峡江水电站第9号发电机转子绝缘过低分析及处理

张雨霖，姚万灿，洪志勇

（江西中电投峡江发电有限公司，江西 南昌330038）

1 概况

峡江水电站位于吉安市峡江县境内，坝址地处赣江中游，电站安装9台单机容量40 MW灯泡贯流式机组，总装机容量360 MW。电站第9号发电机为三相交流同步发电机，采用常压密闭风扇强迫通风冷却和二次冷却水循环系统。

并网投产前对第9号机组转子绝缘进行测量，转子绝缘值仅为0.02 MΩ，不符合电气设备交接试验规程（GB50150-2006）中“转子绕组的绝缘电阻值不宜低于0.5 MΩ”的规定。当时设备状态为励磁灭磁开关合闸位置，发电机保护全部投入状态，未进行其它解线、短接等工作。

2 原因分析

2.1 第9号机组转子结构和组成

转子主要由转子支架、磁轭、磁极、转子引线组成。转子外径φ8 198 mm，磁极高度1 611 mm，84个磁极，工地叠磁轭冲片、磁极，转子总重159.5 t。 转子支架厂内整体加工、成型后整体运输。

磁极铁芯由1 mm厚的磁性钢板叠压而成，铁芯长1 489 mm，铁芯冲片采用磷化绝缘处理减少损耗。 铁芯的极身包绕绝缘材料，铁芯与线圈之间用绝缘材料塞紧固定线圈，保证绝缘要求。磁极线圈采用带有散热翅的铜带焊接而成，增加了线圈的散热能力。转子磁极符合国家标准规定的“F”级绝缘，由铜排绕制而成，表面光洁，边缘不得有锯齿状缺陷，匝间垫Nomax绝缘纸，并与铜排热压成一体（见图1）。

图1 转子安装图

2.2 第9号发电机转子并网前试验结果

转子吊装前在安装间的整体试验，主要的试验内容有：①各个磁极挂装焊接后整个转子耐压试验；②转子整体交流阻抗和直流电阻试验（试验参数如表1）。

经试验得出，机组并网前转子绝缘测试值为0.02 MΩ。

2.3 第9号发电机并网前转子绝缘过低因素分析

分析第9号发电机并网前转子绝缘过低主要有3个方面的原因：①第9号机组作为电站首台安装的机组，厂房建设还尚未完工，空间没有封闭，现场条件差，长期置于外部，导致绝缘材料内部受潮，绝缘介质变化；②在安装过程中，由于操作不当，工艺水平引起磁极在安装过程受损；③在测量转子绝缘方式方法上存在操作不当的行为。

表1 第9号发电机转子并网前试验参数表

3 测量与处理措施

3.1 干燥法

2013年7月31日，机组进行了第一次开机空转并进行各项机械试验和各项数据的测量，空转2天后停机测得转子绝缘为0.05 MΩ。随后采用外热源烘干加热，投入加热器，开机空转，停风机冷却水，给发电机一个封闭的环境进行干燥并对定转子温度进行监视，随后转子接入500 A直流电焊机作为励磁电流给转子做短路干燥，直流电流缓慢递升加入，并监视定子转子温度，两天后测得转子绝缘为0.1 MΩ，定子绝缘上升为150 MΩ，决定对转子进行分段测绝缘，拔碳刷，刷架及励磁电缆绝缘。对下列部件分别测量绝缘：

（1）滑环铜排转子绝缘 0.1 MΩ；

（2）拆转子磁极与铜排引线，滑环铜排转子绝缘0.1 MΩ；

（3）分段测拆磁极间连接线，测转子磁极绝缘：01～14：0.4 MΩ；14～28：3.0 MΩ；29～50：0.5 MΩ；51～64：0.4 MΩ；65～84：0.2 MΩ。

恢复转子接线，继续开机干燥，采用直流电焊机向转子提供励磁电流，经过几天反复的停机测量，开机加热干燥，转子绝缘逐步上升为0.45 MΩ，基本满足要求。2013年9月1日，第9号机组成功并网投产72小时试运行停机后立即测量转子绝缘为1.5 MΩ，停机后三天内转子绝缘逐步下降至 1.2 MΩ、0.6 MΩ、0.28 MΩ。 电站组织技术人员进行分析绝缘下降原因，并提出可能测量方法有误的设想。

3.2 改接线方式测量法

为查明第9号机组转子线圈引出线和继电保护装置的实际接线，2013年9月6日对第9号机组保护屏、灭磁开关柜、水轮机端子箱、发电机端子箱、发电机舱设备接线进行详细检查发现以下情况：

（1）发电机转子接地保护与失磁保护均按设计图要求并接于转子电压正负极之间。

（2）转子接地保护与失磁保护的接入点，设置在灭磁开关柜内的转子线圈引出线处未经灭磁开关，即与发电机转子线圈直接并联关系（设计图纸中未明确保护接入点在何处）。

经与保护厂家沟通，对方告知发电机保护装置正常运行时，转子线圈经保护装置内高值电阻后接地，接地阻值约为20～40 kΩ。遂进行原因分析：可能在测量转子绝缘测量时，因带有保护装置回路接地电阻，故而直接测量转子线圈绝缘，测出的绝缘电阻值等于保护回路接地电阻值约为20～40 kΩ，（500 MΩ摇表读数为0.1 MΩ）此时的测量值并不是转子线圈真正的绝缘电阻。

组织人员先后采用以下2种方式进行测量：

（1）断开发电机保护屏转子接地保护开关1K2、失磁保护开关1K3，灭磁开关分闸位，在灭磁柜转子线圈引出线测量，绝缘值为9.3 MΩ；

（2）甩开机组保护屏内VD1和VD4端子外接线，灭磁开关分闸位，测量转子线圈绝缘值为9.3 MΩ。

分析2种测量方法都是正确的，效果也一样，基本原理相同，都是断开并联于转子线圈的保护回路（见图2），测得的数值是转子线圈的真实绝缘电阻值，符合规范要求。

图2 转子线圈引出线接线图

4 结论

从第9号机组并网前转子绝缘一直偏低来看，不仅存在客观原因，如：受安装现场潮湿、灰尘大等不利因素，同时有主观上的测量方法不当等因素影响。所以面对设备异常情况或状态时，需要拓展思路，从电站实际接线等设计方面进行思考，认真从人、机、料、法、环方面查找原因，及时确诊根本原因，并实施改进措施，保证试验测量数据的正确可靠性。

［1］刘国选.灯泡贯流式水轮发电机组运行与检修［M］.北京：中国水利水电出版社，2006.