白石窯水電廠位于北江干流英德市望埠鎮(zhèn)境內(nèi)，是北江干流梯級(jí)開(kāi)發(fā)的第二級(jí)，為日調(diào)節(jié)電廠，裝有四臺(tái)燈泡貫流機(jī)組，機(jī)組采用擴(kuò)大單元接線。單機(jī)容量18MW，設(shè)計(jì)水頭9.37m，額定轉(zhuǎn)速88.2r/min，定子直徑5.8m，繞組為波型繞組，357槽，導(dǎo)線為MYSRE-1雙玻璃絲包聚酰亞胺扁銅線繞成，F(xiàn)級(jí)絕緣。定子端部為高阻半導(dǎo)體玻璃絲帶包扎，導(dǎo)入絕緣盒，注入環(huán)氧樹脂進(jìn)行熱固化處理成型。四臺(tái)機(jī)組分別于1997年4、11月、1998年8月、1999年2月相繼并網(wǎng)投入運(yùn)行。投產(chǎn)幾年后，四臺(tái)發(fā)電機(jī)定子端部絕緣盒發(fā)生了不同程度的破裂，還發(fā)生過(guò)兩次線棒絕緣擊穿短路事故。

    2 定子端部破裂情況

　　1號(hào)水輪發(fā)電機(jī)縱差、橫差和轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)動(dòng)作，機(jī)組突然甩負(fù)荷，出線真空開(kāi)關(guān)、滅磁開(kāi)關(guān)、勵(lì)磁開(kāi)關(guān)相繼跳閘，值班員下燈泡頭觀察，發(fā)現(xiàn)煙霧很大。試驗(yàn)人員搖測(cè)定子絕緣電阻為零，進(jìn)入轉(zhuǎn)子室檢查發(fā)現(xiàn)上游側(cè)下端部有一處絕緣擊穿。經(jīng)過(guò)對(duì)線棒燒傷痕跡和絕緣表面氧化物徹底打磨干凈，用棉布蘸酒精進(jìn)行清理，重新包上高阻半導(dǎo)體玻璃絲帶，套上新的絕緣盒，并在絕緣盒朝上開(kāi)一個(gè)大孔，以方便灌注環(huán)氧樹脂，朝里端開(kāi)口用膩?zhàn)幼屑?xì)封堵嚴(yán)，以防膠體流出，然后從上端開(kāi)孔處慢慢注入環(huán)氧樹脂。處理后測(cè)得絕緣電阻為4.17MΩ,吸收比1.8。 

　　4號(hào)水輪發(fā)電機(jī)開(kāi)機(jī)并網(wǎng)后，負(fù)荷增至18MW時(shí)，出現(xiàn)發(fā)電機(jī)差動(dòng)信號(hào)繼電器動(dòng)作，4號(hào)機(jī)電氣事故停機(jī)，后經(jīng)相關(guān)技術(shù)人員試驗(yàn)檢查發(fā)現(xiàn)4號(hào)機(jī)上游側(cè)定子線圈端部有兩個(gè)絕緣盒明顯擊穿，并按上述方法作了同樣處理。

　　發(fā)生過(guò)兩次類似事故，開(kāi)始意識(shí)到問(wèn)題的嚴(yán)重性，遂組織技術(shù)人員對(duì)四臺(tái)發(fā)電機(jī)定了端部絕緣盒進(jìn)行全面檢查，檢查發(fā)現(xiàn)1、4號(hào)機(jī)定子端部絕緣盒有95%已破裂，2、3號(hào)機(jī)定子端部絕緣盒有50%已破裂，還發(fā)現(xiàn)3號(hào)機(jī)有兩根槽楔已掉落，4號(hào)機(jī)轉(zhuǎn)子絕緣線夾的螺絲掉出，刮傷了定子絕緣層。

    3 破裂原因分析

　　白石窯水電廠發(fā)電機(jī)定子端部絕緣盒運(yùn)行了四、五年就發(fā)生了嚴(yán)重的破裂現(xiàn)象，經(jīng)分析主要有以下幾種原因：

　　(1)定子存在先天性缺陷。繞組端部絕緣制造工藝質(zhì)量是造成定子端部短路故障的根本原因。燈泡貫流機(jī)組的定子室與燈泡頭和管形座距離較短，繞組成型較差，線棒之間空隙小，所以綁扎環(huán)氧粉云母帶和玻璃絲帶時(shí)不好操作，端部與綁環(huán)間不服帖、綁扎松弛，成為端部絕緣弱點(diǎn)；采用的絕緣盒質(zhì)量欠佳，表面凹陷，導(dǎo)入線棒端部時(shí)需橇開(kāi)口用錘子敲進(jìn)去，中間填充環(huán)氧樹脂不均勻，內(nèi)部產(chǎn)生貫穿性氣泡，端部固定整體性差。為縮短工期，進(jìn)行強(qiáng)行風(fēng)干后易出現(xiàn)縫隙或分層，又未進(jìn)行第二次澆注，成為端部絕緣的另一絕緣弱點(diǎn)。白石窯水電廠因其庫(kù)容小，在清遠(yuǎn)地區(qū)擔(dān)負(fù)著日調(diào)峰作用，當(dāng)發(fā)電機(jī)頻繁開(kāi)停機(jī)時(shí)，引起機(jī)組振動(dòng)、沖擊，及操作過(guò)電壓，強(qiáng)大的電動(dòng)力造成繞組振動(dòng)導(dǎo)致綁繩開(kāi)斷，溫度升高使其膨脹，從而使絕緣盒破裂。1號(hào)機(jī)發(fā)生的定子絕緣擊穿事故原因是該機(jī)定子端部絕緣存在缺陷，端部絕緣為瀝青云母帶包扎，絕緣整體性差，模壓絕緣與手包絕緣搭接不良，絕緣盒填充不滿；此外，燈泡頭內(nèi)的受油器經(jīng)常漏油和主軸密封漏水，流進(jìn)定、轉(zhuǎn)子室內(nèi)。在絕緣薄弱或缺陷處，由于定、轉(zhuǎn)子室空氣濕度較大，導(dǎo)致絕緣破壞，發(fā)生對(duì)地（外殼）放電擊穿。

