錦屏二級(jí)水電站1#機(jī)定子繞組整體交流耐壓試驗(yàn)

陳 煒

(二灘水電開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司，四川 成都 610051)

四川雅礱江錦屏二級(jí)水電站共裝設(shè)8臺(tái)立軸混流式水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量4 800 MW，單機(jī)容量600 MW，是世界上同類型機(jī)組同等容量下水頭最高(額定水頭288 m)的水輪發(fā)電機(jī)組。發(fā)電機(jī)設(shè)備由天津阿爾斯通水電設(shè)備有限公司(ALSTOM)制造，定子繞組雙層布置，采用條式波繞組、三相六支路并聯(lián)、“Y”形連接接線方式。線棒在槽內(nèi)部分經(jīng)羅貝爾編織換位而成，線棒為VPI真空壓力浸漬成形，接頭采用銀焊。定子下線工藝采用阿爾斯通總公司的絕緣規(guī)范、制造工藝和質(zhì)檢標(biāo)準(zhǔn)。錦屏二級(jí)水電站發(fā)電廠房為地下廠房，定子在機(jī)坑內(nèi)進(jìn)行下線施工和定子繞組整體交流耐壓試驗(yàn)。筆者對(duì)1#機(jī)定子繞組整體交流耐壓試驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行了介紹，供同仁借鑒與參考。

1 發(fā)電機(jī)主要參數(shù)

錦屏二級(jí)水電站發(fā)電機(jī)定子主要參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 錦屏二級(jí)水電站發(fā)電機(jī)定子主要參數(shù)表

2 定子繞組整體交流耐壓試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)項(xiàng)目及標(biāo)準(zhǔn)

2.1.1 定子繞組絕緣電阻、吸收比和極化指數(shù)試驗(yàn)

(1)試驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

檢驗(yàn)定子繞組絕緣局部或整體受潮的程度和臟污，以及定子繞組絕緣的其它缺陷。

(2)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

絕緣電阻:≥2.61 MΩ(換算到100℃);

吸收比:≥1.6;

極化指數(shù):≥2;

平衡系數(shù):≤2。

2.1.2 定子繞組交流耐壓試驗(yàn)

(1)試驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

檢驗(yàn)發(fā)電機(jī)絕緣的耐電強(qiáng)度、機(jī)組絕緣以及承受過(guò)電壓侵襲的能力。

(2)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

試驗(yàn)電壓為43 kV，歷時(shí)1 min。試驗(yàn)過(guò)程中，觀察定子繞組端部在1.1倍(22 kV)線電壓下應(yīng)無(wú)明顯的電暈亮點(diǎn)和閃絡(luò)。

2.2 試驗(yàn)成果及分析

2.2.1 定子繞組交流耐壓試驗(yàn)前的絕緣電阻、吸收比和極化指數(shù)試驗(yàn)

由于試驗(yàn)容量大，測(cè)量時(shí)采用電動(dòng)兆歐表。試驗(yàn)時(shí)每相分別進(jìn)行，對(duì)全部測(cè)溫電阻及非試驗(yàn)相可靠接地。

定子繞組交流耐壓試驗(yàn)前絕緣電阻(吸收比、極化指數(shù))實(shí)測(cè)結(jié)果(實(shí)測(cè)溫度:22℃)及換算后分析比較情況見(jiàn)表2。

由表2可見(jiàn):定子繞組交流耐壓前60 s實(shí)測(cè)絕緣電阻值換算到100℃時(shí)的值三相均為7.67 MΩ，滿足設(shè)計(jì)≥2.61 MΩ的要求;吸收比最小值為8.57，滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范≥1.6的要求;極化指數(shù)最小值為3.33，滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)≥2的要求;平衡系數(shù)為0，滿足設(shè)計(jì)≤2的要求。故定子繞組的絕緣情況滿足進(jìn)行定子整體交流耐壓的要求，可以進(jìn)行定子耐壓試驗(yàn)。

表2 耐壓前各項(xiàng)參數(shù)檢查表 /MΩ

2.2.2 定子繞組交流耐壓試驗(yàn)

