火花腐蝕對大型電機定子繞組的損壞
火花腐蝕對定子線棒對地絕緣的損壞出現在許多大型電機上，引起過早的失效和重繞。許多這種電機的運行時間不足10年?；鸹ǜg主要由于槽中的定子線棒松動并且線棒半導體漆表面電阻率低引起的。槽中的線棒隨著時間逐漸松動，這與起初安裝的側面填充系統(tǒng)有關。這種側面填充系統(tǒng)不能保持線棒緊固，使得線棒與鐵心之間出現縫隙。在槽部電磁力的作用下，這些氣隙反復開合，產生振動火花以及由火花腐蝕造成的損壞。如果槽中存在間隙，線棒會振動，引起線棒與鐵心之間的間隙反復張開和閉合。間歇性的接觸以及線棒表面電壓的存在造成了火花。圖l顯示了線棒與鐵心之間間歇性地失去接觸所產生的影響。
火花腐蝕造成損壞的速度很快，美國首臺失效的機組僅運行了33000h。一家公司在短短15000h的運行時間內需要重繞所有四臺機組。圖2所示為一根定子線棒側面因火花腐蝕造成嚴重損壞的特寫照片。可以清楚地看到，電弧首先穿透半導電層，然后穿過云母帶。
在這些電機的運行小時數與失效之間存在著某些關系。一個典型的曲線表明了這種關系以及線棒的劣化水平，如圖3所示。該曲線代表著根據40臺發(fā)電機的檢測結果統(tǒng)計出來的運行小時數與損壞之間的關系。
檢查
由于這些發(fā)電機多數運行不到10年就需要重繞，所以大多數的轉子都沒有抽出過。為了在不抽轉子的情況下評價定子繞組的狀態(tài)，可以在鐵心背部通風溝的孔中放人管道鏡來進行檢測。
火花腐蝕與局部放電腐蝕的跡象有明顯的不同?；鸹ǜg在初始階段所造成的損壞表現為成片的暗色坑點(圖4)，隨著火花更深進入對地絕緣，迅速形成很大的電弧陷口。
火花腐蝕可以出現在處于任何電位的線圈上，因為它主要取決于槽中定子線棒的松動程度，并且在較小的程度上取決于半導體層的表面電阻率。
火花腐蝕開始的時候出現在鐵心與線圈表面之間，因此通過管道鏡沿通風溝開口向下看可能看不到早期損壞。然而，隨著情況的發(fā)展，損傷延伸到了通風溝開口處，先是成片的坑點，然后更加嚴重(圖5)。
維修
維修方案有局限性并存在一定的風險。一種是除去上層線棒側面墊條，嘗試換成側面波紋彈簧墊條(俗稱波紋板)。側面波紋彈簧墊條可以穩(wěn)固松動的上層線棒并減小進一步的火花腐蝕。如果在出現重大損壞之前及早實施，可以獲得成功。如果已經造成了許多損壞，更換側面墊條的做法會更加損壞對地絕緣。另一種方案是向鐵心和定子線棒之間已有的氣隙灌注樹脂化合物。樹脂可以加固和限制松動的上層線棒并且填滿已有的氣隙。同樣，這也需要在損壞的早期進行，以減小引起半導體漆接地的機會。這項維修方案常常需要重復進行，不能看作是永久性的修復。
重繞
在檢修中發(fā)現有火花腐蝕損壞的機組目前大多數都在重繞。有的運行時間僅有15000h，所有的都不超過55000h或者10年。重繞必須包括設計方法上的重大改變，以保證定子線棒在槽中保持緊固。我們還知道表面電阻率會隨著時間下降，因此在制造線棒時必須將預期的下降值考慮進去，使表面電阻足夠地高。
這些大型電機的原始設備制造商采用了硬質半導體填充材料。在下線時適當地加入硬質側面墊條會在線棒與鐵心之間產生相對小的氣隙。但是當機組在運行過程中經歷反復的冷熱循環(huán)后，現有的絕緣就會收縮、移動和磨損，使氣隙擴大，從而線棒發(fā)生振動。如圖6所示，半導體側面波紋板使得線棒沿整個槽部緊貼鐵心。
更重要的是，借助于波紋板的彈性作用力，在長期運行中可能出現的槽楔松動由波紋板的伸縮自動補償以保持線棒處在緊固狀態(tài)，可將定子線棒緊緊地固定于槽中許多年。雖然側面波紋板比較昂貴，但因為提高了性能，物有所值。
如果存在氣隙和線棒振動，很低的表面電阻率會導致很大的火花電流，更快地損壞線棒絕緣。隨著長期運行絕緣老化，表面電阻率會下降，因此需要一個最小值。
如果線棒被牢固地壓到鐵心上，正確地接地，沒有振動，表面電阻率的低值并沒有害處。這可以從一臺失效機組的下層線棒的情形中看出，在下層線棒中沒有發(fā)現火花腐蝕造成的損壞。如果表面電阻率低是造成火花腐蝕的初始原因，那么在下層線棒上也會看到損壞。
對于重繞，新的設計應該包括上層和下層半導體側面波紋板，以保持線棒緊緊地固定于槽中(作為防止火花腐蝕的基本措施)。不宜安裝硬質側面墊條或其沒有跟蹤載荷能力的系統(tǒng)，因為這些系統(tǒng)不能很長時間地維持載荷。此外，還應該包括楔下波紋彈簧，以保持線棒緊固。半導體漆與半導體側面波紋板是保持線棒與鐵心貼緊的最佳組合，同時還有助于表面很好地接地。
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