發(fā)電機定子繞組絕緣監(jiān)督

發(fā)電機定子繞組絕緣監(jiān)督文斌摘要：詳細介紹了大型水輪發(fā)電機定子繞組安裝的絕緣監(jiān)督全過程。以烏江渡發(fā)電廠擴機工程4#機為例，著重介紹對定子繞組技術監(jiān)督的目的、標準和方法。指出監(jiān)督過程中的重點環(huán)節(jié)，提出監(jiān)督過程中出現(xiàn)問題及解決措施。為發(fā)電機定子絕緣監(jiān)督提供借鑒。關鍵詞：定子繞組；絕緣監(jiān)督；耐壓試驗；缺陷；0概述定子繞組是發(fā)電機的動脈，繞組的絕緣應具有所要求的耐熱等級、足夠的介電強度、優(yōu)良的機械性能和良好的工藝性，并在規(guī)定的運行期間內其性能不能下降到影響發(fā)電機安全運行的水平。如果定子在生產、運輸保管或安裝過程中出現(xiàn)缺陷，發(fā)電機投運后將會發(fā)生過熱或線圈擊穿事故，造成巨大的經濟損失。因此對發(fā)電機定子的絕緣監(jiān)督至關重要。烏江渡發(fā)電廠擴機、增容工程機組定子繞組絕緣監(jiān)督全過程主要由：外觀檢查、線棒下前后絕緣試驗、整體繞組試驗及故障處理等環(huán)節(jié)組成。1外觀檢查發(fā)電機定子繞組十分嬌貴，工藝要求十分嚴格，在運輸保管過程中易發(fā)生各種損壞現(xiàn)象。因此，很有必要進行開箱檢查，及早發(fā)現(xiàn)線棒是否有變形、絕緣破損、受潮等缺陷。如有上述現(xiàn)象，應及時向監(jiān)理工程師反映，由安裝單位提出處理措施進行處理后方可進行驗收。2發(fā)電機定子線棒試驗2.1定子線棒下線前試驗定子線棒下線前試驗包括絕緣電阻測試、交流耐壓試驗、起暈試驗、介損測量等項目。2.1.1線棒絕緣電阻測試2.1.1.1試驗目的絕緣電阻測試主要是檢查線棒的絕緣狀況，如受潮、絕緣損壞、裂紋等貫穿性缺陷，是判斷線棒是否合格的重要指標之一。2.1.1.2試驗標準應使用2500V兆歐表進行測量,要求冷態(tài)下每根線棒的絕緣電阻不得小于4MQ。絕緣測試結果見表1。2.1.2線棒交流耐壓試驗2.1.2.1試驗目的交流耐壓試驗是檢測線棒質量一道嚴格的工序。主要考驗線棒的抗電強度，保證運行電壓下的絕緣水平，發(fā)現(xiàn)集中性的局部缺陷，如局部損傷、受潮、氣泡等。交流耐壓試驗是一種破壞性試驗，對線棒的損壞具有累積效應。因此應嚴格控制耐壓次數(shù)，延長線棒使用壽命。試驗標準試驗電壓為2.75倍額定電壓加2.5kV。即Us=2.75X15.75+2.5=45.8（kV）耐壓時間為1分鐘，耐壓過程中不應出現(xiàn)閃洛放電及絕緣擊穿（破壓）現(xiàn)象。2.1.3線棒起暈試驗2.1.3.1試驗目的定子繞組的絕緣，在運行電壓下常在絕緣內部的空隙中、處槽口、通風道附近和端部的絕緣表面產生電暈放電現(xiàn)象。電暈放電產生腐蝕和化學降解，導致絕緣性能裂化直至損壞，是促使發(fā)電機絕緣迅速老化的重要原因之一。絕緣的耐電暈性能對定子繞組的長期安全運行有重要影響，是發(fā)電機絕緣的重要性能指標。測量單根線棒的起暈電壓，檢查線棒防暈層（半導體層）有無破損。如起暈電壓低于標準要求，將會在運行電壓或過電壓的作用下產生電暈放電，引起嚴重的電暈損耗，對線棒絕緣產生電腐蝕，損壞線棒絕緣。試驗標準要求抽查全部線棒總數(shù)的10%（84根）進行起暈試驗，起暈電壓應大于23.6kV。2.1.4介損測量2.1.4.1試驗目的介質損耗主要是檢測線棒是否存在絕緣老化、臟污等整體絕緣缺陷對單根線棒，還可發(fā)現(xiàn)絕緣內部是否發(fā)空或存在較大的氣隙等局部缺陷。是判斷線棒質量的輔助指標。試驗標準根據(jù)GB8564-88及東方電機股份有限公司設計要求，抽取線棒總數(shù)的10%進行介質損耗的試驗。單根線棒tg6測量試驗電壓可取0.2U、0.4U、0.6U、0.8U、1.0U，最高可取1.5U。N N N N N N根據(jù)試驗設備不同來選取試驗電壓。設備最高試驗電壓為10kV時取0.2Un、0.4Un、0.6Un，分別為3.15、6.3kV、9.45kV。根據(jù)現(xiàn)場試驗設備情況，分別選取介損測量試驗電壓：3000V、6000V、9500V。要求tg6值不大于2.5%。2.1.5試驗結果分析試驗結果見表1（部分線棒）。