关键词：抽水蓄能机组；发电电动机；转子绕组；转子接地；绝缘故障
引言
分析蓄电站发电机运行时转子绕组的多次接地故障，金属屑是导致转子绝缘下降甚至击穿的主要因素为防止发生类似事件，应及时排除绝缘异常，提高绝缘水平，并通过分析绝缘结构，诊断绝缘弱点，确保发电机组在运行、维修机组过程中安全稳定运行。
1、我国抽水蓄能电站发展历程
1.1探索与试验阶段
1968年，我国首次安装了日本提供的一台11兆瓦泵房，1972年，北京密云水库安装了两台12兆瓦泵房。但是，由于机组调度和质量问题，压力低，容量小，这些机组没有电网。潘家口抽水蓄能电站于1984年开始运行，1992年投入运行，安装了3个90兆瓦的自备电力单元，这些单元在电网中发挥了重要作用，首次得到了电网的承认和重视。
1.2总结与提高阶段
自1980年以来，随着广东大雅湾核电站和浙江秦山核电站的发展，了广州抽水蓄能电站和天荒坪抽水蓄能电站的建设。这两个发电厂集成了高扬程(>500米)、高容量(300兆瓦)、高转速(500转/分)的机组，具有世界先进的工程建设和项目管理水平。这两座发电厂的建造培训了一批高素质的工程设计、施工、监理和业主，他们在下一阶段迅速发展抽水蓄能电站方面积累了经验。其中，广州抽水蓄能电站项目获得国家二级科技进步奖。
1.3快速发展阶段
快速发展阶段的特点是建立了专业的抽水运营公司，即国家电网公司成立国网新源控股有限公司，南方电网公司成立调峰调频发电公司为标志。这两家发电公司专业建设、运营抽水蓄能电站，提供调峰、调频、电网调平等辅助服务。截至2017年底，我国的抽水蓄能电站运行能力为29645兆瓦，正在建设中，达到38710兆瓦，是世界上装机容量最高的国内外发电厂。国网新源控股有限公司运行抽水蓄能电站25家，装机容量达20，610兆瓦，占全国抽水容量的66%，运营中的发电站分布在全国14个省市。
1.4谨慎发展阶段
经过十三五年，中国经济从高速发展转向中低速发展，经济增长从外延增长转向内涵增长，国内经济对电力的需求减少。一批抽水蓄能电站竣工后亏损，引起运营公司的警惕。抽水蓄能电站的建设正进入审慎发展阶段。此外，根据国家能源局2018年的一份报告，在我国运行的抽水发电厂，每年的使用时数大大低于设计时数，而2008-2012年，抽水发电厂的平均使用时数从2649小时减少到1419小时。由于需要消除新能源，2018年国网新源控股有限公司所属抽水蓄能电站的平均利用小时数恢复到2659h，抽水蓄能电站现有能力远未得到利用
2、抽水蓄能发电电动机组设备分析
电站电动机为三相、垂直、悬挂式(带上下导向轴承)、空冷、额定转速500r/min、额定工作头521м的可逆同步电动机。转子采用上下分段结构，磁极铁心采用高强度薄钢板冲片，磁极冲片采用多T尾结构固定在磁轭上，并使用渐缩键使其紧固。每台机组转子有6对磁极，磁极之间通过U形引线连接，1号和12号磁极通过转子引线引至滑环。。转子绕组由集电环、引线、磁极绕组、极性连接等组成。采集环与采集环支架之间用螺杆支架进行绝缘，螺杆支架用云母固化带缠绕，结构见图1。云母绝缘老化，储层绝缘块碳粉积累，可能导致转子绝缘不良。转子铜线外绕组用云母胶粘带浸渍，固化后形成3mm厚的绝缘层，绝缘层外冷轧钢板包紧，防止绝缘层损坏，如图2所示。云母老化或磨损可能导致转子绝缘不良。转子磁极绕组套在磁极铁心外，采用绝缘压块配合T形金属压板固定，见图3。线圈与铁心径向通过环氧树脂磁极托板支撑和保证绝缘，线圈与铁心侧边通过NOMEX纸配合7mm空气间隙保证绝缘，空气间隙塞入绝缘塞板固定线圈并保证空气间隙距离。
.png)
图1集电环的绝缘结构
.png)
图2引线的绝缘结构
