發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組不穩(wěn)定接地處理辦法

摘 要：對(duì)巖灘發(fā)電公司水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組預(yù)防性試驗(yàn)中出現(xiàn)不穩(wěn)定接地的情況進(jìn)行介紹，對(duì)轉(zhuǎn)子接地的原因進(jìn)行了分析與判斷，介紹了使用兆歐表施加恒定高壓試驗(yàn)電壓結(jié)合外力作用及改變絕緣表面溫度查找故障點(diǎn)的方法理論，可供類似情況參考。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)子；不穩(wěn)定接地；下層絕緣托板；處理方法

Abstract： Hydro-generator rotor winding of yantan power generation company in unstable ground preventive test of introduction， analyzes the reasons of rotor grounding and judgment， this paper introduces the use of megger constant high pressure test voltage applied combined with external force and the change of surface temperature insulation malfunction point method theory， can be used for reference in the similar situation

Keywords： rotor； unstable ground； the lower insulation plate； the processing method

1 概述

大唐巖灘水力發(fā)電有限責(zé)任公司發(fā)電機(jī)采用哈爾濱電機(jī)廠生產(chǎn)的發(fā)電機(jī)，型號(hào)為SF302.5-80/17000，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組磁極個(gè)數(shù)為80個(gè)，額定勵(lì)磁電壓為464V，最高勵(lì)磁電流為1976A，機(jī)組于1993年開始投運(yùn)，至今運(yùn)行已達(dá)20年。

2 問題提出

大唐巖灘水力發(fā)電有限責(zé)任公司4號(hào)機(jī)組在2012年11月停機(jī)后2小時(shí)，進(jìn)行大修前進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子繞組對(duì)地絕緣電阻存在不穩(wěn)定的波動(dòng)現(xiàn)象，在電壓為500V的情況下，絕緣電阻為16.6MΩ，隨著試驗(yàn)電壓升高至1000V時(shí)，絕緣電阻降低為0.2MΩ的不穩(wěn)定現(xiàn)象，轉(zhuǎn)子可能存在接地點(diǎn)，需要對(duì)接地缺陷進(jìn)行分析處理，具體情況見表1。

3 原因分析

轉(zhuǎn)子不穩(wěn)定性接地點(diǎn)，在不同的電壓下，所測(cè)得的絕緣電阻均會(huì)有所不同，沒有形成穩(wěn)定性金屬性直接接地，無法使用直流壓降法進(jìn)行診斷判斷，其原因?yàn)槎喾矫娴?，但主要是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子表面受油污灰塵積累、絕緣老化、受潮等由于運(yùn)行環(huán)境影響等導(dǎo)致。從轉(zhuǎn)子絕緣結(jié)構(gòu)上分析，首先，線圈與鐵芯接地體之間主要的隔離屏障就是絕緣件，從所示結(jié)構(gòu)（圖1）上看，巖灘公司水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子主要的絕緣部件有轉(zhuǎn)子集電環(huán)絕緣支持件，磁極引線支持件絕緣，磁極線圈絕緣，其中磁極線圈絕緣件有上下層絕緣托板（序號(hào)14、15）、匝間絕緣、極身絕緣（序號(hào)8、12、13），所有絕緣材料均使用酚醛環(huán)氧玻璃胚布?jí)褐贫?。接地發(fā)生點(diǎn)應(yīng)該在上下層絕緣托板、極身絕緣部分，而從現(xiàn)場(chǎng)的轉(zhuǎn)子表面觀察到油污較多及機(jī)組運(yùn)行時(shí)機(jī)組油霧較大來看，轉(zhuǎn)子磁極上下層托板、磁極引出線絕緣支持件表面由于外露受到污染的比較嚴(yán)重，接地點(diǎn)應(yīng)該在轉(zhuǎn)子繞組這兩個(gè)絕緣件部分的某個(gè)元件表面上。其次，轉(zhuǎn)子的主要絕緣材料均為酚醛環(huán)氧玻璃胚布?jí)褐贫?。作為固體絕緣介質(zhì)，在高電壓下，機(jī)械外力與溫度的變化都會(huì)對(duì)其介電強(qiáng)度均有影響，接地點(diǎn)在外力作用或表面溫度變化時(shí)，其絕緣電阻相應(yīng)的應(yīng)有所變化，表現(xiàn)出不穩(wěn)定接地現(xiàn)象。而轉(zhuǎn)子磁極上下層絕緣托板處于在磁極與磁軛之間，機(jī)組運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子端部由于漏磁等原因溫度較高，磁極下層托板長(zhǎng)期受熱導(dǎo)致部分絕緣材料老化碳化，絕緣性能下降，磁極上下層絕緣托板為固體絕緣，其介電強(qiáng)度隨溫度升高而增大，所以運(yùn)行中不會(huì)出現(xiàn)接地情況。而在機(jī)組停運(yùn)后，隨著溫度的下降，由于分子間的聯(lián)系精密，偶極子轉(zhuǎn)動(dòng)比較困難，絕緣材料的介電強(qiáng)度也很小，當(dāng)絕緣托板的介電強(qiáng)度減弱至特定電壓下的放電臨界值時(shí)，就會(huì)造成轉(zhuǎn)子的不穩(wěn)定接地。

