發(fā)電機(jī)定子繞組故障接地點(diǎn)的分析查找

摘要：為查找330MW發(fā)電機(jī)定子繞組故障接地點(diǎn)，先確定故障接地點(diǎn)性質(zhì)、分析相關(guān)數(shù)據(jù)，后用直流壓降法進(jìn)行排查。通過采用交流電壓觀察法、電容擊穿觀察法、碘鎢燈觀察法將其接地電阻由高阻接地降為低阻接地，最后用低壓直流保持法查出發(fā)電機(jī)B相星尾端高壓出線套管接地。更換發(fā)電機(jī)高壓出線套管后，發(fā)電機(jī)所有試驗(yàn)項(xiàng)目均符合相關(guān)規(guī)程要求。

關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī)；定子繞組故障；接地點(diǎn)；交流電壓觀察法；電容擊穿觀察法；碘鎢燈觀察法 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM32 文章編號(hào)：1009-2374（2017）06-0201-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.06.100

T225-460型汽輪發(fā)電機(jī)由定子和端部結(jié)構(gòu)件、轉(zhuǎn)子、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁裝置組成。發(fā)電機(jī)定子繞組采用去離子水直接冷卻，定子鐵心和轉(zhuǎn)子繞組采用氫冷卻，發(fā)電機(jī)軸承的潤(rùn)滑由汽輪機(jī)軸承的潤(rùn)滑系統(tǒng)提供。發(fā)電機(jī)參數(shù)見表1：

發(fā)電機(jī)定子由機(jī)座、出線罩、氫氣冷卻器、定子鐵心、定子繞組、定子引出線構(gòu)成。三相定子繞組的6個(gè)首尾端與6根相連接線相連，相連接線的另一端引至機(jī)座中靠近出線套管軸線的地方，用空心銅導(dǎo)體制作的過渡引線把相連線接到6根出線套管上，它與相連接線和出線套管的連接通過上連接法蘭和下連接法蘭來實(shí)現(xiàn)。高壓端子連接圖如圖1所示：

1 試驗(yàn)過程

1.1 試驗(yàn)依據(jù)

中國(guó)大唐集團(tuán)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《電力設(shè)備交接和預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》（Q/CDT.107001-2005）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)備及接線

定子繞組直流耐壓試驗(yàn)和泄漏電流測(cè)量的試驗(yàn)設(shè)備為GXZ工頻諧振裝置，其中包括GXZ-150kVA/50kV型諧振變壓器、ZGS交直流數(shù)字千伏表、TDGC-25kVA/0.22kV型電動(dòng)調(diào)壓器、GXZCT-500/0.4型控制臺(tái)等設(shè)備，試驗(yàn)接線如圖2所示：

1.3 注意事項(xiàng)

按圖2接好線，在合上電源前要檢查試驗(yàn)接線是否正確可靠，試驗(yàn)前在設(shè)備周圍設(shè)置圍欄、掛警示牌，試驗(yàn)必須有2人以上。電源連線的截面積滿足試驗(yàn)容量要求，檢查操作臺(tái)各種表計(jì)是否損壞，各鈕子開關(guān)、電源開關(guān)、控制臺(tái)門的刀閘是否處在“關(guān)”狀態(tài)。直流耐壓試驗(yàn)氣隙應(yīng)在零位，整個(gè)試驗(yàn)過程無需調(diào)節(jié)氣隙。

1.4 試驗(yàn)結(jié)果

當(dāng)B相繞組直流電壓加至48kV持續(xù)45秒時(shí)擊穿。試驗(yàn)項(xiàng)目及記錄見表2。

2 初步分析

2.1 接地性質(zhì)

發(fā)電機(jī)B相定子繞組對(duì)地?fù)舸┖罅⒓礈y(cè)量B相對(duì)地（AC接地）的絕緣電阻，在環(huán)境溫度13.4℃、濕度44%、水溫47.5℃、電導(dǎo)率1.26μS/cm的條件下，絕緣電阻值為2.0MΩ，由此可見，B相定子繞組為高阻接地。

