘失效，并且都会引起匝间短路，导致短路部位迅速过热，使铜导体和附近的其他绝缘烧熔，最终发生接地故障。电晕放电使空气电离产生臭氧及氮的化合物），对发电机主绝缘、槽楔、垫条等也有电腐蚀作用，使槽楔进一步松动，线棒更加固定不牢，容易振动，机械磨损的速度也随之加快。气隙扩大，承受的电压更高，电容性放电进一步加强，电腐蚀加快。如此相互影响，如不及时处理，将会发生线棒击穿烧损的危险。
　　1.2 热循环
　　该机理随主绝缘的型式分为三种类型，即是热塑性还是热固性绝缘，以及定子是否采用整体VPI工艺。这种绝缘型式采用的纯净的沥青和用快干油漆改良的沥青，或者完全是热塑性的，或者是具有较低的玻璃化温度，在电机投运初期，即使是在正常的运行温度下，绝缘也非常柔软，并且物理强度非常低。当气隙间电场强度达到一定数值时，即产生高能量的电容性放电。这种放电首先发生在铁芯边角电场强度最强的地方。这种高能量的电容性放电，将产生加速电子对线棒表面产生热的和机械的作用，损坏线棒表面环氧树脂绝缘漆，使云母粉之间失去粘合作用，四处飞散。加速电子又穿过玻璃丝带的孔隙，进一步损坏内部的环氧树脂漆，使第一层玻璃丝带里面形成空隙，在线棒振动和电子冲击的作用下，使第一层玻璃丝带损坏。第二层玻璃丝带失去了第一层的保护，直接受到电子冲击，也逐渐损坏。
　　当沥青绝缘系统用于空气冷却的发电机时，由于氧化的作用，在运行温度下就可以使沥青硬化，并最终成为难熔态物质，同时，快干油漆逐渐增加玻璃转换温度，随时间的延长而变得更强韧。这种绝缘的发电机如果用于带基本负荷，几乎不存在热循环情况下，就可能持续运行几十年而不会产生环绕裂纹。
　　2、防范措施
　　2.1 确定过热根本原因
　　清扫绕组端部以改善气流，解决不了因股间短路引起环流而造成的过热问题，而应取决于过热的根本原因。因此，选择具体维修方法前，必须找到过热的根本原因。考虑到绝缘本身的热劣化是不可逆转的（除非重绕），通过适当的维修或改变运行方式以减缓热劣化的速度，能够延长绕组寿命
　　2.2 简慢劣化速度
　　热循环的影响是不可逆的，因此如果故障过程已经造成明显的绝缘劣化，该定子绕组就无法恢复到全新的状态。不过，以下方法可以有效减缓劣化速度：减缓功率增加或减少的变化速率，使铁心、铜导体和绝缘的发热尽可能均衡，减少收缩和膨胀之间的差异。降低最大允许负荷以降低绕组运行时的最高温度。在较低的温度下，环氧、聚酯以及沥青都有更高的耐受剪切应力的粘结强度。让发电机的功率因数接近1.0运行，以减小负荷电流，从而减小电阻损耗。
　　2.3 加强管理
　　发电厂要对发电机做定期的安全监测工作，保障发电机定子线圈能够正常完成工作，一旦出现绝缘层破损的情况应当立即停工维修，保障生命财产的安全。发电机定子线圈的运行效率也受维护和保养工作的影响。应当严格按照国家的相关规定对其进行维护和保养工作。
　　3、结束语
　　由于发电机在实际的应用中相关的原因可能层出不穷，防护措施或许多种多样，笔者在此阐述了认为对分析人员更客观、准确地认识汽轮发电机相关情况，并且采取相应措施来处理这种应用情况的相关方法。发电厂应当对员工要进行严格系统的培训工作，提高员工的专业技能，引进或者开发先进的管理体系，运用科学的管理办法，并提高相应的操作注意事项，使电厂发电运行技术提高。