錦屏二級(jí)水電站發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)引出線放電原因淺析及處理

郭大奎，李尹光，王 賀

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錦屏二級(jí)水電站發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)引出線放電原因淺析及處理

郭大奎，李尹光，王 賀

（雅礱江流域水電開(kāi)發(fā)有限公司錦屏水力發(fā)電廠，四川西昌 615000）

錦屏二級(jí)水電站發(fā)電機(jī)安裝完成后，測(cè)試絕緣電阻、直流電阻均合格，整體直流、交流耐壓試驗(yàn)均通過(guò)；本文根據(jù)2號(hào)發(fā)電機(jī)定子繞組耐壓試驗(yàn)中出現(xiàn)的放電現(xiàn)象，分析其放電原因，并提出有效地處理措施，為后續(xù)大型水電站機(jī)組安裝、試驗(yàn)提供參考。

發(fā)電機(jī)；耐壓試驗(yàn)；放電原因；處理措施

0 前言

錦屏二級(jí)水電站是雅礱江流域水頭最高、裝機(jī)規(guī)模最大的一座水電站，同時(shí)也是世界上該水頭段單機(jī)容量和裝機(jī)規(guī)模最大的水電站之一。電站總裝機(jī)容量4800MW，單機(jī)容量600MW，發(fā)電機(jī)額定電壓20kV。出線4回，其中2回線至四川樂(lè)山，在電站側(cè)裝設(shè)高壓并聯(lián)電抗器，另2回至西昌。電站以500kV電壓等級(jí)接入電力系統(tǒng)，擔(dān)任調(diào)峰、調(diào)頻和事故備用[1]。

定子繞組采用條式波繞組，定子繞組由單匝線棒組成，6支路并聯(lián)，“Y”形連接，定子繞組采用F級(jí)絕緣，線棒采用360°Roebel換位，立式嵌入定子槽內(nèi)，主引出線、中性點(diǎn)出線以及它們的終端為線電壓級(jí)全絕緣，從發(fā)電機(jī)-Y軸方向引出，與IPB相連，中性點(diǎn)引出線從第二象限引出，與+Y軸成50°角。中性點(diǎn)引出線分為2組中性點(diǎn)，一組為U、V、W相的1、2、3支路，另一組為U、V、W相的4、5、6支路，2組中性點(diǎn)引出線接在一起，并采用電力電纜引出至接地變壓器接地。

1 問(wèn)題

定子下線完成后，對(duì)2號(hào)發(fā)電機(jī)進(jìn)行整體加熱干燥，除去定子線棒和包扎絕緣帶中的潮氣。直流耐壓試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)60kV，2號(hào)發(fā)電機(jī)定子整體耐壓試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，在加壓到58kV時(shí)，W相4次在同一位置（中性點(diǎn)引出線金屬支架與引出線端子絕緣板之間）出現(xiàn)嚴(yán)重爬電現(xiàn)象，對(duì)放電部位進(jìn)行清理并加墊聚乙烯高分子絕緣材料后直流耐壓通過(guò)；交流耐壓試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)43kV，V相和W相分別兩次升壓至41.5kV時(shí)，在中性點(diǎn)引出線金屬支架與引出線端子絕緣板之間同樣出現(xiàn)嚴(yán)重爬電現(xiàn)象，并將加墊的聚乙烯高分子絕緣材料擊穿。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)研究確定，將2號(hào)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)引出線支架的絕緣板拆卸掉，并將引出線爬電部位清理后再進(jìn)行交流耐壓，試驗(yàn)通過(guò)。

2 試驗(yàn)項(xiàng)目

耐壓試驗(yàn)前，測(cè)量三相繞組絕緣（2500V兆歐表）、直流電阻（見(jiàn)表1、2）。根據(jù)GB 50150《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》，絕緣電阻的吸收比、極化指數(shù)均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求（吸收比不低于1.6，極化指數(shù)不低于2.0），折算到100℃時(shí)絕緣電阻均大于最小值Rmin（2.61MΩ）；直流電阻相互差別超過(guò)最小值的1.27%，滿足標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的2%[2]。

表1 定子繞組絕緣電阻測(cè)量值

表2 定子繞組直流電阻測(cè)量值

表3 直流耐壓及泄漏電流值

在加墊絕緣材料或拆除支撐板后，2號(hào)機(jī)定子繞組直流耐壓60kV（見(jiàn)表3）和交流耐壓43kV均通過(guò)。泄漏電流不隨時(shí)間的延長(zhǎng)而增長(zhǎng)，各相泄漏電流的差別都遠(yuǎn)小于最小值的50%，直流泄漏電流小于廠家規(guī)定的5000μA要求；交流耐壓43kV無(wú)閃絡(luò)、放電現(xiàn)象[3]。說(shuō)明繞組受潮和臟污情況均不是造成放電的主要原因，排除了定子線棒下線過(guò)程中的質(zhì)量和環(huán)境問(wèn)題。

