吳良宇， 徐川江， 季煒理， 王浩男， 仝 超

(江蘇省駱運水利工程管理處， 江蘇 宿遷 223800)

1 概述

江蘇省皂河抽水站(以下簡稱皂河站)是江蘇江水北調(diào)第六梯級泵站，也是我國南水北調(diào)東線工程的第六梯級泵站之一，安裝2臺6HL-70型立式全調(diào)節(jié)混流泵，單機流量為100 m3/s，是亞洲單機流量最大的混流泵，被稱為“亞洲第一泵”，配用TL7000-80/7400型立式同步電動機，額定電壓10 kV，極數(shù)為80極，定子繞組接線方式為雙Y型。

2 處理過程

2.1 存在問題

2020年11月27日1#機組停止運行，12月7日全站停運，圓滿完成全年抗旱翻水任務(wù)進(jìn)入設(shè)備保養(yǎng)階段。2020年12月22日，在對1#主機定子線圈進(jìn)行泄漏電流和直流耐壓試驗時發(fā)現(xiàn)A相定子線圈升至8 kV時有放電聲，立即停止試驗。經(jīng)過排查，初步鎖定放電位置，最終查明泄漏點在主機定子西部線圈上端頭，該處有明顯可見的絕緣損傷。

2.2 方案確定

經(jīng)過查閱最近幾年的1#主電機預(yù)防性試驗數(shù)據(jù)和運行數(shù)據(jù)，雖然歷次直流電阻、絕緣電阻、泄漏電流和直流耐壓均為合格，主機組也能正常運行，但是本次發(fā)現(xiàn)的線圈絕緣損傷如果不處理將會發(fā)展成為故障，后果將佷嚴(yán)重，應(yīng)將問題消滅在萌芽狀態(tài)，立即處理。

方案一：更換損傷的線圈

此方案是將電機轉(zhuǎn)子吊出，拆除損傷的線圈，并將預(yù)先制作好的合格線圈嵌入，重新連接后現(xiàn)場進(jìn)行絕緣處理。此方案優(yōu)點是處理后電機線圈各項參數(shù)和原來一樣。

缺點是要拆除葉片調(diào)節(jié)機構(gòu)、滑環(huán)室、電機蓋板等部件，并拆除電機和水泵大軸連接，后期安裝時還要對葉片間隙、同心和擺度等參數(shù)重新測量和調(diào)整。

此方案施工難度大、周期最長，投資也最大。

方案二：現(xiàn)場絕緣修復(fù)

此方案的優(yōu)點是不需要動電機任何部位，理想情況下修復(fù)后的線圈基本能恢復(fù)如初，能保證線圈絕緣性能良好，不影響電機任何電氣性能。

此方案的缺點是人工操作難度大，需要操作者耐心細(xì)致一點點將原損傷處的絕緣剝掉，再重新包絕緣，包好絕緣烘干固化好再刷絕緣漆處理，線圈修復(fù)后能否通過電氣試驗存在一定風(fēng)險。

此方案工期需要10 d左右。

方案三：“丟線圈”法

此方案是將缺陷線圈丟掉，端部連線進(jìn)行改接。

此方案的優(yōu)點是操作方便，只需將端部接線剪開，將缺陷線圈丟掉，其他正常線圈進(jìn)行重新接線，然后焊接頭，再進(jìn)行絕緣處理。 此方案工期需要5 d左右，投資最少。

此方案的缺點是需要改動線圈端部接線，此相直流電阻略微減小(相對其他2相減小1/170左右)，對運行時的每相電流值有影響。

結(jié)合投資和工期情況，再加上定子線圈損傷處剛好處在定子端部靠近鐵芯位置，有轉(zhuǎn)子磁極鐵芯遮擋，再加上線圈匝間距離很近，幾乎無操作空間，遂決定選用方案三。此方案在泵站和發(fā)電廠均有成功實施的先例[1-3]，不同之處在于資料所見的線圈絕緣損傷多是故障導(dǎo)致的，而皂河站的是預(yù)防性試驗時發(fā)現(xiàn)的，未發(fā)展成故障。

