張河灣抽水蓄能電站發(fā)電機(jī)定子中性點(diǎn)結(jié)構(gòu)改造

李國(guó)賓，任 剛，黃 嘉，龍福海，吳 妍，王 博

（1.河北張河灣蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，河北 石家莊 050300；2.國(guó)網(wǎng)新源控股有限公司，北京 100053）

張河灣抽水蓄能電站發(fā)電機(jī)定子中性點(diǎn)結(jié)構(gòu)改造

李國(guó)賓1，任 剛1，黃 嘉1，龍福海1，吳 妍1，王 博2

（1.河北張河灣蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，河北 石家莊 050300；2.國(guó)網(wǎng)新源控股有限公司，北京 100053）

重點(diǎn)介紹了張河灣抽水蓄能電站發(fā)電電動(dòng)機(jī)中性點(diǎn)結(jié)構(gòu)改造、拆除和回裝連接銅排方法以及改造完成后對(duì)機(jī)組進(jìn)行電氣預(yù)防性試驗(yàn)的影響，對(duì)機(jī)組整體性能做全面判斷分析起到了非常重要的作用，為國(guó)內(nèi)抽水蓄能電站在該方面的設(shè)計(jì)、運(yùn)行和技術(shù)改造提供借鑒作用。

抽水蓄能；發(fā)電電動(dòng)機(jī)；中性點(diǎn)；預(yù)防性試驗(yàn)

1 引言

張河灣抽水蓄能電站位于河北省石家莊市井陘縣測(cè)魚鎮(zhèn)附近的甘陶河干流上，距石家莊市區(qū)77km，裝機(jī)4臺(tái)，單機(jī)容量250 MW，電站總裝機(jī)容量1 000 MW。張河灣抽水蓄能電站接入冀南電網(wǎng)，在系統(tǒng)中擔(dān)負(fù)調(diào)峰填谷、調(diào)頻調(diào)相和緊急事故備用等任務(wù)。

張河灣抽水蓄能電站的發(fā)電電動(dòng)機(jī)生產(chǎn)廠家為日本富士，型號(hào)為GDH7057S-09，中性點(diǎn)采用經(jīng)過接地變壓器接地的高阻接地方式。

2 改造背景

張河灣抽水蓄能電站定子繞組的中性點(diǎn)出口銅排連接成一個(gè)整體，在機(jī)組的檢修及維護(hù)過程中，無法對(duì)定子繞組異相之間、單相對(duì)地之間進(jìn)行絕緣測(cè)量，更無法按照檢修標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行高壓耐壓試驗(yàn)，同時(shí)無法測(cè)量定子繞組各個(gè)支路的直流電阻值，以及影響其他一些電氣檢測(cè)試驗(yàn)的執(zhí)行，所以需要對(duì)中性點(diǎn)進(jìn)行必要的結(jié)構(gòu)改造，在中性點(diǎn)區(qū)域形成一個(gè)隨時(shí)能拆卸的斷接銅排區(qū)域。

3 張河灣抽水蓄能電站發(fā)電電動(dòng)機(jī)中性點(diǎn)結(jié)構(gòu)分析

3.1 發(fā)電電動(dòng)機(jī)匯流銅排中性點(diǎn)引出線部位空間

發(fā)電電動(dòng)機(jī)匯流銅排中性點(diǎn)引出線部位空間中，匯流環(huán)中性點(diǎn)固定支撐外伸長(zhǎng)度僅445 mm，沒有足夠空間安裝斷接銅排，匯流環(huán)中性點(diǎn)固定支撐內(nèi)側(cè)尺寸更小，沒有足夠的距離安裝斷接銅排。

3.2 發(fā)電電動(dòng)機(jī)中性點(diǎn)整體框架區(qū)域

由于受電流互感器及固定支撐的影響，此區(qū)域也沒有任何空間可以安裝斷接銅排。

A區(qū)：靠近發(fā)電電動(dòng)機(jī)機(jī)座側(cè)的中性點(diǎn)引出銅排長(zhǎng)度僅為360 mm，沒有空間安裝斷接銅排。外側(cè)中性點(diǎn)引出線銅排長(zhǎng)度450 mm，也沒有足夠的空間安裝斷接銅排。同時(shí)，該區(qū)域上端部與匯流排引出線的連接方式是銀銅焊接固定方式，現(xiàn)場(chǎng)如果拆除有可能傷及中性點(diǎn)引出銅排以及匯流環(huán)本體絕緣。

B區(qū)：靠近發(fā)電電動(dòng)機(jī)機(jī)座側(cè)的中性點(diǎn)引出銅排長(zhǎng)度上滿足空間安裝斷接銅排的要求，但是，其距離底座鋼板絕緣安全距離太近，同時(shí)需要拆除外側(cè)銅排才能施工，必然會(huì)破壞中性點(diǎn)整體絕緣結(jié)構(gòu)。同時(shí)整體固定結(jié)構(gòu)也將遭受破壞。外側(cè)中性點(diǎn)銅排長(zhǎng)度為460 mm，沒有足夠的空間安裝斷接銅排。