當(dāng)對(duì)一相定子繞組進(jìn)行耐壓時(shí)，不參加試驗(yàn)的繞組、測(cè)溫電阻和機(jī)殼等需可靠接地。試驗(yàn)前，試驗(yàn)電壓控制回路進(jìn)行過(guò)電壓及過(guò)電流整定。零起升壓至110%額定線電壓(22 kV)，在黑暗狀態(tài)下觀察定子繞組端部無(wú)明顯的電暈亮點(diǎn)和閃絡(luò);逐步升壓，直到電暈出現(xiàn)，記錄起暈電壓。當(dāng)試驗(yàn)電壓升至43 kV時(shí)，歷時(shí)1 min，無(wú)任何異常，試驗(yàn)通過(guò)。試驗(yàn)接線見(jiàn)圖1。

(1)試驗(yàn)前試驗(yàn)設(shè)備容量計(jì)算。定子每相對(duì)地電容值(設(shè)計(jì)值):

電容電流:

試驗(yàn)設(shè)備輸入功率:

試驗(yàn)設(shè)備輸入電流:

(2)試驗(yàn)設(shè)備。

串聯(lián)諧振試驗(yàn)變壓器:

型號(hào):CHX(I)－L1650/55，1臺(tái)(套);

2 500 V電動(dòng)兆歐表:型號(hào):ZC48－1，1臺(tái);

交直流分壓器:SGB—100 A，1臺(tái);

數(shù)字秒表:1只;

溫濕度計(jì):1只。

圖1 試驗(yàn)接線圖

(3)第一相(C相)交流耐壓試驗(yàn)中途終止情況簡(jiǎn)析。

在進(jìn)行第一相(C相)交流耐壓試驗(yàn)時(shí)，當(dāng)試驗(yàn)電壓加升到35 kV時(shí)，定子中性點(diǎn)銅環(huán)引出線出現(xiàn)急劇的爬、放電現(xiàn)象。試驗(yàn)及時(shí)終止，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)中性點(diǎn)引出線在與中性點(diǎn)支架環(huán)氧玻璃布板接觸的部位有一個(gè)明顯的擊穿點(diǎn)。經(jīng)仔細(xì)分析，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)施工對(duì)設(shè)計(jì)意圖存在理解偏差。根據(jù)“支板”部件圖，要求在中性點(diǎn)支架環(huán)氧玻璃布板的“……范圍內(nèi)(兩面)及孔(出線孔)內(nèi)表面涂LL16防暈漆一層?！?。而在《定子繞組安裝說(shuō)明書》中多處提及“根據(jù)圖紙對(duì)繞組伸出端噴涂必要的電暈保護(hù)漆”，故部件圖和說(shuō)明書的技術(shù)要求存在偏差。因此，現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)將中性點(diǎn)引出線、中性點(diǎn)支架環(huán)氧玻璃布板兩面及環(huán)氧玻璃布板出線孔內(nèi)表面均涂刷了一層LL16防暈漆，從而導(dǎo)致在主引出線加壓時(shí)，中性點(diǎn)引出線通過(guò)LL16發(fā)生放電擊穿現(xiàn)象。

根據(jù)上述檢查、分析，現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)對(duì)所有分支中性點(diǎn)引出部位環(huán)氧玻璃布板的兩面及其出線孔內(nèi)表面、環(huán)氧玻璃布板和中性點(diǎn)裸露聯(lián)端子之間中性點(diǎn)引出線上涂刷的LL16防暈漆及C相中性點(diǎn)引出線上的放電擊穿點(diǎn)進(jìn)行了徹底清理和處理，再次重新加壓，C相加壓到43 kV，歷時(shí)1 min，順利通過(guò)。B相、A相也順利一次性通過(guò)交流耐壓試驗(yàn)。

(4)定子繞組交流耐壓試驗(yàn)實(shí)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 定子繞組交流耐壓試驗(yàn)實(shí)測(cè)結(jié)果表

(5)由表3可見(jiàn):定子繞組交流耐壓過(guò)程中，單相最低起暈電壓為29 kV，符合設(shè)計(jì)＞22 kV的要求。1#機(jī)定子繞組三相均在43 kV試驗(yàn)電壓下歷時(shí)1 min耐壓通過(guò)。因此，定子繞組的整體交流耐壓試驗(yàn)合格。2.2.3 定子繞組交流耐壓試驗(yàn)后絕緣電阻、吸收比和極化指數(shù)試驗(yàn)

