關(guān)于大型水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)的絕緣測量問題分析

易浩波

(湖南省電力公司試驗(yàn)研究院，湖南 長沙 410082)

0 引言

由于發(fā)電機(jī)定子線棒采用封閉式循環(huán)水進(jìn)行冷卻，所以對(duì)該類型發(fā)電機(jī)的絕緣檢查必須采用專用的水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)絕緣表進(jìn)行測量。我省內(nèi)各火電廠普遍反映目前使用的水內(nèi)冷搖表存在儀器性能不穩(wěn)定、測量讀數(shù)明顯不合理甚至干脆不能測量的問題，以至于絕緣電阻測量成了現(xiàn)場的一個(gè)難點(diǎn)問題。

筆者通過發(fā)電機(jī)絕緣等值電路及絕緣測量原理闡述了水內(nèi)冷絕緣表的工作原理并對(duì)各種測量問題進(jìn)行解釋，提供解決方案。同時(shí)針對(duì)該類型發(fā)電機(jī)的絕緣特性，提出對(duì)水內(nèi)冷絕緣表校驗(yàn)方法的不足之處為今后的發(fā)電機(jī)絕緣測量具有一定指導(dǎo)性。

1 內(nèi)冷水絕緣表的測量原理

圖1是內(nèi)冷水發(fā)電機(jī)定子絕緣等值電路圖。測量發(fā)電機(jī)定子絕緣電阻即是測量加壓相對(duì)地和其它兩相(接地)的絕緣電阻值，即圖中R1電阻值。

水內(nèi)冷絕緣搖表的測量原理同直流泄漏試驗(yàn)方法相似，只是施加的電壓不高，為2 500 V左右，同時(shí)利用電子方式測量繞組對(duì)地泄漏電流和匯水管處對(duì)地泄漏電流之差值，從而計(jì)算出該電壓下的繞組絕緣值。圖2是水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)高壓直流泄漏試驗(yàn)通用接線方法，圖中匯水管引出后接微安表可以測量消除水阻泄漏后的繞組對(duì)地泄漏電流。在匯水管上施加一直流電位可以補(bǔ)償由于極化電勢對(duì)測量造成的影響。

下圖3中簡要說明了水內(nèi)冷絕緣表的測量接線及計(jì)算原理圖，圖3中的L，G，E端由儀器端子引出，分別連接于發(fā)電機(jī)被測繞組，匯水管引出線和機(jī)座。

如圖3，發(fā)電機(jī)繞組絕緣通過電阻R1來反映，當(dāng)發(fā)電機(jī)定子繞組中加入一電壓時(shí)，R1中流過的電流為IR，R1=U/IR。其中，I1為泄漏電流，將匯水管接到測試儀的屏蔽端后，IR=I-I1，防止簡單利用R=U/I而產(chǎn)生的誤差，校正后R=UR/IR=U/(I-I1)。

圖3 水內(nèi)冷絕緣表測量原理圖

2 內(nèi)冷水絕緣表的校驗(yàn)

一般的絕緣表校驗(yàn)只是檢驗(yàn)L、E端接入不同標(biāo)準(zhǔn)電阻下的測量誤差。但是水內(nèi)冷絕緣表儀器本身必須提供被測量對(duì)象的最低水阻大小，即圖3中的R2和R3允許最低值，如果被測量發(fā)電機(jī)水阻不高即內(nèi)冷水導(dǎo)電率較高的話，會(huì)造成水阻值較低，使得絕緣表的輸出功率受到限制，從而無法準(zhǔn)確地測量發(fā)電機(jī)定子絕緣電阻值，即R1的真值。這跟我們?cè)诂F(xiàn)場測量水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)絕緣電阻遇到情況是一樣的:現(xiàn)場由于水阻低的原因，除了絕緣表的輸出電壓受到限制外，其測量精度將無法滿足要求。以某電廠上海電機(jī)廠生產(chǎn)的600 MW水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)為例;直流耐壓前用某型號(hào)水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)專用絕緣表分別測量三相定子繞組對(duì)地絕緣值為280 MΩ左右，雖然可以滿足加壓要求，但是當(dāng)實(shí)際直流泄漏試驗(yàn)時(shí)加壓到10 kV的時(shí)候，微安表顯示的泄漏電流僅為17 μA，計(jì)算得到絕緣值有588 MΩ左右與測量值相差非常大，有經(jīng)驗(yàn)的高壓試驗(yàn)人員就會(huì)懷疑絕緣表的測量精度達(dá)不到要求。