2.2 初步判斷

用脫水脫油加熱的壓縮空氣（或儀用壓縮空氣）吹干發(fā)電機(jī)定子繞組水路。在汽端進(jìn)水口通入壓縮空氣，勵(lì)端出水口裝壓力表，待壓力表達(dá)0.3MPa迅速打開排污口閥門，汽端進(jìn)水口進(jìn)氣與勵(lì)端出水口進(jìn)氣反復(fù)互換，以上工作反復(fù)進(jìn)行，直到吹干發(fā)電機(jī)定子水路。在環(huán)境溫度13.4℃、濕度44%的條件下測(cè)量：A相（BC接地）17600MΩ/6760MΩ=2.60，B相（AC接地）15.9MΩ/14.3MΩ=1.11，C相（AB接地）13100MΩ/5400MΩ=2.43；A相對(duì)B相16900MΩ，B相對(duì)C相11000MΩ，C相對(duì)A相33400MΩ。從以上數(shù)據(jù)中得知，發(fā)電機(jī)定子繞組三相之間絕緣良好，B相對(duì)地絕緣電阻比較高，為高阻接地。

2.3 直流壓降法排查

采用直流壓降法初步確定發(fā)電機(jī)繞組接地點(diǎn)，接線原理圖如圖3所示。對(duì)B相定子繞組通50A直流，測(cè)量B相繞組兩端電壓U3=143MV，首端對(duì)地電壓U1=140MV，尾端對(duì)地電壓U2=3MV，根據(jù)直流壓降法公式L1=U1L/（U1+U2），得：L1=0.98L，據(jù)此判斷發(fā)電機(jī)B相定子繞組的故障點(diǎn)距星尾的距離約占總長(zhǎng)的2.0%，即重點(diǎn)排查B相定子繞組尾端槽口、B相相連接線、定子端罩下部的過渡引線、出線高壓套管，經(jīng)檢查上述各部位沒有發(fā)現(xiàn)放電燒傷跡象。為了查找故障接地點(diǎn)，必須抽出發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子。

2.定子繞組直流電阻

3 找接地點(diǎn)

3.1 發(fā)電機(jī)解體

測(cè)量汽、勵(lì)兩端的定、轉(zhuǎn)子氣隙，標(biāo)準(zhǔn)值為100±3.00mm；測(cè)量導(dǎo)風(fēng)圈與風(fēng)扇葉片間隙、導(dǎo)風(fēng)環(huán)座與轉(zhuǎn)子風(fēng)扇座間隙并記錄；測(cè)量汽、勵(lì)兩側(cè)軸瓦絕緣電阻值、滑環(huán)刷架絕緣電阻值、兩側(cè)內(nèi)端蓋分片組合之間絕緣電阻值。拆除滑環(huán)、大軸接地刷、汽勵(lì)兩端的各種油管道、汽側(cè)連軸器螺栓、端蓋、密封瓦。用抽發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的專用手搖支架，由勵(lì)端放入電工板、涂抹潤(rùn)滑油脂的弧鐵板，手搖拉動(dòng)齒條，使得發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子在齒條的牽引下，抽出發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子。

3.2 用加交流電壓觀察法查找故障點(diǎn)

試驗(yàn)接線原理圖如圖4所示，當(dāng)通入交流電壓1.46萬伏，電流700mA，一次側(cè)電流380V、50A時(shí)，發(fā)電機(jī)B相定子繞組故障點(diǎn)絕緣被擊穿，過流繼電器LJ動(dòng)作，主接觸器CJ1跳開，全面檢查發(fā)電機(jī)定子繞組及出線高壓套管，未發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)。