從4#機840棵線棒交流耐壓結果看，近20%的線棒存在閃洛放電故障，近25%的線棒介質損耗超標。根據(jù)開箱檢查結果可知，線棒放電的原因是由于運輸或保管過程中絕緣受潮、絕緣層有氣泡等原因引起的。表1線棒下線前試驗數(shù)據(jù)（部分）線棒編號絕緣電阻（GQ）交流耐壓（45.8kV）起暈電壓（kV）介損（9500V）tgO%備注2T1282合格304.12介損、起暈電壓為抽檢2T4799合格314.335介損、起暈電壓為抽檢2T205100合格301.876介損、起暈電壓為抽檢2T276100合格282.042介損、起暈電壓為抽檢2T34690合格302.374介損、起暈電壓為抽檢2T34985合格301.882介損、起暈電壓為抽檢2T28482合格29.52.83介損、起暈電壓為抽檢2T25982合格292.964介損、起暈電壓為抽檢2T18162.5不合格--線棒彎曲部分放電2T32076合格---T19244合格---2T31751合格---2.1.6故障線棒處理2.1.6.1故障線棒處理過程發(fā)現(xiàn)線棒質量問題后，及時向監(jiān)理工程師、擴機工程建設管理部、生產廠家提交故障分析報告。由生產廠家制定處理方案和措施，經監(jiān)理工程師、總工簽字后實施。生產廠家根據(jù)處理方案和措施首先將受潮線棒用紅外線碘鎢燈干燥后進行交流耐壓試驗。對試驗不合格線棒的放電部位進行加厚絕緣、刷漆、干燥等處理。2.1.6.2線棒處理后的驗收交流耐壓試驗是一種破壞性試驗，對線棒的損壞具有累積效應。為了保證線棒使用壽命。因此對經過絕緣處理的線棒抽檢10%進行交流耐壓、介損及起暈電壓試驗。抽檢的線棒不能安裝使用，存入庫房作為備用。2.2定子線棒下線后試驗定子線棒下線后試驗包括絕緣電阻測試、交流耐壓試驗、槽電位試驗等項目。2.2.1絕緣電阻測試2.2.1.1測試目的下線后線棒絕緣電阻測試可以檢定線棒的受潮程度;判斷相間絕緣及對地絕緣是否存在貫穿性的局部絕緣缺陷。絕緣電阻合格后方可進行交流耐壓試驗。試驗標準應使用2500V兆歐表，絕緣電阻應大于300MQ02.2.2交流耐壓試驗2.2.2.1試驗目的下線后的交流耐壓試驗是發(fā)電機定子線棒絕緣監(jiān)督過程中又一道重要工序。通過交流耐壓試驗可以檢查出線棒安裝過程中是否損壞線棒絕緣、線槽內有異物、線棒臟污等缺陷，保證施工工藝及質量。試驗標準下層線棒下線后試驗電壓為2.5倍額定電壓加2kV；即Us=2.5X15.75+2=41375(kV)上層線棒下線后試驗電壓為2.5倍額定電壓加1kV；即Us=2.5X15.75+1=40375(kV)試驗時間為1分鐘，耐壓過程中不應出現(xiàn)閃洛放電及絕緣擊穿現(xiàn)象。2.2.3定子線棒槽電位試驗2.2.3.1試驗目的根據(jù)《電氣設備預防性試驗規(guī)程》及《烏江擴機SF250—40/10800水輪發(fā)電機安裝說明書》規(guī)定，發(fā)電機定子線棒下線后，應對發(fā)電機定子線棒進行槽電位試驗，以檢查發(fā)電機槽部定子線棒絕緣外表面和槽壁之間，以及防暈層和主絕緣之間的電腐蝕情況。檢查出定子線棒槽部絕緣外表面與槽壁之間的接觸情況是否良好，防止運行中由于電腐蝕損傷絕緣。試驗標準試驗電壓發(fā)電機相電壓，即15750/J3=9093(V)。在試驗電壓下各槽槽電位應不大于10V。3.2.3.3試驗接線圖：表2定子線棒下線后槽電位試驗記錄表2.1 定子上層線棒下線后槽電位試驗記錄 槽號 測試電壓(V) 1測點__2測點 3測點 4測點 5測點 411.85.95.05.61.6425.55.75.35.85.7435.35.75.73.65.9445.64.64.84.35.0455.55.75.05.04.8465.65.55.64.95.647U泊危泊

