自从第一台直接水冷定子问世,漏水问题就出现了。大多数漏水原因是手工工艺不良,即操作人员没有把TeflonTM(聚四氟乙烯)软管正确地安装到每根定子线棒两端的水接头上。发电机起动前的定子绕组压力和真空试验有助于消除在组装阶段产生的大多数这类缺陷(见第15.24节)。在电机运行期间,勉强合格的任何“管道”连接都可能引起水渗漏到绕组端部。这种水渍会导致爬电(见第8.11节),如果渗漏严重甚至会直接导致闪络。通过冷却介质中气体含量报警、发电机内漏液报警、补水率增加以及氢气湿度增加等,通常很容易发现这种严重的渗漏水故障。
更严重的问题是,在制作水嘴以前,在线棒端部,即术语称“水盒”或“水接头”的区域,逐渐产生很小的渗漏。由于达不到上述保护的报警值,这种微量渗漏不容易被发现。在定子线棒铜股线到水接头盒的铜焊部位发生缝隙腐蚀,是引起这些微量渗漏的主要原因。在铜焊连接部位有砂眼或者股线有裂纹,也会导致渗漏水。
虽然氢压高于水压,渗透力也会把雾滴吸到主绝缘里。尽管主绝缘有很好的耐潮性能,但若潮气持续的侵入,主绝缘的环氧-云母包带层也会分层和膨胀,水会通过绝缘的分层或者铜股线间的空隙,沿着线棒迁移。在受此影响的发电机上拆除线棒,解剖表明,潮湿现象存在于从渗漏端到对端线棒端头的整个路径上。
水的轻微渗漏对主绝缘有两个影响。第一,如果绝缘吸水达到饱和,环氧-云母绝缘的电气强度会下降。因此,如果发生过电压事件(例如户外开关站的一次接地故障)或者在交流或直流耐压试验过程中(见第15.2和15.6节),定子很可能会发生故障。第二,水将降低绝缘的机械强度。如果因系统故障或者由于机组非同期并网发生电流冲击,主绝缘就更容易破裂。
在1990年前后,人们首次认识到这种故障机理,超过1000台设计上易发生此问题的发电机定子进行了试验,发现大约半数存在漏水问题。结果数百台定子或者是进行了修理,或者是绕组重绕。(www.xing528.com)
因为故障过程的每一步都需要一定时间,绝缘劣化的发展过程非常缓慢,常常要几十年才能达到很高的击穿风险。发生故障的步骤顺序如下:
1)铜焊连接部位开始腐蚀。这个过程可能会发展几年到几十年,取决于水的化学性能、水接头盒的设计、铜焊材料以及铜焊工艺情况。
2)水必须从铜焊连接部位渗漏到槽部区域。这可能会花几年时间,取决于定子温度、水渗漏速度和腐蚀速率。
3)进行耐压试验或发生电力系统扰动。
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