根據(jù)以上介紹，內(nèi)冷水絕緣表的校驗(yàn)不能跟普通絕緣表一樣，只校驗(yàn)L跟E之間的測量結(jié)果。而是要根據(jù)不同的R2、R3參考值下測量結(jié)果進(jìn)行比較。

根據(jù)圖3水內(nèi)冷絕緣表測量原理圖，我們?cè)谠囼?yàn)室內(nèi)采用大容量陶瓷電阻模擬電阻R2(1 000 W 100 kΩ)和R3(100 W 50 kΩ)，發(fā)電機(jī)線棒絕緣電阻R1用ZX119-8型兆歐表檢定裝置來完成水內(nèi)冷絕緣表的校驗(yàn)，并得到如表1所示的結(jié)果。

表1中的數(shù)據(jù)可以看出:當(dāng)匯水管對(duì)繞組電阻越大時(shí)，輸出高壓越接近試驗(yàn)電壓，即R2越低，儀器受到高壓發(fā)生裝置容量限制其高壓輸出越低;當(dāng)測量大于1 000 MΩ絕緣電阻時(shí)，儀器測量值誤差很大，是小電流情況下測量精度不夠造成的。同時(shí)當(dāng)我們不接入R1和R2時(shí)即R2與R3為∞時(shí)，得到的測量值與被測絕緣電阻值最接近，也就是我們用常用方法得到的絕緣表校驗(yàn)結(jié)果(如下表中的下劃線一行數(shù)據(jù)所示)。

表1 絕緣表校驗(yàn)結(jié)果

3 極化電勢的影響

一般的水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)其匯水管引出端子對(duì)機(jī)座總是有300～400 mV極化電勢，現(xiàn)場直流耐壓試驗(yàn)時(shí)總是用干電池來作為外接的直流電源以消除極化電勢的影響(如圖2所示)。加壓前調(diào)整干電池串聯(lián)電阻器以使得此時(shí)的微安表指針到零位置，這樣能夠通過施加電壓與微安表所指示泄漏電流估算出定子繞組的絕緣值。

如果加壓前不對(duì)極化電勢進(jìn)行補(bǔ)償，這樣使得發(fā)電機(jī)本身泄漏電流與極化電勢產(chǎn)生電流疊加后流過微安表數(shù)值比較大，這樣計(jì)算出的定子繞組絕緣電阻值比實(shí)際值會(huì)相差很大。目前新型的內(nèi)冷水絕緣表具有自動(dòng)消除極化電勢的功能，使用的原理同上述一致;但是如果儀器的自動(dòng)補(bǔ)償回路無法完全補(bǔ)償極化電勢的影響的話，這樣通過儀器計(jì)算出來的發(fā)電機(jī)定子絕緣值必將大大低于實(shí)際發(fā)電機(jī)的絕緣電阻值。因此，當(dāng)發(fā)電機(jī)的極化電勢比較高時(shí)，可以考慮用手動(dòng)方式補(bǔ)償極化電勢方法測量發(fā)電機(jī)絕緣，或者是用圖2所示直流泄漏方法通過調(diào)整補(bǔ)償極化電勢后對(duì)定子繞組施加5 kV電壓并讀取微安表數(shù)值來計(jì)算發(fā)電機(jī)的絕緣電阻。

4 結(jié)語

通過以上的分析與試驗(yàn)，得出發(fā)電機(jī)水內(nèi)冷絕緣表在實(shí)際使用過程中的問題與解決方法;同時(shí)提出水內(nèi)冷絕緣表校驗(yàn)中存在的不足之處，為今后該類型絕緣表的使用和發(fā)電機(jī)的絕緣判斷提供參考。