3 原因分析

中性點(diǎn)引出線由4塊絕緣板縱向支撐并夾緊引出線端子，在引出線處留有一定的縫隙。在耐壓試驗(yàn)時(shí)，由于絕緣板與空氣的介質(zhì)交界面上的電壓分布不均勻，使沿面閃絡(luò)電壓比空氣間隙的擊穿電壓低，40mm的絕緣距離裕度不夠，容易引起沿面放電。

絕緣板拼接處表面粗糙并積有灰塵，電場(chǎng)分布會(huì)進(jìn)一步畸變，部分區(qū)域出現(xiàn)過(guò)高的電場(chǎng)強(qiáng)度，導(dǎo)致引出線端子達(dá)到電壓（交流41.5kV、直流58kV）時(shí)在絕緣板和空氣交界面形成放電通道，通過(guò)引出線和絕緣板拼接處對(duì)接地的不銹鋼支架爬電，最終導(dǎo)致了沿面放電（見(jiàn)圖1）。

圖1 連接端子對(duì)支架放電示意圖

4 處理要求

考慮到以后發(fā)電機(jī)檢修期間，根據(jù)規(guī)程要求小修、更換部分繞組時(shí)及大修前后需要做直流耐壓試驗(yàn)或交流耐壓試驗(yàn)，但拆除中性點(diǎn)支架后再進(jìn)行試驗(yàn)與電廠正常的試驗(yàn)情況不相符。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況，廠家專家決定更改設(shè)計(jì)方案，對(duì)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改，以滿足耐壓要求。

4.1 處理措施

取消原不銹鋼支撐裝置，采用整塊的高強(qiáng)度環(huán)氧支撐板，加大支撐板與引出線端子之間的距離至80mm（如圖2），杜絕了支撐板的拼接，有效地延長(zhǎng)了爬電距離，確保充分滿足發(fā)電機(jī)定子長(zhǎng)期、安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。

4.2 安裝步驟

由于發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)引線已安裝完成，中性點(diǎn)硬接采用銅管硬連接，現(xiàn)場(chǎng)更換環(huán)氧支撐板空間有限，安裝過(guò)程中要充分考慮到安裝方法及步驟，確保安裝牢固及安裝程序正確。

（1）把厚為40mm支撐板從引出線中間放入，調(diào)整位置和角度，將支撐板放入正確位置。

（2）保證端子與支撐板之間的水平距離為80mm。

（3）支撐板底部用焊接好的支架裝配并用M20螺栓固定。

（4）用Ф16玻璃纖維繩預(yù)浸漬EP139樹(shù)脂對(duì)引出線和支撐板進(jìn)行綁扎固定，并室溫固化24h以上。

（5）綁扎繩表面噴GK128和DK222漆。

圖2 中性點(diǎn)引出線支架安裝圖

5 結(jié)束語(yǔ)

在發(fā)電機(jī)的絕緣體系中，中性點(diǎn)引出線在運(yùn)行時(shí)處于零電位，容易忽略引出線和絕緣架的絕緣距離和支撐板的粗糙度。在發(fā)電機(jī)大小修或者更換繞組后進(jìn)行耐壓試驗(yàn)時(shí)，若絕緣距離不夠或者支撐板的粗糙度不滿足要求，加上運(yùn)行中積聚的油污和雜質(zhì)，很容易發(fā)生放電現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致其絕緣擊穿。因此，進(jìn)行發(fā)電機(jī)交接試驗(yàn)?zāi)芸焖?、及時(shí)地發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)安裝問(wèn)題，通過(guò)有效處理，保障發(fā)電機(jī)順利、安全地投入運(yùn)行。

[1] 張樂(lè)福, 陳元林, 張亮. 錦屏二級(jí)電站模型水輪機(jī)水力優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 大電機(jī)技術(shù), 2008(3):31-33.

[2] DL/T 596-2005, 電氣設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程[S]. 中華人民共和國(guó)電力工業(yè)部, 1997.

[3] 李建明, 朱康, 高壓電氣設(shè)備試驗(yàn)方法（第二版）[M]. 中國(guó)電力出版社, 2001:21-30.

Analysis and Treatment of Discharging from Generator Neutral Outlet Hydropower Station of Jinping Ⅱ

GUO Dakui, LI Yinguang, WANG He

(Yalong River Hydropower Development Company,LTD, Jinping Hydropower Station, Xichang 615000, China)

We completed the installation of Jinping Ⅱ Hydropower Station Generator, also proved up the standard on testing the direct-current resistance and passed DC withstand voltage test and AC withstand voltage test. According to discharge phenomenon from the stator winding withstand voltage test in the Jinping ⅡHydropower Station generator, we analyse the reason of the discharge , provide effective treatment, and provide references for later installation and test of large hydropower station machine set soon.

generator; withstand voltage test; discharge reason; treatment measures

TM312

A

1000-3983(2014)01-0039-02

2013-05-19

郭大奎（1974-），1996年畢業(yè)于長(zhǎng)春水電專科學(xué)校電力系發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)，現(xiàn)從事電氣一次設(shè)備檢修、試驗(yàn)研究工作，工程師。

審稿人：滿宇光