白石窯水電廠位于北江干流英德市望埠鎮(zhèn)境內(nèi)，是北江干流梯級開發(fā)的第二級，為日調(diào)節(jié)電廠，裝有四臺燈泡貫流機組，機組采用擴大單元接線。單機容量18MW，設(shè)計水頭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，導線為MYSRE-1雙玻璃絲包聚酰亞胺扁銅線繞成，F(xiàn)級絕緣。定子端部為高阻半導體玻璃絲帶包扎，導入絕緣盒，注入環(huán)氧樹脂進行熱固化處理成型。四臺機組分別于1997年4、11月、1998年8月、1999年2月相繼并網(wǎng)投入運行。投產(chǎn)幾年后，四臺發(fā)電機定子端部絕緣盒發(fā)生了不同程度的破裂，還發(fā)生過兩次線棒絕緣擊穿短路事故。

    2 定子端部破裂情況

　　1號水輪發(fā)電機縱差、橫差和轉(zhuǎn)子一點接地保護動作，機組突然甩負荷，出線真空開關(guān)、滅磁開關(guān)、勵磁開關(guān)相繼跳閘，值班員下燈泡頭觀察，發(fā)現(xiàn)煙霧很大。試驗人員搖測定子絕緣電阻為零，進入轉(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)過對線棒燒傷痕跡和絕緣表面氧化物徹底打磨干凈，用棉布蘸酒精進行清理，重新包上高阻半導體玻璃絲帶，套上新的絕緣盒，并在絕緣盒朝上開一個大孔，以方便灌注環(huán)氧樹脂，朝里端開口用膩子仔細封堵嚴，以防膠體流出，然后從上端開孔處慢慢注入環(huán)氧樹脂。處理后測得絕緣電阻為4.17MΩ,吸收比1.8。 

　　4號水輪發(fā)電機開機并網(wǎng)后，負荷增至18MW時，出現(xiàn)發(fā)電機差動信號繼電器動作，4號機電氣事故停機，后經(jīng)相關(guān)技術(shù)人員試驗檢查發(fā)現(xiàn)4號機上游側(cè)定子線圈端部有兩個絕緣盒明顯擊穿，并按上述方法作了同樣處理。

　　發(fā)生過兩次類似事故，開始意識到問題的嚴重性，遂組織技術(shù)人員對四臺發(fā)電機定了端部絕緣盒進行全面檢查，檢查發(fā)現(xiàn)1、4號機定子端部絕緣盒有95%已破裂，2、3號機定子端部絕緣盒有50%已破裂，還發(fā)現(xiàn)3號機有兩根槽楔已掉落，4號機轉(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)電機定子端部絕緣盒運行了四、五年就發(fā)生了嚴重的破裂現(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；采用的絕緣盒質(zhì)量欠佳，表面凹陷，導入線棒端部時需橇開口用錘子敲進去，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，進行強行風干后易出現(xiàn)縫隙或分層，又未進行第二次澆注，成為端部絕緣的另一絕緣弱點。白石窯水電廠因其庫容小，在清遠地區(qū)擔負著日調(diào)峰作用，當發(fā)電機頻繁開停機時，引起機組振動、沖擊，及操作過電壓，強大的電動力造成繞組振動導致綁繩開斷，溫度升高使其膨脹，從而使絕緣盒破裂。1號機發(fā)生的定子絕緣擊穿事故原因是該機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，導致絕緣破壞，發(fā)生對地（外殼）放電擊穿。

　　(2)運行條件、環(huán)境的影響。機組在不良環(huán)境條件下運行會加速定子主絕緣的老化。燈泡式貫流機組是整座機組安裝在離上游水面下20多m處，開機時發(fā)電機內(nèi)外溫差較大，定子內(nèi)部空氣濕度大，發(fā)電機內(nèi)部容易結(jié)露，停機后使發(fā)電機定、轉(zhuǎn)子受潮（冬天更為嚴重），從而降低了定、轉(zhuǎn)子的絕緣強度。再開機時會使定子線棒接頭產(chǎn)生局部過熱現(xiàn)象，線棒絕緣盒容易破裂。燈泡式貫流機組內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為緊湊，發(fā)電機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)常因振動造成油管破裂、軸承磨損而漏油或噴油，主軸密封有時漏水過大，油和水通過隔板進入發(fā)電機，在密閉式水循環(huán)風冷卻風機和轉(zhuǎn)動的發(fā)電機轉(zhuǎn)子的作用下，油和水形成油水霧氣，機內(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容小，參與地區(qū)電網(wǎng)日調(diào)峰填谷，機組負荷經(jīng)常受限制，為少棄水量多發(fā)電，提高電廠的經(jīng)濟效益，引進外資辦廠消耗多余電量，其中引進的三家煉鋼廠開爐時產(chǎn)生的高次諧波對機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。高次諧波還會引起機組振動加劇甚至引起共振。由附加損耗引起的發(fā)熱和振動，造成線棒與絕緣盒之間的填充料加速老化和松動，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、空氣濕度過大、漏油、振動等缺陷，是誘發(fā)和擴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)燈泡貫流機組的特點，為了提高定子線棒的絕緣強度及最大限度地延長機組使用壽命，保證機組的安全穩(wěn)定運行，我廠采用以下措施改善機組的運行條件和運行環(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。對已擊穿的線棒，將端頭清理干凈，按絕緣工藝進行處理。

　　(2)提高檢修和運行管理水平。在安裝和大修中按規(guī)定標準調(diào)整密封瓦、水封和汽封的間隙，防止運行中密封瓦向機內(nèi)進油、進水或油中進水。擋油板、擋油蓋在安裝時要仔細調(diào)整，接口應(yīng)對齊，限制受油器漏油而流入風機口吹進機內(nèi)。操作油和潤滑油必須確保干凈，無水分和雜質(zhì)。值班人員要加強設(shè)備巡視，及時發(fā)現(xiàn)問題并及時處理。

　　(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。

　　(4)推廣應(yīng)用在線監(jiān)測和診斷技術(shù)，實現(xiàn)對機組定子繞組絕緣監(jiān)測、端部振動監(jiān)測、機內(nèi)過熱監(jiān)測與診斷、發(fā)電機進油、進水監(jiān)測，保證發(fā)電機安全可靠運行。