水輪發(fā)電機(jī)定子繞組三相泄漏電流不平衡處理及分析

胡亞超，譚志龍

（云南電力技術(shù)有限責(zé)任公司，昆明 650217）

0 前言

在直流泄漏和直流耐壓的試驗(yàn)過(guò)程中，可以從電壓和電流的對(duì)應(yīng)關(guān)系中觀察絕緣狀態(tài)，一般情況下，發(fā)電機(jī)泄漏電流偏大可以反映出定子繞組端部存在故障，但很難查找到定子繞組具體的絕緣缺陷部位，文獻(xiàn)1指出采用發(fā)電機(jī)定子繞組端部表面電位試驗(yàn)，能準(zhǔn)確的查找常規(guī)試驗(yàn)中不易發(fā)現(xiàn)的定子繞組端部的手包絕緣及絕緣盒等處的隱蔽性缺陷。文獻(xiàn)2結(jié)合具體的案例，指出應(yīng)用于汽輪發(fā)電機(jī)繞組的“電位外移法”，可以應(yīng)用于水輪發(fā)電機(jī)，對(duì)查找水輪發(fā)電機(jī)繞組端部絕緣薄弱點(diǎn)也具有明顯的效果。本文通過(guò)實(shí)際案例，借鑒汽輪發(fā)電機(jī)常用的電位外移法，對(duì)定子繞組端部絕緣進(jìn)行表面電位測(cè)試，成功查找出絕緣缺陷位置，經(jīng)過(guò)對(duì)絕緣缺陷位置處理后，三相泄漏電流正常。

1 試驗(yàn)過(guò)程

某水電廠1號(hào)發(fā)電機(jī)，額定容量為225MW，額定電壓為15.75kV，試驗(yàn)時(shí)發(fā)電機(jī)出口及中性點(diǎn)連接銅排已脫開(kāi)，定子繞組絕緣電阻及吸收比合格。

圖1 發(fā)電機(jī)定子繞組泄漏電流曲線

從試驗(yàn)數(shù)據(jù)及圖1泄漏電流曲線[3]可知，在1.5Un試驗(yàn)電壓下，B相與C相（最小值）相比，泄漏電流偏大124.8%；在2.0Un試驗(yàn)電壓下，B相與C相（最小值）相比，泄漏電流偏大145.3%；在2.5Un試驗(yàn)電壓下，B相與C相（最小值）相比，泄漏電流偏大212.0%；不符合規(guī)程規(guī)定：試驗(yàn)電壓下，各相泄漏電流的差別不應(yīng)大于最小值的100%。應(yīng)盡可能找出原因并消除。

2 原因分析

定子繞組泄漏電流和直流耐壓試驗(yàn)?zāi)莒`敏地反映瓷質(zhì)絕緣的裂紋、夾層絕緣的內(nèi)部受潮及局部松散斷裂、絕緣的沿面碳化等，對(duì)發(fā)現(xiàn)定子繞組端部的局部缺陷很靈敏[4]。結(jié)合該水電廠1號(hào)發(fā)電機(jī)現(xiàn)場(chǎng)及試驗(yàn)情況，可能引起發(fā)電機(jī)泄漏電流偏大的因素有：

1）發(fā)電機(jī)已停機(jī)超過(guò)一周的時(shí)間，外部潮氣進(jìn)入，引起絕緣水平下降；

2）定子繞組線棒間、端子盒表面臟污或有雜物；

3）定子繞組端部絕緣存在缺陷。

3 問(wèn)題查找

結(jié)合絕緣電阻及泄漏電流試驗(yàn)數(shù)據(jù)及以往的經(jīng)驗(yàn)，初步判斷定子繞組端部可能存在絕緣缺陷，但由于水輪發(fā)電機(jī)定子繞組線棒數(shù)目較多，以往采用肉眼觀察或交流耐壓試驗(yàn)查找絕緣缺陷具體位置是比較麻煩且存在一定問(wèn)題的。比如定子繞組存在絕緣缺陷，但不是很嚴(yán)重時(shí)，如果利用肉眼查找放電痕跡的方法是比較費(fèi)時(shí)且很難發(fā)現(xiàn)；如果利用交流耐壓試驗(yàn)，將高阻接地降為低阻接地并觀察故障點(diǎn)放電現(xiàn)象來(lái)查找，可能會(huì)導(dǎo)致故障擴(kuò)大，處理起來(lái)更困難、修復(fù)成本更大、檢修時(shí)間更長(zhǎng)[5]。

借鑒汽輪發(fā)電機(jī)繞組的“電位外移法”，對(duì)1號(hào)發(fā)電機(jī)定子繞組端部進(jìn)行表面電位測(cè)試[6]，進(jìn)而查找存在絕緣缺陷的具體位置。該發(fā)電機(jī)定子繞組有上下兩個(gè)分支，為盡可能的減少工作量，判斷上下分支是否均存在問(wèn)題，對(duì)B相上下分支分別進(jìn)行泄漏電流測(cè)試，通過(guò)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，B相下分支泄漏電流正常，上分支泄漏電流數(shù)值在1.5倍額定電壓后變化較大，判斷B相上分支絕緣可能存在問(wèn)題，只需對(duì)B相上分支進(jìn)行表面電位測(cè)試。參照對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)“定子繞組端部手包絕緣施加直流電壓測(cè)量”的規(guī)定：手包絕緣泄漏電流不大于20μA，100MΩ電阻上的電壓降值不大于2000V。

進(jìn)行表面電位測(cè)試前，需在定子線棒上標(biāo)注線棒號(hào)，然后在B相上分支線棒的上下端子絕緣盒表面包裹錫箔紙。裁剪錫紙時(shí)，應(yīng)注意防止錫紙碎紙屑落入線棒之間；錫紙不能碰著端子盒固定鋼圈；錫紙要與端子盒貼緊，可以使用膠帶固定。

對(duì)B相上分支施加直流電壓，由于1號(hào)發(fā)電機(jī)在試驗(yàn)電壓在1.5倍額定電壓以下時(shí)，三相泄漏電流相差不大，較為平衡，只是在1.5倍額定電壓以上的試驗(yàn)電壓下，B相泄漏電流開(kāi)始迅速上升，所以本次表面電位測(cè)試采用2倍額定電壓（31.5kV）的直流電壓。使用阻抗值為100MΩ的專用表面電位測(cè)試儀測(cè)試。發(fā)現(xiàn)11號(hào)下端端子盒錫箔紙表面電壓為14.4kV，且對(duì)測(cè)試儀端部尖端產(chǎn)生持續(xù)明顯的電弧放電，其余端子盒無(wú)電壓。

圖2 發(fā)電機(jī)表面電位測(cè)試接線圖

對(duì)下端故障端子盒進(jìn)行更換處理后，相泄漏電流較平衡，試驗(yàn)結(jié)果符合規(guī)程要求，B相上分支泄漏電流偏大的問(wèn)題已得到解決。

4 結(jié)束語(yǔ)

本次處理1號(hào)發(fā)電機(jī)三相泄漏電流不平衡故障時(shí)，借鑒了汽輪發(fā)電機(jī)電位外移法來(lái)查找定子繞組絕緣缺陷的具體位置，與以往故障查找方法相比，對(duì)發(fā)電機(jī)破壞較小，且極大的縮短了故障點(diǎn)查找時(shí)間，另外給出了該試驗(yàn)方法需注意的事項(xiàng)，分析了為何施加二倍額定電壓的試驗(yàn)電壓，對(duì)快速查找水輪發(fā)電機(jī)定子繞組絕緣缺陷具體位置有借鑒作用。