浅谈蜀河水电站发电机竖井母排绝缘夹件技术改造

浅谈蜀河水电站发电机竖井母排绝缘夹件技术改造

李延春

（大唐蜀河水力发电厂陕西旬阳725721）

摘要：蜀河水力发电厂机组结构形式为灯泡贯流式机组，灯泡头内部空间为密闭空间，发电机主要设备出口母排垂直布置于灯泡头竖井处，受灯泡贯流式机组形式所限，灯泡头内排风不畅，导致发电机出口竖井段母排绝缘夹件极易受潮、结露，严重时绝缘夹件发生污闪故障直接导致发电机定子接地事故，该厂及时成立技术攻关小组，对此故障问题进行技术改造工作，并于2015年例行小修期间对六台发电机组竖井段母排绝缘件技术改造工作。笔者曾参加和负责了拦污栅技术改造的方案讨论及具体施工等工作，体会颇深。现整理成文，以求和同行们共同探讨，为今后此类改造提供借鉴意义。

关键词：灯泡贯流式机组绝缘夹件技术改造

1．工程概况

蜀河水电站位于陕西省旬阳县境内的汉江上游干流上，坝址在旬阳县蜀河镇上游约1km处，距旬阳县城51km，距上游已建的安康水电站约120km，距下游已建的丹江口水电站约200km，是汉江上游梯级开发规划中的第六个梯级电站，是陕西汉江投资开发有限公司开发建设的第二个水电站。

蜀河水电站工程的主要任务是发电，并兼顾航运等。主要承担陕西电网的调峰、调频以及事故备用等任务。工程规模为二等大（2）型，电站开发主要任务为发电，兼顾航运。水库正常蓄水位217.30m，死水位215.00m，正常蓄水位以下库容1.76亿m3，调节库容为0.24亿m3，水库具有日调节性能。电站装机容量270MW，安装6台45MW贯流机组，保证出力57.4MW，多年平均发电量9.53亿kW.h，年利用小时3530h。

蜀河水电站厂房为河床式地面厂房。主厂房长108.5m，宽21m，地面高程为189.70m。安装间设在主厂房左侧，长37m，宽21m，地面高程为230.15m。主厂房下游侧设有尾水副厂房。主厂房内安装有6台灯泡式水轮发电机组，发电机主引出线、中性点引出线由发电机进人孔引出。各机组的发电机出口断路器柜、电压互感器柜、电流互感器柜等所有高压开关柜均布置在尾水副厂房230.15m层的发电机电压配电装置室内。

2．原发电机竖井母排绝缘夹件设计安装情况

蜀河水电站发电机电压设备包括发电机主引出线电缆和共箱母线、发电机出口断路器、电压互感器及避雷器、电流互感器等组成，由西北勘测设计研究院设计，水电十局安装，调试。发电机主引出线设备出口母排垂直布置于灯泡头竖井处，受灯泡贯流式机组形式所限，技术供水室以下竖井段为密闭空间，空气不流通，环境湿度较大，导致发电机出口竖井段母排绝缘夹件极易受潮、结露，严重时绝缘夹件发生污闪故障直接导致发电机定子接地事故的发生。

3.复合绝缘子材质憎水性能

复合绝缘子，或称有机绝缘子，最早采用环氧树脂作为绝缘材料制成了供室内使用的绝缘子，但由于其户外耐老化性能差、容易失效，未能实现户外应用。有机聚合物材料由于其稳定的共价键结构，其绝缘性能优异，此外还具有很低的表面能，从而保证绝缘子在潮湿环境下仍具有优异的绝缘性能。目前市面上常见的复合绝缘子主要由使用环氧树脂与硅橡胶作为其绝缘材料。

当复合绝缘子在线运行一段时间后，由于放电或是污物的作用，其疏水性会出现下降。但不同于其他绝缘子，复合性绝缘子的疏水性在一定条件下会部分或完全得到恢复。极性基团定向理论认为在发生轻微表面氧化的硅橡胶部分，原有分子链中的极性基团会重新定向，形成由表面指向基体的定向基团从而抵消了氧化造成的疏水性能的损失。而目前得到普遍承认的低分子量硅胶迁移理论则认为疏水小分子原本存在的以及由于老化生成的低分子量硅油向材料表面，尤其是那些丧失了疏水性能的表面的迁移是绝缘子表面疏水性恢复的主要原因。这些低分子量硅油的主要组成部分据信为环状结构的低聚物其分子结构通式为[（CH3）SiO]n，其中n=4～9。此外也有部分线状低聚物发挥了作用。

4.技术改造方案及实施过程

4.1技术改造方案

为满足实际发电运行需要，现对发电机竖井段母排绝缘夹件进行下改造：

1）将原环氧树脂材质绝缘夹件更换为复合绝缘子材质绝缘夹江，使其充分利用复合绝缘材料的憎水性，提高竖井段母排的绝缘水平；

2）将原绝缘夹件固定螺杆进行重新设计，需用复合绝缘材料将螺杆包围；

3）在绝缘件两块合缝处、母排与母排间，母排与固定螺杆间增加一个Φ20孔，从而破坏绝缘件中间缝隙的毛细结露现象，解决放电隐患；

4）新设计、安装的竖井段母排绝缘件及其固定螺杆几何尺寸与原拆除绝缘件及固定螺杆相同，具有与其他机组的互换性。

4.2具体施工过程

由于保证机组的安全稳定运行，生产厂家及时制作改造后的复合绝缘子材质绝缘夹件，于2015年11月至2016年4月，利用机组大、小修机会，分别对六台发电机组绝缘夹件分别进行了更换。

在工程施工过程中，施工及业主单位人员同心协力、紧盯进度、牢控环节，及时协调解决施工中遇到的各种困难，抓好现场安全，把好质量关。施工单位参加人员加班加点，克服场灯泡头竖井空间狭小、高空作业及工作量大等难题。通过大家共同努力，最终圆满、安全的完成了六台机组竖井段绝缘夹件技改、更换工程。

5．技术改造效果

目前，结合2015年机组例行大、小修工作，将竖井段固定母排的绝缘夹板更换成复合绝缘子材质绝缘材料，更换后在很大程度上解决了机组竖井段母排结露、受潮的现象，减少人身触电风险，减少了设备故障风险。日常巡检时未发现异常和结露、受潮现象，运行状况良好，表明绝缘夹件技术改造成功，为机组安全运行提供了可靠保证。

6．结束语

蜀河水电站为大型灯泡贯流式电站，设计及运行复杂，无成熟经验依照设计，竖井段母排按照常规经验设计和制造，曾多次出现过污闪故障而导致发电机定子接地事故，该厂及时成立技术攻关小组，进行设计方案讨论和采取了一系列的技术措施，对六台机组竖井段母排绝缘夹件进行了技术改造，有效的解决了竖井段母排绝缘夹件污闪故障问题，通过本次改造，至今运行良好，为今后解决类似工程问题提供了一定的借鉴作用。此类问题应引起有关水电电气工程设计人员的高度重视，以免类似现象的再次发生，最大限度地保证机组的安全稳定运行。