發(fā)電機(jī)定子繞組絕緣吸收比低原因分析及應(yīng)對措施

高力強(qiáng)

摘 要：徐礦阿克蘇電廠1號機(jī)組自2011年9月投運(yùn)以來，多次開機(jī)前出現(xiàn)發(fā)電機(jī)定子繞組絕緣吸收比低（小于1.3）情況，給機(jī)組的正常啟動(dòng)帶來很大的隱患，給安全生產(chǎn)造成了很被動(dòng)的局面，面對這一情況，通過對歷次#1機(jī)組開機(jī)前絕緣的檢查情況，經(jīng)過對比分析，找出了徐礦阿克蘇電廠1號發(fā)電機(jī)定子繞組絕緣吸收比低的原因，并采取了相應(yīng)應(yīng)對措施，有效的解決了問題。

關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī)；定子繞組；絕緣吸收比低

中圖分類號：TK267 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）20-0150-02

1 引言

徐礦阿克蘇電廠1號機(jī)組2011年9月投產(chǎn)發(fā)電，發(fā)電機(jī)由東方電機(jī)集團(tuán)東方電機(jī)有限公司制造，發(fā)電機(jī)為兩極、三相同步交流發(fā)電機(jī)。冷卻方式采用“水氫氫”即：定子繞組（包括定子線圈、定子引線、定子出線）采用水內(nèi)冷；轉(zhuǎn)子繞組采用氫內(nèi)冷：轉(zhuǎn)子槽內(nèi)部分采用氣隙取氣銑孔斜流氫內(nèi)冷、轉(zhuǎn)子繞組端部采用縱橫兩路銑槽氫內(nèi)冷；定子鐵芯及結(jié)構(gòu)件采用氫氣表面冷卻[1]。發(fā)電機(jī)型號：QFSN-200-2，額定有功功率：200MW，定子額定電流：8625A，功率因數(shù)：0.85（滯后），額定轉(zhuǎn)速3000r/min，額定氫壓：0.3MPa，定子冷卻水壓力：0.1-0.2MPa。

根據(jù)徐礦阿克蘇電廠《電氣運(yùn)行規(guī)程》及發(fā)電機(jī)廠家說明書規(guī)定，發(fā)電機(jī)停機(jī)超過三天或一次系統(tǒng)有檢修工作、做過安全措施時(shí)，在機(jī)組啟動(dòng)點(diǎn)火前，必須測量發(fā)電機(jī)定子絕緣電阻（包括發(fā)電機(jī)封閉母線、主變低壓側(cè)、高廠變高壓側(cè)及勵(lì)磁變高壓側(cè)）。

2 發(fā)電機(jī)定子繞組絕緣測量方法及測量原理

徐礦阿克蘇電廠發(fā)電機(jī)定子繞組絕緣的測定，采用的是武漢市康達(dá)電氣有限公司生產(chǎn)的，KD2678系列水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)絕緣測試儀，在測量前應(yīng)滿足以下條件：（1）發(fā)變組在冷備用狀態(tài)；（2）發(fā)變組出口PT、發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地變撤運(yùn)；（3）發(fā)電機(jī)定子冷卻水水質(zhì)合格（20℃、導(dǎo)電率0.5～2μs/cm）；（4）盤車停運(yùn)狀態(tài)。發(fā)電機(jī)定子繞組在干燥后接近工作溫度（75）℃時(shí)，用2500V兆歐表測量其相間及對地絕緣電阻值應(yīng)不低于按下式所求的的數(shù)值。

式中：R-絕緣電阻值，MΩ

U-發(fā)電機(jī)額定電壓，V

P-發(fā)電機(jī)額定視在功率，KVA

吸收比：

一般要求K>1.3

當(dāng)在不同于工作溫度條件下測量定子繞組絕緣電阻時(shí)，所得的絕緣電阻值應(yīng)進(jìn)行換算。測量定子繞組絕緣合格標(biāo)準(zhǔn)如下：（1）發(fā)電機(jī)定子繞組對地絕緣應(yīng)大于16MΩ；（2）吸收比R60s/R15s應(yīng)大于1.3；（3）極化指數(shù)（R10min/R1min）大于或等于2；（4）三相絕緣電阻值差異倍數(shù)小于或等于2。