　　(2)運(yùn)行條件、環(huán)境的影響。機(jī)組在不良環(huán)境條件下運(yùn)行會(huì)加速定子主絕緣的老化。燈泡式貫流機(jī)組是整座機(jī)組安裝在離上游水面下20多m處，開(kāi)機(jī)時(shí)發(fā)電機(jī)內(nèi)外溫差較大，定子內(nèi)部空氣濕度大，發(fā)電機(jī)內(nèi)部容易結(jié)露，停機(jī)后使發(fā)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子受潮（冬天更為嚴(yán)重），從而降低了定、轉(zhuǎn)子的絕緣強(qiáng)度。再開(kāi)機(jī)時(shí)會(huì)使定子線棒接頭產(chǎn)生局部過(guò)熱現(xiàn)象，線棒絕緣盒容易破裂。燈泡式貫流機(jī)組內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為緊湊，發(fā)電機(jī)距上游的燈泡頭和下游的管形座只隔一塊鐵板，受油器、軸承座經(jīng)常因振動(dòng)造成油管破裂、軸承磨損而漏油或噴油，主軸密封有時(shí)漏水過(guò)大，油和水通過(guò)隔板進(jìn)入發(fā)電機(jī)，在密閉式水循環(huán)風(fēng)冷卻風(fēng)機(jī)和轉(zhuǎn)動(dòng)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的作用下，油和水形成油水霧氣，機(jī)內(nèi)濕度增加，絕緣受潮，絕緣電阻大幅度下降，容易引起端部絕緣擊穿事故。

　　(3)高次諧波的影響。由于白石窯水電廠的庫(kù)容小，參與地區(qū)電網(wǎng)日調(diào)峰填谷，機(jī)組負(fù)荷經(jīng)常受限制，為少棄水量多發(fā)電，提高電廠的經(jīng)濟(jì)效益，引進(jìn)外資辦廠消耗多余電量，其中引進(jìn)的三家煉鋼廠開(kāi)爐時(shí)產(chǎn)生的高次諧波對(duì)機(jī)組造成了一定的危害。給定子鐵心、線棒和磁極造成了附加損耗，引起鐵心、線棒和磁極發(fā)熱增加，這些高次諧波主要有3、5、7、9、11、13、15次諧波。高次諧波還會(huì)引起機(jī)組振動(dòng)加劇甚至引起共振。由附加損耗引起的發(fā)熱和振動(dòng)，造成線棒與絕緣盒之間的填充料加速老化和松動(dòng)，最終產(chǎn)生電暈腐蝕現(xiàn)象。 

　　綜上所述，先天性絕緣缺陷是導(dǎo)致定子繞組短路故障的根本原因，端部固定不牢、空氣濕度過(guò)大、漏油、振動(dòng)等缺陷，是誘發(fā)和擴(kuò)大端部損壞程度引發(fā)短路事故的重要原因。

    4 改善措施

　　根據(jù)燈泡貫流機(jī)組的特點(diǎn)，為了提高定子線棒的絕緣強(qiáng)度及最大限度地延長(zhǎng)機(jī)組使用壽命，保證機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，我廠采用以下措施改善機(jī)組的運(yùn)行條件和運(yùn)行環(huán)境。

　　(1)消除定子線棒端部絕緣的薄弱環(huán)節(jié)。每次大修時(shí)用洗滌劑清洗干凈定子線棒上的油污、油垢，防止油污、油垢形成閃絡(luò)小橋。對(duì)已擊穿的線棒，將端頭清理干凈，按絕緣工藝進(jìn)行處理。

　　(2)提高檢修和運(yùn)行管理水平。在安裝和大修中按規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整密封瓦、水封和汽封的間隙，防止運(yùn)行中密封瓦向機(jī)內(nèi)進(jìn)油、進(jìn)水或油中進(jìn)水。擋油板、擋油蓋在安裝時(shí)要仔細(xì)調(diào)整，接口應(yīng)對(duì)齊，限制受油器漏油而流入風(fēng)機(jī)口吹進(jìn)機(jī)內(nèi)。操作油和潤(rùn)滑油必須確保干凈，無(wú)水分和雜質(zhì)。值班人員要加強(qiáng)設(shè)備巡視，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并及時(shí)處理。

　　(3)治理高次諧波，在近區(qū)供電的10kV及35kV輸電線路的母線上加裝阻波器，防止有害諧波侵入變壓器和發(fā)電機(jī)。

　　(4)推廣應(yīng)用在線監(jiān)測(cè)和診斷技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)組定子繞組絕緣監(jiān)測(cè)、端部振動(dòng)監(jiān)測(cè)、機(jī)內(nèi)過(guò)熱監(jiān)測(cè)與診斷、發(fā)電機(jī)進(jìn)油、進(jìn)水監(jiān)測(cè)，保證發(fā)電機(jī)安全可靠運(yùn)行。