C區(qū)：內(nèi)外側(cè)的中性點(diǎn)引出銅排都沒有足夠的空間安裝斷接銅排。

3.3 發(fā)電電動(dòng)機(jī)中性點(diǎn)結(jié)構(gòu)整體分析

張河灣抽水蓄能電站發(fā)電電動(dòng)機(jī)中性點(diǎn)部位的電流互感器、引出銅排、固定支撐是一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，掛靠在發(fā)電電動(dòng)機(jī)定子機(jī)座上，其空間非常緊湊，沒有足夠的空間位置在該區(qū)域形成中性點(diǎn)銅排試驗(yàn)斷開接口。根據(jù)發(fā)電電動(dòng)機(jī)檢修規(guī)程和相關(guān)試驗(yàn)規(guī)范，定子繞組要求中性點(diǎn)部位具備隨時(shí)拆開斷開各相之間的連接能力，同時(shí)保證互相之間的絕緣安全距離滿足運(yùn)行及試驗(yàn)要求。

圖1 發(fā)電電動(dòng)機(jī)中性點(diǎn)整體框架區(qū)域空間

要想達(dá)到上述要求，現(xiàn)有基礎(chǔ)上有兩種解決方式：

A.拆除整個(gè)中性點(diǎn)整體結(jié)構(gòu)，重新布局電流互感器、固定銅排、固定支撐的結(jié)構(gòu)。

B.拆除中性點(diǎn)整定結(jié)構(gòu)中的橫向連接銅板的現(xiàn)場(chǎng)手包絕緣，形成裸銅狀態(tài)，在試驗(yàn)過程中，拆除固定螺栓，吊離橫向連接銅排，試驗(yàn)結(jié)束后，恢復(fù)橫向連接銅排結(jié)構(gòu)。

采用A方案，需要發(fā)電電動(dòng)機(jī)重新設(shè)計(jì)具體的中性點(diǎn)結(jié)構(gòu)形式，拆除中性點(diǎn)引出銅排（全部需要更換，現(xiàn)場(chǎng)的都無法使用），相當(dāng)于重新設(shè)計(jì)和制造整個(gè)中性點(diǎn)整體結(jié)構(gòu)。采用B方案，完全能滿足絕緣檢查和高壓試驗(yàn)的要求，只是在拆除和回裝的過程中，需要拆卸的銅排重量比較重，拆卸和回裝工作量較大。

4 解決方案

A方案的改造過程量太大，相當(dāng)于重新制作一個(gè)中性點(diǎn)布局結(jié)構(gòu)。在執(zhí)行A方案的過程中，必然需要脫焊中性點(diǎn)銅排的上端銀銅焊接固定部位，對(duì)中性點(diǎn)整體絕緣結(jié)構(gòu)以及匯流環(huán)中性點(diǎn)引出線銅排都會(huì)造成一定的破壞。

在B方案的施工工程中，雖然在拆卸銅排的過程中，由于銅排重量比較重，造成工作量增大，但現(xiàn)場(chǎng)可以采用鏈條葫蘆等工具完成，這種方式相比A方案來說，簡(jiǎn)單易行，改動(dòng)量較小。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢查和實(shí)際的尺寸分析判斷，廠家現(xiàn)場(chǎng)督導(dǎo)建議使用B方案完成張河灣抽水蓄能電站發(fā)電電動(dòng)機(jī)定子中性點(diǎn)的結(jié)構(gòu)改造。

4.1 B區(qū)域的中性點(diǎn)連接銅排結(jié)構(gòu)改造

4.1.1 具體執(zhí)行措施

（1）拆除B區(qū)域外側(cè)中性點(diǎn)三相銅排現(xiàn)場(chǎng)手包絕緣，圖2圓圈位置，右側(cè)為左視圖。

圖2 B區(qū)域外側(cè)中性點(diǎn)三相銅排手包絕緣

（2）拆除橫向銅排的連接電纜固定螺栓（圖2方框1部位），將電纜接頭保護(hù)好，不要傷及鍍銀面及電纜結(jié)構(gòu)；將橫向銅排的右端的突出銅排切除，清理好切除端口毛刺等；將上述拆除的連接電纜固定連接在右側(cè)中性點(diǎn)橫向銅排的固定螺栓上（圖2方框2位置）。

4.1.2 注意事項(xiàng)

（1）拆除手包絕緣時(shí)，絕對(duì)不能傷及橫向銅排的本體絕緣（廠內(nèi)機(jī)包絕緣），只能拆除現(xiàn)場(chǎng)施工的手包絕緣，這項(xiàng)工作必須細(xì)心，專人監(jiān)督施工；

（2）施工前，一定要做好互感器等其他設(shè)備的防護(hù)工作，避免傷及電流互感器等其他設(shè)備；

（3）切割銅排時(shí)，一定要將銅屑收集干凈，不能遺留在中性點(diǎn)區(qū)域，決不能掉入下端電流互感器中；

（4）施工完成后，需要清理干凈施工區(qū)域，同時(shí)對(duì)銅排的本體絕緣進(jìn)行檢查，必要時(shí)加包高壓自粘帶，延長(zhǎng)安全絕緣距離。