484.75.14.62.81.1491.21.31.33.04.3503.84.61.81.81.31333.03.22.95.32.01341.81.94.35.55.81352.82.21.63.95.01361.94.03.42.75.61372.95.24.54.05.81382.02.52.43.81.11393.22.63.43.65.21405.02.73.44.82.01415.14.74.92.72.11421.94.81.23.05.42325.03.05.02.02.02333.04.03.02.92.72341.22.72.02.23.02354.54.03.64.55.02365.02.52.04.55.02371.25.05.05.04.32384.03.52.05.05.02392.01.23.55.04.92403.72.93.81.65.22413.01.84.33.84.83155.05.35.25.15.33165.25.33.13.33.53175.15.05.24.94.83183.65.15.32.35.13195.05.11.75.25.23205.05.15.25.25.13215.15.15.24.65.03225.05.25.15.25.13234.95.04.95.02.83241.94.85.05.05.04025.65.83.35.34.54036.16.04.23.83.64046.06.05.62.62.24056.05.92.91.83.74066.27.04.63.57.04076.25.64.81.51.04086.25.73.85.14.64096.25.03.53.72.94106.04.03.95.84.44116.03.04.64.23.6表2.2定子下層線棒下線后槽電位試驗記錄

槽號測試電壓（V） 5測點 1測點__2測點 3測點 4測點417.77.98.05.63.2424.37.98.21.42.0435.88.07.56.87.0445.46.66.36.87.0455.35.68.05.24.1465.05.56.64.03.0477.06.04.64.06.2485.03.84.83.53.61851.60.91.01.42.41861.71.82.81.11.31871.31.80.70.80.71882.01.61.30.90.81892.01.91.92.22.31902.01.41.81.92.01924.03.14.50.30.31932.01.53.70.40.41943.91.04.90.30.31954.51.73.70.30.21961.61.10.30.31.31974.61.91.82.30.12305.03.42.42.30.42314.91.52.92.90.22324.93.82.73.10.42335.02.92.80.50.32345.03.43.03.00.52355.24.42.92.60.42365.14.53.73.20.62371.55.43.83.30.52780.93.85.04.90.42792.33.12.86.60.42803.55.34.23.50.42813.42.94.70.40.32821.42.82.90.20.32831.52.70.20.20.32845.22.92.50.20.32855.04.10.60.20.43105.04.94.95.04.93115.15.25.05.05.13124.54.95.10.52.53135.04.94.15.02.03144.85.03.21.41.03154.83.95.02.21.23164.94.85.00.32.03572.31.63.63.54.83581.91.72.00.72.53592.02.13.50.70.83602.01.83.60.22.23611.91.63.61.52.03622.42.03.61.01.23632.02.24.63.22.63642.22.32.21.32.22.2.4試驗結果分析定子線棒下線后各槽線棒絕緣電阻在300-500MQ,交流耐壓無放電及絕緣擊穿現(xiàn)象。上下層線棒各測試槽電位51槽，其測試結果均低于10V（試驗結果見表2）。安裝質量符合規(guī)程要求。3 定子繞組整體試驗定子繞組整體試驗包括直流電阻測試、直流耐壓及泄漏電流試驗、定子繞組交流耐壓試驗等項目。3.1定子線圈直流電阻測試3.1.1試驗目的下線完畢，各相線棒接頭焊接完畢后，對各相繞組及每一分支進行直流電阻測試，檢測線圈股線是否有斷股，確保焊接質量，防止連線錯誤。確保機組運行過程中各接頭溫度處于正常范圍。3.1.2試驗標準使用變壓器快速直阻儀或電流電壓法測量，排除匯流排的影響各相繞組相比較不大于最小值的2%。