2999072617

4. ANALIZA WYBRANYCH PRZYPADKÓW USZKODZEŃ UZWOJEŃ GENERATORÓW I SILNIKÓW WYSOKIEGO NAPIĘCIA

Analiza uszkodzeń hydrogeneratorów

Są dwie zasadnicze metody oceny kondycji maszyn:

-    na zasadzie „off-line” maszyna jest wyłączona z użytkowania i od właściwego dla niej źródła zasilania,

-    na zasadzie „on- linę” maszyna jest w trakcie eksploatacji.

Próby napięciem zmiennym od 1,3 do 1,75 U_n skracały żywotność maszyn, ale miały tą zaletę, że jednoznacznie weryfikowały zdegradowane nawet częściowo izolacje. Proces starzenia izolacji bitumiczno- mikowej jest dość dobrze znany. Naprzemienne nagrzewanie i stygnięcie maszyny (cykle termiczne) prowadzą do rozwarstwiania struktury taśmy izolacyjnej i rozwoju procesu powstawania stosunkowo dużych nieciągłości izolacji z wieloma niezależnymi miejscami wyładowań. Erozja wyładowcza wywołuje następnie stopniowe zmniejszenie wytrzymałości izolacji, który to proces może być powiązany ze skalą sumarycznej aktywności wyładowczej.

Trudno sobie wyobrazić nowoczesną izolację twardą, epoksydową stojanów generatorów o strukturze jednorodnej bez wtrącin gazowych. Powstają one w procesie polimeryzacji, tak zwanego hartowania wstępnego jak i polimeryzacji żywic termo i chemoutwardzalnych coraz grubszej izolacji głównej żłobkowej i czołowej (co następuje wraz ze wzrostem mocy). Wg autora początek wyładowania we wtrącinach wewnętrznych odbywa się w innych warunkach niż przy szczelinach zewnętrznych izolacji, z uwagi na brak styczności z elektrodą metalową.

Jest jeszcze jedno zagadnienie generacji wyładowań niezupełnych w ąuasi zamkniętym zbiorniku wtrąciny gazowej znajdującej się w zmiennym polu elektrycznym, zwłaszcza w izolacjach żywicznych, w przeciwieństwie do bitumicznych (literatura nie odnosi się do tego zjawiska). Według autora: jeżeli w miarę upływu czasu niewątpliwie powstaje coraz większa temperatura we wtrącinie gazowej, więc podnosi się również, prawie proporcjonalnie do temperatury, ciśnienie. Następuje pewien rodzaj procesu izochorycznego, w którym występują siły van der Waalsa. Asymetria elektryczna cząsteczek we wtrącinie powoduje oddziaływanie orientacyjne i przyciąganie odpowiednio ustawiających się dipoli. Powstaje więc swego rodzaju mechanizm mostkowy zwiększający temperaturę lokalną, a co za tym idzie wzrastające ciśnienie niszczy strukturę ścianek wtrąciny, aż do wyładowania zupełnego włącznie. Wszystkie te oddziaływania składają się na proces starzenia dielektryka, powodując jego degradację.

Aby ograniczyć liczbę awarii maszyn, spowodowanych zwarciami zwojowymi należy zacząć od etapu konstrukcyjno - technologicznego tworzenia dokumentacji. Należy więc między innymi:

-    dobrać odpowiednią twardość miedzi, bowiem zbyt twarda powoduje wyzwalanie się naprężeń kształtowanych przegięć w transpozycji Roebla, przy wyjściu ze żłobka i na główce strefy połączeń czołowych,

-    zaprojektować system usztywnień uzwojenia umożliwiający w miarę swobodny ruch dylatacyjny uzwojenia; nie będzie wtedy pękania izolacji zwojowej z obydwu stron żelaza czynnego,

-    ściśle kontrolować założone tolerancje od momentu przeciągania lub walcowania drutu poprzez wszystkie procedury wykonywania uzwojeń. Załóżmy, np. że nie zanotowano wymiaru przekroju boku cewki po hartowaniu wstępnym. Może wówczas nastąpić zbyt duży nacisk lokalny na prasowanej izolacji głównej i wojowej. Istnieją specjalne przyrządy pneumatyczne określające grubość izolacji w trakcie taśmowania ręcznego lub maszynowego i należy je wykorzystywać.

-    nie dopuszczać do przegrzania izolacji zwojowej [Fot. 1.2] w trakcie produkcji (polimeryzacji lakieru) jak i w czasie eksploatacji; zbyt częste przeciążanie lub przeciążanie długotrwałe ponad dopuszczalne prowadzą w pierwszym rzędzie do przegrzania izolacji elementarnych przewodów stratami mocy, proporcjonalnymi do kwadratu prądu,

-    chronić izolację przed wilgocią; po dłuższym okresie eksploatacji izolacja główna i zwojowa staje się krucha i niejednolita, w pęknięcia i pory izolacji wnika wilgoć, która zmniejsza jej wytrzymałość elektryczną.

Po zlokalizowaniu zwarć zwojowych w trakcie uzwajania lub ujawnieniu się przegrzania lokalnego w eksploatacji możliwa jest wymiana częściowa uzwojeń, bez konieczności przezwajania całego stojana, jeżeli uzwojenie jest w wykonaniu prętowym.

Uszkodzenia hydrogeneratora 26,1MW [E98]

Krater, widoczny na fot. 4.1 nie mógł powstać w wyniku próby napięciowej, bowiem widać było stopioną miedź w postaci sklejonych perełek, a na ścianach rdzenia żłobka nie występowały uszkodzenia. Jest to więc wynik działania znacznego prądu, nie napięcia probierczego. Lokalna temperatura w tym miejscu musiała mieć wartość ok. 800°C. Poprzednie badania diagnostyczne metodą zastosowaną przez Instytut, wg autora niestety nie doprowadziły do wykrycia tego słabego miejsca, co można zaliczyć do wad tej metody. Wydaje się, że badania metodą napięcia stałego stosowane w kraju [L24], dały by wynik negatywny znacznie wcześniej, eliminując powstałe nieświadomie ryzyko eksploatacyjne.

6