3.3 電容擊穿觀察法及碘鎢燈觀察法

采用電容容量為1.45uF、額定電壓為10.5kV的無極電容，按如圖5接線，調(diào)整放電氣隙10kV，持續(xù)通入直流電壓，觀察發(fā)電機(jī)B相定子繞組，只見B相線棒與發(fā)電機(jī)定子鐵芯之間出現(xiàn)許多電暈，但未見擊穿點(diǎn)。再用額定電壓為交流220V、額定功率為1000W的碘鎢燈與發(fā)電機(jī)B相定子繞組串聯(lián)，通入交流電壓200V，也未發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)。

3.4 低壓直流保持法

按圖2接線，對(duì)B相持續(xù)通入直流電壓350V，電流400mA，至10分鐘時(shí)，B相星尾端高壓出線套管出現(xiàn)對(duì)地放電的弧光、聲光并伴有濃煙。查閱圖紙得知，該高壓出線套管圖號(hào)為5EG.512.632，絕緣層完全擊穿后見圖6所示。

4 處理方法

4.1 更換出線套管

鏟除B相星尾過渡引線下法蘭接頭處的云母層，松開連接法蘭頭；拆下出線套管下端的電流互感器，卸下出線套管，將試驗(yàn)合格的新套管換上。

4.2 水壓試驗(yàn)

新套管及過渡引線下法蘭接頭回裝好后，測(cè)量發(fā)電機(jī)三相定子繞組直流電阻，符合規(guī)程要求；在發(fā)電機(jī)定子繞組回路通入0.5MPa的水壓，保持8h無滲漏。

4.3 恢復(fù)絕緣

（1）清除干凈過渡引線手包絕緣部位殘留的膠渣。搭接部分用砂布打毛后用丙酮擦拭干凈；（2）用混揉好的環(huán)氧膩?zhàn)幽ㄆ?、抹?shí)手包絕緣部位斷面突變處，使手包絕緣部位圓滑過渡，以保證包扎質(zhì)量和操作方便；（3）在手包絕緣部位刷1層無溶劑膠、半疊包云母帶2層（邊包邊刷環(huán)氧膠）、刷環(huán)氧膠、包2層寬云母箔（預(yù)先剪成適合的形狀）、刷環(huán)氧膠、包1層亞胺薄膜、刷環(huán)氧膠、再半疊包云母帶2層……依此順序操作4次，共包云母帶24層和亞胺薄膜4層，最后再半疊包1層收縮帶、刷環(huán)氧膠，用吹風(fēng)機(jī)對(duì)熱收縮帶進(jìn)行加熱，再刷環(huán)氧膠2次；（4）用1000W紅外線燈加熱手包絕緣部位，溫度不超過100℃，加熱48h。加熱期間每隔2h，用2500V搖表測(cè)量1次絕緣電阻，絕緣電阻值穩(wěn)定后即可降溫至環(huán)境溫度；（5）做手包絕緣部位電位外移試驗(yàn)，電壓應(yīng)小于1000V。

4.4 定子繞組試驗(yàn)

按中國(guó)大唐集團(tuán)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《電力設(shè)備交接和預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》（Q/CDT.107001-2005）要求，做定子繞組回路預(yù)防性試驗(yàn)，所有項(xiàng)目符合規(guī)程要求。

5 結(jié)語

對(duì)發(fā)電機(jī)定子繞組非金屬性接地的查找首先要做出初步判斷，針對(duì)高阻性接地或低阻性接地采取不同的方法查找，在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子沒有抽出前只能加較低電壓觀察查找，以防故障點(diǎn)擊穿時(shí)電弧傷及發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子。查找接地故障點(diǎn)時(shí)要控制通入的電流值小于5A，并保持一定的時(shí)間。

參考文獻(xiàn)

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[4] 電氣檢修規(guī)程（Q/HSD.10705-2003）[S].

作者簡(jiǎn)介：陳志忠（1966-），男，山西人，供職于大唐桂冠合山發(fā)電有限公司，研究方向：電氣技術(shù)。

（責(zé)任編輯：小 燕）