4.2 C區(qū)域的中性點(diǎn)連接銅排結(jié)構(gòu)改造

4.2.1 具體措施

拆除C區(qū)域外側(cè)中性點(diǎn)三相銅排現(xiàn)場(chǎng)手包絕緣（圖3圓圈位置，右側(cè)為左視圖）。

圖3 C區(qū)域外側(cè)中性點(diǎn)三相銅排手包絕緣

（1）拆除橫向銅排的連接電纜固定螺栓（圖3中方框1部位），將電纜接頭保護(hù)好，不要傷及鍍銀面及電纜結(jié)構(gòu)；

（2）拆除U型連接銅排，清理干凈右側(cè)連接銅排表面；

（3）將上述拆除的連接電纜固定連接在右側(cè)中性點(diǎn)橫向銅排的固定螺栓上（圖3方框2位置）。

4.2.2 注意事項(xiàng)

（1）拆除手包絕緣時(shí)，絕對(duì)不能傷及橫向銅排的本體絕緣（廠內(nèi)機(jī)包絕緣），只能拆除現(xiàn)場(chǎng)施工的手包絕緣，這項(xiàng)工作必須細(xì)心，專人監(jiān)督施工；

（2）施工前，一定要做好互感器等其他設(shè)備的防護(hù)工作，避免傷及電流互感器等其他設(shè)備；

（3）施工完成后，需要清理干凈施工區(qū)域，同時(shí)對(duì)銅排的本體絕緣進(jìn)行檢查，必要時(shí)加包高壓自粘帶，延長(zhǎng)安全絕緣距離。

4.3 材料及補(bǔ)充說明

（1）按照B方案執(zhí)行過程中，當(dāng)橫向銅排的現(xiàn)場(chǎng)手包絕緣完成拆除后，建議技術(shù)人員再次確認(rèn)相關(guān)尺寸，確保后續(xù)施工的順利完成。

（2）B方案的改造，不需要購(gòu)買新的部件材料，只需要除上述施工的工具外再購(gòu)買部分高壓自粘帶、無水乙醇即可。

4.4 中性點(diǎn)改造完成后，銅排的拆卸及回裝工作

（1）根據(jù)對(duì)張河灣抽水蓄能電站發(fā)電電動(dòng)機(jī)定子中性點(diǎn)部件的相關(guān)尺寸測(cè)量，進(jìn)行了相關(guān)絕緣距離、固定距離等分析判斷，機(jī)組的安全運(yùn)行和電氣試驗(yàn)過程中，無需將拆除手包絕緣部位恢復(fù)絕緣，允許這些部位裸銅狀態(tài)運(yùn)行。

（2）在機(jī)組檢修和維護(hù)過程中，如果需要進(jìn)行相關(guān)的電氣試驗(yàn)，按照?qǐng)D4所示拆除中性點(diǎn)橫向銅排即可（右側(cè)圖為左視圖）。

1）拆除圖4中圈定1部分的固定螺栓；2）拆除圖4中圈定2部分的固定螺栓；

3）將中性點(diǎn)互感器連接電纜拆除，保護(hù)好電纜頭；

4）將三相之間的橫向連接銅排吊離即可（B區(qū)域的橫向銅排比較重，需要使用軟質(zhì)吊帶吊離，C區(qū)域的橫向銅排比較輕，人工直接搬離即可）；

5）清理干凈中性點(diǎn)斷開區(qū)域即可進(jìn)行相關(guān)電氣試驗(yàn)。

圖4 拆除中性點(diǎn)橫向銅排示意圖

（3）當(dāng)各項(xiàng)電氣檢測(cè)試驗(yàn)完成后，重新將橫向銅排固定安裝即可，恢復(fù)中性點(diǎn)接地變壓器連接電纜。

圖5 定子中性點(diǎn)中部連接結(jié)構(gòu)改造前后對(duì)比

圖6 定子中性點(diǎn)下部連接結(jié)構(gòu)改造前后對(duì)比

5 結(jié)語(yǔ)

張河灣抽水蓄能電站發(fā)電電動(dòng)機(jī)定子中性點(diǎn)結(jié)構(gòu)的改造是非常有必要的，改造完成后，可以完整的測(cè)量定子繞組三相之間的絕緣性能，同時(shí)也可以用高壓試驗(yàn)的檢測(cè)方式對(duì)定子繞組的整體絕緣性能進(jìn)行檢測(cè)。特別是機(jī)組大修過程中，對(duì)機(jī)組整體的性能做一個(gè)全面的判斷分析起到非常重要的作用。

[1]陳世元.電機(jī)學(xué)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2008.

[2]單文培，王 兵，齊 玲.電氣設(shè)備試驗(yàn)及故障處理實(shí)例[M].北京：中國(guó)水利出版社，2012.

TV743

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1672-5387（2016）12-0013-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.12.005

2016-10-20

李國(guó)賓（1983-），男，工程師，從事抽水蓄能電站運(yùn)維檢修管理工作。