定子繞組交流耐壓試驗(yàn)后絕緣電阻(吸收比、極化指數(shù))實(shí)測(cè)結(jié)果(實(shí)測(cè)溫度:22℃)及換算后分析比較情況見(jiàn)表4:

表4 耐壓試驗(yàn)后各項(xiàng)參數(shù)表 /MΩ

由表4可見(jiàn):定子繞組交流耐壓后60 s實(shí)測(cè)絕緣電阻值換算到100℃的值三相均為7.67 MΩ，滿足設(shè)計(jì)≥2.61 MΩ的要求;吸收比最小值為8.57，滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范≥1.6的要求;極化指數(shù)最小值為3，滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)≥2的要求;平衡系數(shù)為0，滿足設(shè)計(jì)≤2的要求。因此，定子繞組交流耐壓試驗(yàn)后絕緣情況良好。

3 試驗(yàn)總結(jié)和改進(jìn)

LL16漆是一種高電阻防暈保護(hù)漆，ALSTOM工藝要求定子裝配主引出線和中性點(diǎn)引出線絕緣支板、銅環(huán)支架絕緣墊塊均涂覆一層LL16漆，形成一種全防暈結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可使定子整個(gè)端部的電位趨于平衡，以減小機(jī)組運(yùn)行中電暈現(xiàn)象的產(chǎn)生。但是，由于中性點(diǎn)端部與支架環(huán)氧玻璃布板之間的電氣距離偏小，現(xiàn)場(chǎng)施工將中性點(diǎn)引出線、中性點(diǎn)支架環(huán)氧玻璃布板兩面及環(huán)氧玻璃布板出線孔內(nèi)表面均涂刷了一層LL16漆，導(dǎo)致在主引出線加壓時(shí)中性點(diǎn)引出線通過(guò)LL16發(fā)生放電擊穿現(xiàn)象。

ALSTOM主設(shè)、絕緣專家通過(guò)對(duì)定子整體交流耐壓試驗(yàn)的電暈電壓、極化指數(shù)等參數(shù)進(jìn)行分析后明確離中性點(diǎn)端子100 mm的引出線絕緣表面(包括中性點(diǎn)支架環(huán)氧玻璃布板表面)不再涂刷LL16漆。

4 主要工藝特點(diǎn)

錦屏二級(jí)水電站發(fā)電機(jī)定子繞組采用的防暈絕緣處理均是在下層線棒引出端、端箍、上層線棒引出端、跨接線、引線頭、銅環(huán)引線接頭處，包括支撐墊塊、斜邊墊塊(及其適形氈)完成絕緣包扎且固化后的絕緣表面涂刷一層高電阻防暈保護(hù)漆LL16。這是與國(guó)內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)定子下線絕緣工藝相比較為突出的地方。國(guó)內(nèi)同類型機(jī)組定子下線過(guò)程中，大都是在各部進(jìn)行絕緣包扎時(shí)每層絕緣包扎的表面涂刷高電阻防暈漆，而在防止電暈的產(chǎn)生和影響的同等要求下，結(jié)合絕緣材料的優(yōu)越性，法國(guó)阿爾斯通公司的絕緣工藝具有明顯的省工、省時(shí)、高效的優(yōu)點(diǎn)。

5 結(jié)語(yǔ)

錦屏二級(jí)水電站1#機(jī)組發(fā)電機(jī)定子在安裝間完成機(jī)座組裝、鐵芯疊壓和鐵芯損耗試驗(yàn)后吊入機(jī)坑進(jìn)行定子下線施工，并于2012年3月15日一次性整體通過(guò)交流耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果優(yōu)于廠家標(biāo)準(zhǔn)。該機(jī)組定子下線的完成，為后續(xù)同類型機(jī)組定子下線工作提供了成功的范例和寶貴的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)也為其它類型機(jī)組的制造工藝、下線工作提供了指導(dǎo)性技術(shù)。