3.2定子繞組直流耐壓及泄漏電流試驗3.2.1試驗目的與測量絕緣電阻比較，泄漏電流及直流耐壓試驗能更有效地發(fā)現(xiàn)定子繞組的貫穿性缺陷及繞組端部的局部缺陷。根據(jù)分段試驗電壓下的電壓與泄漏電流的相應變化來分析泄漏電流的發(fā)展趨勢。在某些情況下（如受潮）還可以在絕緣未擊穿之前就能發(fā)現(xiàn)絕緣缺陷。同時，直流耐壓試驗對發(fā)現(xiàn)定子繞組端部絕緣缺陷更具有獨特的優(yōu)勢。試驗標準采用ZGSIII-60/3型直流高壓發(fā)生器進行試驗。直流耐壓試驗電壓取3Un，即Us=3.0U=3.0X15.75=47.25（kV）。N耐壓試驗前應進行絕緣電阻、吸收比及極化指數(shù)測試，通過測試可以檢定線棒的受潮程度；判斷相間絕緣及對地絕緣是否存在貫穿性的局部絕緣缺陷。絕緣電阻達不到要求，查明原因處理后方可進行耐壓試驗。3.3定子繞組交流耐壓試驗（諧振耐壓）3.3.1試驗目的定子線圈安裝完畢后，對定子線圈進行最后一道工序一一交流耐壓試驗。交流耐壓試驗考核定子繞組的主絕緣強度，有效的發(fā)現(xiàn)定子繞組的局部絕緣缺陷，特別是繞組槽內部份和槽口處的絕緣缺陷，如局部機械損傷，局部絕緣劣化等。交流耐壓試驗前應核實各相繞組的絕緣電阻、吸收比及極化指數(shù)是否符合要求，合格后方可進行交流耐壓試驗。交流耐壓試驗是考核定子線圈安裝質量最嚴格的一道工序，如有質量問題，需要查明故障原因，對故障點進行處理合格后才能繼續(xù)進行交流耐壓試驗。在試驗過程中仔細觀察有無放電、異常聲響，過流保護是否動作，電流電壓指示有無急劇升降等異?，F(xiàn)象。如有異常，查明原因，并采取措施方可繼續(xù)進行試驗。3.3.2試驗標準根據(jù)東方電機股份有限公司設計及《電氣設備交接試驗標準》，定子繞組交流耐壓試驗電壓為34.5kV。試驗時間為1分鐘，在試驗過程中，凡未發(fā)生繞組對地部位閃絡放電、絕緣擊穿等現(xiàn)象，即為交流耐壓試驗通過。3.3.3試驗接線原理圖Bty-調壓器B S-試驗變壓器 R-保護電阻G-保護球隙 V 1.V2-電壓表V3-標準分壓器A-電流表DL-可調電抗器AO.BO.CO-定子繞組ax-轉子繞組圖4交流耐壓試驗原理圖（諧振耐壓）3.4試驗結果分析3.4.1定子繞組直流電阻測量結果：（mQ）表3定子繞組直流電阻測試記錄相另URRR最大相差（%）測試數(shù)據(jù)A】1.O573BO1.574CO1.5740.063.4.2定子繞組直流耐壓及泄漏電流試驗結果,A）表4定子繞組直流耐壓及泄漏電流記錄相別大相差（%）0.5Us(I/I)1.0Us(I/I1.5Us)(I/I)2.0Us(I/I)2.5Us(I/I3.0Us)(I/I)最15s iminA對BC及地44/27B對AC及地 63/3818.5C對AB及地59/3315s 1min72/6495/74. 15s 1min132/112106/83142/11215s 1min194/187154/140212/18415s 1min255/247230/220272/267. 15s 1min361/335305/285380/362405/3973.4.3定子繞組交流耐壓試驗結果表5定子繞組交流耐壓試驗記錄相別結論試驗電壓（kV）試驗時間（S）電容電流（A）調諧電感值二次電流（H）（A）A對BC及地格34.560175__合B對AC及地合格34.560175__不C對AB及地合格34.560176__不從試驗記錄（表3、4、5）中可知：定子繞組直流電阻最大相差為0.06%,小于2%；泄漏電流的最大誤差為18.5%（小于30%），且泄漏電流不隨時間延長而增大;B相繞組在34.5kV時，50秒后引出線與夾線螺母有放電現(xiàn)象；C相交流耐壓時，中性點上聯(lián)板螺絲對垂直連板手包絕緣放電。3.4.4故障處理3.4.4.1放電原因分析試驗前定子打掃不徹底；B相中性點上聯(lián)板手包絕緣處有空氣隙且絕緣沒干透，當加上交流電壓過程中，聯(lián)板手包絕緣處空氣隙溫度驟然升高，引起手包絕緣處被打爆；C相交流耐壓時，中性點上聯(lián)板螺絲對垂直聯(lián)板手包絕緣放電，上聯(lián)板螺絲螺桿過長，多加了一顆螺絲，造成引出線線夾處絕緣層有氣隙，在高壓電場的作用下發(fā)生放電,造成此處絕緣破壓。處理過程徹底清掃定子繞組，解除夾件螺