مطالعه موردی: استاتور بیش از حد گرم شده است

تنش حرارتی، به ویژه گرمای بیش از حد، عامل اصلی پیری عایق است و بنابراین یکی از دلایل اصلی بسیاری از خرابی های سیم پیچ استاتور است. مثال زیر موردی را توصیف می‌کند که سیم‌پیچ استاتور یک ژنراتور توربین بخار بزرگ برای مدت کوتاهی اما به شدت بیش از حد گرم شده بود و چگونه شرکت برق تصمیم گرفت به کار دستگاه ادامه دهد. مولد توربین بخار 730 مگاوات، 20 کیلو ولت مورد بحث از سال 1972 در خدمت بوده است. این واحد به دلیل سستی ساختاری با ارتعاشات رزونانسی 120 هرتز سیم پیچ انتهایی مواجه شده است. بین سال‌های 1972 و 1988، ژنراتور برای تعمیر آسیب‌های عایق مانند خطاهای اتصال فاز به زمین، بلوک‌های شل و ترک‌های جوش در حلقه‌های نگهدارنده، دچار تعطیلی‌های تعمیر و نگهداری زیادی شد. خوشبختانه هیچ یک از خسارت‌های وارده منجر به ازبین رفتن نشد. ساختار سیم پیچ انتهایی ژنراتور در سال 1989 با ماژول های نگهداری سیم پیچ استاتور Westinghouse بهبود یافت که به طور موثر ساختار سیم پیچ انتهایی را سفت کرد و یکپارچگی عایق ژنراتور را افزایش داد. با این حال، در طول راه اندازی در سال 1993، ژنراتور به دلیل خرابی سیستم خنک کننده خودکار هیدروژنی بسیار داغ شد. دمای سیم پیچ استاتور قبل از کشف خرابی خنک کننده و خاموش شدن سریع ژنراتور به 165 درجه سانتیگراد رسید. گوه‌ها، بلوک‌های پرکننده و اتصالات مهاربندی هر دو استاتور و روتور ذوب شده یا سیاه‌سوخته شده‌اند. با این حال، عایق استاتور ترموپلاستیک کلاس B شکست نخورد. نظر بسیاری از کارشناسان در آن زمان این بود که در صورت راه اندازی مجدد، به احتمال زیاد سیم پیچ استاتور چه در حین راه اندازی مجدد و چه در مدت زمان بسیار کوتاهی از کار می افتد و در عوض باید فوراً بچرخد. اطمینان برای ادامه کار ژنراتور از بین رفت. استاتور و روتور بلافاصله با گوه‌های شکاف و پرکننده‌های جدید مجدداً جوش داده شدند و با رزین جدید رنگ‌آمیزی شدند. با این حال، به دلیل قطعی طولانی مورد نیاز و هزینه بالای یک بازپیچ اضطراری، شرکت کوشید تا قبل از تصمیم گیری در مورد بازگشت فوری استاتور، میزان آسیب سیم پیچ استاتور را تعیین کند.

آزمایش‌های گسترده‌ای مانند ضریب توان، های پات DC، اسکن‌های حرارتی هسته و آزمایش‌های کاوشگر Corona/TVA آفلاین انجام شد. سیم پیچ استاتور در برابر hipot مقاومت کرد اما نشانه هایی از شلی سیم پیچ و تسریع زوال سیم پیچ در تست های FRF ساختاری (تابع پاسخ فرکانس) و ضریب توان را نشان داد. پس از بررسی داده‌های آزمایش‌های عایق استاتور آفلاین، شرکت برق تصمیم گرفت یک سیستم نظارت بر وضعیت آنلاین برای عایق استاتور نصب کند و به کار ژنراتور با همان سیم‌پیچ استاتور ادامه دهد. پس از بررسی داده‌های آزمایش‌های عایق استاتور آفلاین، شرکت برق تصمیم گرفت یک سیستم نظارت بر وضعیت آنلاین برای عایق استاتور نصب کند و به کار ژنراتور با همان سیم‌پیچ استاتور ادامه دهد. این ابزار با موفقیت ژنراتور را مجدداً راه اندازی کرد و شروع به نظارت دقیق بر خوانش های PDA آنلاین برای تشخیص هرگونه نشانه ای از تخریب شدید عایق کرد. سطوح PD به طور نگران کننده ای بالا نبود. این نشان می دهد که سیستم عایق هنوز در وضعیت خوبی قرار داشت، حتی اگر ژنراتور بیش از حد گرم شده بود. اعتماد به ادامه کار ژنراتور دوباره به دست آمد. تخلیه جزئی که در سیکل مثبت (0-180 درجه) موج سینوسی ولتاژ AC ظاهر می شود منفی و آنهایی که در سیکل منفی (180-360 درجه) هستند مثبت نامیده می شوند. این نشانه ای از PD داخلی است که در عایق groundwall رخ می دهد. PD  groundwall داخلی اغلب در داخل عایق ترموپلاستیک که به آرامی تخریب می شود، رخ می دهد، به خصوص اگر بیش از حد گرم شده باشد. گاز هیدروژن تحت فشار با پوشاندن حفره های موجود در مواد عایق، فعالیت PD را کاهش می دهد. روند PDA از سال 1993 تا 1999 ثابت بود و با داده های آزمون ضریب توان سازگار بود. یک قرائت اخیر PDA، که در اوت 1999 گرفته شده است، نشان داده شده است. غلبه پالس منفی در منحنی ها وجود دارد. این نشانه ای از PD داخلی است که نزدیکتر به رابط بین هادی مسی و عایق groundwall رخ می دهد. فعالیت کم PD که در ابتدا توسط سیستم PDA شناسایی شد، از تصمیم شرکت برای ادامه کار ژنراتور با وجود گرم شدن بیش از حد سیم پیچ استاتور پشتیبانی کرد. خوانش مداوم PDA از سال 1993 تا به امروز به این شرکت اعتماد برای ادامه راه اندازی واحد و به حداکثر رساندن طول عمر آن داده است. هزینه اجتناب‌شده ریواندینگ اضطراری میلیون‌ها دلار بود.