定子繞組絕緣電阻測量原理如圖1所示。

圖中RF、RU組成分壓器，用于測量試驗(yàn)電壓；RI為絕緣泄漏電流測量電阻；R1為繞組對匯水環(huán)的水電阻；R2為匯水環(huán)對地的水電阻。

3 發(fā)電機(jī)定子繞組絕緣吸收比低原因分析

徐礦阿克蘇電廠1號發(fā)電機(jī)多次搖測定子絕緣電阻值均合格，但定子絕緣吸收比經(jīng)常出現(xiàn)偏低情況。吸收比低，說明被測設(shè)備存在受潮情況。另一方面，測量結(jié)果出現(xiàn)吸收比低情況，還可能是測量時(shí)匯水環(huán)對地出現(xiàn)了不完全接地，此時(shí)所測得的是一個(gè)偏大的絕緣電阻，而且吸收比數(shù)值小于1。

首先從受潮原因分析，徐礦阿克蘇電廠1號發(fā)電機(jī)定子繞組通過軟連接與封閉母線相連接，正常情況下測量發(fā)電機(jī)定子繞組絕緣時(shí)，定子繞組和封閉母線同時(shí)測量，當(dāng)測量結(jié)果出現(xiàn)吸收比低情況時(shí)，采取的措施是將軟連接拆除，分別測量發(fā)電機(jī)定子繞組和封閉母線絕緣電阻[2]。2014年2月就出現(xiàn)過此種情況，測量定子繞組絕緣合格，但吸收比偏低，拆除軟連接后，單獨(dú)搖測發(fā)電機(jī)定子繞組絕緣，測量數(shù)值顯示定子繞組絕緣電阻和吸收比均合格，測量封閉母線絕緣發(fā)現(xiàn)絕緣電阻合格，吸收比偏低，此時(shí)確定封閉母線存在受潮情況，進(jìn)一步排查發(fā)現(xiàn)封閉母線與高廠變高壓側(cè)連接的軟連接處發(fā)現(xiàn)有存水，將積水清理干凈并干燥后，測量絕緣合格。2015年9月底，徐礦阿克蘇電廠1號機(jī)組完成大修，機(jī)組點(diǎn)火啟動(dòng)前測量發(fā)電機(jī)定子繞組絕緣吸收比低，同樣采取拆除軟連接辦法排除，發(fā)現(xiàn)定子繞組絕緣吸收比不合格，封閉母線絕緣合格。經(jīng)過分析得出發(fā)電機(jī)氫氣濕度較大，經(jīng)過投入盤車運(yùn)行，提高定冷水進(jìn)水溫度，加快發(fā)電機(jī)內(nèi)部氣體流通，把內(nèi)部潮濕的氣體置換出來，通過發(fā)電機(jī)氫氣去濕裝置，將氫氣中的水分去除，最終測得發(fā)電機(jī)定子繞組絕緣合格。

其次，從測量前的各項(xiàng)檢查方面分析，2017年6月徐礦阿克蘇電廠1號機(jī)組完成小修后，測量1號發(fā)電機(jī)定子繞組絕緣，測得的數(shù)值顯示絕緣電阻值合格，但吸收比不合格，經(jīng)過認(rèn)真排查、分析，排除了發(fā)電機(jī)定子繞組及封閉母線存在受潮情況。通過對搖表各連接線認(rèn)真檢查，最終發(fā)現(xiàn)定子進(jìn)水匯水管與外部冷卻水管連接法蘭外部有大量水珠，經(jīng)過處理后，再次搖測發(fā)電機(jī)定子繞組絕緣，吸收比合格。徐礦阿克蘇電廠1號發(fā)電機(jī)定子進(jìn)水匯水管連接法蘭現(xiàn)場照片，如圖2所示。