图3磁极绕组的绝缘结构
3、抽水蓄能发电机组引线绝缘加强的可行性和可操作性
抽水蓄能发电机组出厂引线一般采用JBHF-10KV-35mm2，铜芯橡胶绝缘电动机绕组连接软电缆。橡胶涂层绝缘层的耐热性因材料不同而异，根据电动机绝缘层级(通常为f级主要)可以推断，所用橡胶绝缘材料是EPDM绝缘材料，主要材料采用乙丙三元橡胶，加入各种添加剂。在使用绝缘材料的过程中，通常会发生化学和物理变化，使绝缘变得脆弱、裂纹、降低绝缘性能和机械强度，这种现象称为绝缘老化。引起老化的因素很多，但主要因素是热的因素。。抽水蓄能发电机组的引线电缆室不可避免地与电动机金属部位接触，机壳、铁芯等，电机运行时会产生振动，导致电线与电机金属接触处迅速磨损，绝缘失去保护层，加快绝缘老化。改善外保护，减少金属接触，可以有效地减少此类故障。具体操作如下:①打开抽水发电机组的配电箱，露出引线；拆下引线上的灰尘，清理干净，切断高压热收缩管，如引线长度等，热收缩部分引线，所有三相引线都这样处理；③然后检查接线盒底部是否有腐蚀痕迹，不仅有除锈要求，而且该处还要涂一层绝缘漆；④绝缘子的拆除采用PRTV防污闪光漆，烘干后再收集；⑤电机组装完毕后进行预防性试验，合格后方可投入使用。这套措施用于加强金属绝缘和加强绝缘保护层。电动机的工作环境也很重要，水泵的工作环境温度较高，一些水泵电动机的工作环境温度可能高达40℃左右，对设备本身运行的危险性较大。降低设备运行时的环境温度也很重要，这样可以采用强化通风，降低环境温度。
结束语
质量管理是企业智慧、科技和经济实力的综合体现，因为抽水发电企业对连续生产的要求越来越苛刻，对减少意外停车事故的要求越来越高，抽水发电机组使电力供应稳定，电气设备运行稳定得多。过去2a期间发生了一些事故，导致电网波动，因此，由于抽水发电机组故障，影响了生产，事故发生率增加；抽水发电企业设备管理不足也影响到抽水发电的质量。追踪事故原因，做一反三，有效的预防措施是避免质量事故的有效手段。
参考文献
[1] 陈化钢.电力设备预防性试验实用技术问答[M].北京：中国水利水电出版社，2016：35-45.
[2] 殷时蓉，钟卫，邓小刚.一起发电机横差保护动作原因的分析及处理[J].水电站机电技术，2016，31（3）：109-111.
[3] 张仁豫，陈昌鱼，王昌长.高电压试验技术[M].北京：清华大学出版社，2016：33-55.
[4] 中华人民共和国电力工业部安全监察及生产协调司，国家电力调度通信中心.电力设备预防性试验规程：DL/T596—1996[S].北京：中国电力出版社，2016.
[5] 马明礼.600 MW发电机组绝缘吸收比偏低的原因分析与对策[J].黑龙江电力，2016，32（增刊）：79-81.
[6] 华北电网有限公司.电力设备交接和预防性试验规程[S].北京：华北电网有限公司，2016.
[7] 中国电力科学研究院.电气装置安装工程 电气设备交接试验标准：GB 50150—2016[S]. 北京：中国计划出版社，2016.
[8] 张小俊，潘庆辉.水轮发电机凸极式磁极线圈绝缘结构研究[J].绝缘材料，2016，46（2）：22-24.
[9] 赵慧春，王世萍.大型水轮发电机转子绝缘材料和绝缘结构的研究[J].绝缘材料，2016，36（4）：20-22.
[10] 应锡政.水轮发电机转子绝缘降低的原因分析及处理方法[J].企业技术开发，2015，34（1）：37-38.
论文作者:詹云龙, 龙长波, 王义丹
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第23期
论文发表时间:2020/5/8