4 現(xiàn)場(chǎng)處理過程及方法驗(yàn)證

絕緣件外觀檢查。我們從轉(zhuǎn)子磁極線圈與鐵芯的絕緣件表面及線圈引出線夾件進(jìn)行排除，通過清理線圈表面及引出線部分絕緣件油污雜質(zhì)，測(cè)試結(jié)果仍然未發(fā)生變化。結(jié)合固體絕緣的高電壓電擊穿理論分析，我們采用施加施加恒定電壓1000V，使用膠錘敲擊結(jié)合壓縮空氣吹掃，逐個(gè)對(duì)磁極線圈引線接頭部位、磁極線圈端部的方法進(jìn)行檢查，當(dāng)吹掃至72號(hào)磁極線圈上端部時(shí)，兆歐表數(shù)值由0.2MΩ降至0.1MΩ開始發(fā)生變化，檢查下層絕緣托板兩側(cè)表面均有有微小的黑點(diǎn)分布，初步判定在該位置存在故障，將絕緣板表面絕緣漆及黑點(diǎn)鏟出后發(fā)現(xiàn)，該處的絕緣材料已經(jīng)發(fā)生過熱碳化發(fā)黑（見圖2）。通過再次復(fù)測(cè)轉(zhuǎn)子絕緣電阻，數(shù)值由0.2MΩ升至6MΩ，確定該點(diǎn)處即為轉(zhuǎn)子不穩(wěn)定接地點(diǎn)。

5 結(jié)束語

發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的不穩(wěn)定接地不是永久性故障，查找比較麻煩，首先應(yīng)確認(rèn)是勵(lì)磁電纜、滑環(huán)端的問題，還是轉(zhuǎn)子磁極上的問題。如是轉(zhuǎn)子磁極上的問題，采用在轉(zhuǎn)子繞組回路上施加恒定高壓結(jié)合對(duì)絕緣部件進(jìn)行外力及溫度條件變化的方法，如是表面絕緣問題，一般都能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)，查找的時(shí)間較短，方法比較簡(jiǎn)單及實(shí)用。當(dāng)然，采用其它的方法也能夠發(fā)現(xiàn)接地點(diǎn)，如大電流擊穿法及直流壓降發(fā)，各種方法各有利弊，在發(fā)生接地情況時(shí)，要區(qū)別對(duì)待。在預(yù)防發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的接地發(fā)生工作方面，還需要做好以下幾點(diǎn)：（1）加強(qiáng)轉(zhuǎn)子的檢修質(zhì)量管理，嚴(yán)格執(zhí)行檢修現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)入管理制度，執(zhí)行檢修質(zhì)量三級(jí)驗(yàn)收制度，防止因異物在絕緣件表面造成轉(zhuǎn)子接地的缺陷發(fā)生。（2）做好轉(zhuǎn)子防護(hù)，防止轉(zhuǎn)子發(fā)生過電壓導(dǎo)致絕緣材料產(chǎn)生累積效應(yīng)發(fā)生損傷形成局部碳化，絕緣性能下降。（3）定期對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行清掃，防止轉(zhuǎn)子鐵芯及繞組受機(jī)組油霧及風(fēng)閘粉混合物污染引起接地。（4）當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)生不穩(wěn)定接地的情況時(shí)，需要結(jié)合轉(zhuǎn)子繞組的各項(xiàng)預(yù)防性數(shù)據(jù)、運(yùn)行工況及環(huán)境因數(shù)綜合考慮進(jìn)行分析，優(yōu)先采用排除法對(duì)故障點(diǎn)位置進(jìn)行判斷。

參考文獻(xiàn)

[1]胡衛(wèi)，張征平，汪進(jìn)鋒，等.發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子不穩(wěn)定匝間短路故障診斷方法淺析[C]//中國電機(jī)工程學(xué)會(huì)大電機(jī)專業(yè)委員會(huì)、中國電工技術(shù)學(xué)會(huì)大電機(jī)專業(yè)委員會(huì).2013年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集.2013：65-68，76.

[2]陳俊，談濤，王光，等.發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組接地故障定位功能的商榷[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2011，35（21）：31-33，73.

作者簡(jiǎn)介：班衛(wèi)東（1976-），男，職務(wù)：電氣一次專管，主要從事電氣一次設(shè)備的檢修試驗(yàn)。