4 發(fā)電機(jī)定子繞組絕緣吸收比低處理措施及建議

（1）發(fā)電機(jī)停機(jī)后，為避免封閉母線內(nèi)部受潮，要確保發(fā)電機(jī)封閉母線微正壓裝置正常投運(yùn)，該裝置可以使封閉母線外殼內(nèi)部產(chǎn)生一個(gè)略高于外部大氣壓的干燥氣壓差，使外界環(huán)境中的潮氣、灰塵、鹽霧等不能侵入離相封閉母線的外殼內(nèi)，使絕緣子、外殼與導(dǎo)體間的工作環(huán)境始終保持潔凈、干燥狀態(tài)。還要確保封閉母線所連接設(shè)備各軟連接密封嚴(yán)密，發(fā)現(xiàn)有不嚴(yán)密的部位要及時(shí)進(jìn)行封堵，這樣封閉母線內(nèi)部就不會(huì)受潮。

（2）發(fā)電機(jī)進(jìn)行氫氣置換前，確保置換所需的氫氣干燥。氫氣濕度超標(biāo)易造成發(fā)電機(jī)定子線圈端部絕緣降低。氫氣濕度越大，氫氣中水分越大，氣體的介電強(qiáng)度越低，定子繞組受潮，降低絕緣電阻。運(yùn)行人員要定期對氫氣儲(chǔ)罐底部進(jìn)行排水，從源頭上避免氫氣濕度大。另一方面還要確保發(fā)電機(jī)氫氣去濕裝置運(yùn)行正常，保證發(fā)電機(jī)內(nèi)部氫氣濕度在合格范圍。

（3）發(fā)電機(jī)測量定子繞組絕緣前，認(rèn)真檢查搖表各連接線及各項(xiàng)隔離措施，尤其是匯水管連接法蘭要干燥，若法蘭有水珠就相當(dāng)于法蘭之間的短接導(dǎo)線未完全解開，這樣發(fā)電機(jī)匯水管對地及定子繞組對匯水管絕緣電阻會(huì)降低，會(huì)影響絕緣電阻及吸收比。

（4）當(dāng)出現(xiàn)吸收比低情況后，應(yīng)采用分段隔離排查法，首先要確定是發(fā)電機(jī)定子繞組本體原因，還是所連接的封閉母線部分原因，然后進(jìn)一步排查，這樣可以盡快找到故障點(diǎn)[3]。

（5）發(fā)電機(jī)停機(jī)后，應(yīng)定期測量定子繞組絕緣，并做好詳細(xì)記錄，為下次開機(jī)提供參考、對比數(shù)據(jù)，這樣還可以提前發(fā)現(xiàn)問題。

（6）發(fā)電機(jī)停機(jī)以后，要定期測定定子冷卻水水質(zhì)，確保發(fā)電機(jī)定子冷卻水PH值、電導(dǎo)率在合格范圍，發(fā)現(xiàn)水質(zhì)不合格時(shí)，及時(shí)進(jìn)行換水，避免定子冷卻水水質(zhì)不合格而影響發(fā)電機(jī)定子繞組絕緣測定。

（7）開機(jī)前盡早啟動(dòng)盤車運(yùn)行，投入定冷水加熱，提高定冷水溫度，將發(fā)電機(jī)內(nèi)部潮濕的氣體通過氣體流通置換出來。

5 結(jié)語

發(fā)電機(jī)定子繞組絕緣電阻及吸收比合格是發(fā)電機(jī)啟動(dòng)的必要條件。發(fā)電機(jī)絕緣電阻及吸收比是判斷發(fā)電機(jī)本體絕緣是否受潮的主要依據(jù)。發(fā)電機(jī)本體絕緣受潮若沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)或處理，在發(fā)電機(jī)起勵(lì)或并網(wǎng)運(yùn)行后極易造成絕緣擊穿而發(fā)生事故。

參考文獻(xiàn)

[1]東方電機(jī)股份有限公司.QFSN-200-2型汽輪發(fā)電機(jī)使用維護(hù)說明書.四川：東方電機(jī)股份有限公司，2000，8.

[2]徐礦集團(tuán)新疆阿克蘇熱電有限公司2×200MW電氣運(yùn)行規(guī)程，2013，1.

[3]劉國強(qiáng).水氫氫冷發(fā)電機(jī)絕緣吸收比偏低的原因及對策[B].江西電力，2002（1）：26-26.endprint