2.3 處理過程

先進(jìn)行檢查除塵，拆除電機蓋板，對定轉(zhuǎn)子進(jìn)行除塵，清理機坑，檢查電機空氣間隙，詳細(xì)檢查定子和轉(zhuǎn)子，重點是定子線圈端部，再未發(fā)現(xiàn)線圈絕緣損傷情況。

(1) 斷開連接。斷開絕緣損傷線圈與同組其他線圈的連接線，再對定子線圈A相進(jìn)行絕緣電阻和泄漏電流和直流耐壓試驗，試驗結(jié)果滿足規(guī)程要求。

(2) 絕緣處理。將絕緣損傷的線圈丟掉，重新連接A相其他線圈，并嚴(yán)格按照施工手冊和電機線圈現(xiàn)場裝配及絕緣處理[4]的要求進(jìn)行接線和絕緣處理。

(3) 線圈烘干。對定子繞組通入直流電流進(jìn)行24 h的線圈排潮處理，在A相新連接部位增加取暖器局部加熱，電流從200 A逐漸增加至385 A，線圈溫度緩慢上升，從13℃逐漸升高至90℃，保溫時間為20～24 h。

(4) 淋漆固化。待24 h線圈排潮處理結(jié)束后，使用絕緣漆(F51型號F級)涂刷定子線圈重新連接部位，同時繼續(xù)使用線圈排潮處理的方法進(jìn)行油漆烘干固化。

至2021年1月4日24時，烘干固化完成，線圈絕緣處理結(jié)束，停止加熱，待線圈冷卻后進(jìn)行電氣試驗。整個過程前后歷時7 d時間。

需要注意的是，在線圈清潔和絕緣處理過程中使用到無水酒精，現(xiàn)場杜絕一切火源和抽煙、打電話等危險行為。線圈連接、線圈烘干和淋漆固化階段要安排人員24 h值班，密切關(guān)注氣焊現(xiàn)場及烘干時線圈各部位溫度，防止定子線圈過熱、取暖器故障等引起的事故，并在現(xiàn)場配備滅火器。

3 改造后的效果分析

2021年1月5日，對處理后的定子線圈進(jìn)行試驗，試驗結(jié)果見表1，從表1可知絕緣電阻和吸收比合格，泄漏電流和直流耐壓合格，直流電阻相間最大差值為3.2 mΩ(1.5%)，滿足規(guī)程要求的直流電阻相互差別不應(yīng)超過最小值的2%的要求。

1月8日進(jìn)行1#機組帶電試運行，整個過程機組運行平穩(wěn)，聲音均勻。運行時噪聲最大值為87 dB，振動最大值為9 μm，測值見表2。

表2 試運行噪聲和振動測量結(jié)果

5月17日至8月1日進(jìn)行補水和排澇運行，部分運行數(shù)據(jù)見表3，從中可知在不同功率下A相定子電流稍大于B相和C相電流，其差值在6～9 A之間，三相不平衡程度滿載時為1.4%，輕載時最大為4.4%，符合《泵站運行規(guī)程》(DB32T 1360—2009)的要求(主電機三相不平衡程度滿載時最大允許值為15%，輕載時任何一相電流未超過額定數(shù)值時，不平衡的最大允許值為10%)。

表3 1#機組運行數(shù)據(jù)

4 結(jié)論及建議

皂河站主電機由于不明原因作用造成A相繞組其中一匝線圈絕緣損傷，經(jīng)“丟線圈”處理后，經(jīng)過試運行和正常運行，機組運行情況良好，各項測值均滿足要求。

在實際運行和維護(hù)時建議做好以下幾點：

(1) 電機啟動前，要對電機的空氣間隙進(jìn)行檢查，以防異物落入空氣間隙，并進(jìn)行絕緣電阻測試。

(2) 根據(jù)規(guī)程[5]規(guī)定，交流電動機定子線圈泄漏電流與直流耐壓試驗只是在大修時和更換線圈后進(jìn)行，但是皂河站這樣線圈絕緣損傷程度小，額定電壓下還能正常運行的隱患不能被發(fā)現(xiàn)，間隔2至3年做一次還是必要的。

(3) 丟線圈作為應(yīng)急處理措施，在條件具備時要將丟的線圈進(jìn)行恢復(fù)。