张河湾抽水蓄能电站发电机定子中性点结构改造

李国宾，任 刚，黄 嘉，龙福海，吴 妍，王 博

（1.河北张河湾蓄能发电有限责任公司，河北 石家庄 050300；2.国网新源控股有限公司，北京 100053）

张河湾抽水蓄能电站发电机定子中性点结构改造

李国宾1，任 刚1，黄 嘉1，龙福海1，吴 妍1，王 博2

（1.河北张河湾蓄能发电有限责任公司，河北 石家庄 050300；2.国网新源控股有限公司，北京 100053）

重点介绍了张河湾抽水蓄能电站发电电动机中性点结构改造、拆除和回装连接铜排方法以及改造完成后对机组进行电气预防性试验的影响，对机组整体性能做全面判断分析起到了非常重要的作用，为国内抽水蓄能电站在该方面的设计、运行和技术改造提供借鉴作用。

抽水蓄能；发电电动机；中性点；预防性试验

1 引言

张河湾抽水蓄能电站位于河北省石家庄市井陉县测鱼镇附近的甘陶河干流上，距石家庄市区77km，装机4台，单机容量250 MW，电站总装机容量1 000 MW。张河湾抽水蓄能电站接入冀南电网，在系统中担负调峰填谷、调频调相和紧急事故备用等任务。

张河湾抽水蓄能电站的发电电动机生产厂家为日本富士，型号为GDH7057S-09，中性点采用经过接地变压器接地的高阻接地方式。

2 改造背景

张河湾抽水蓄能电站定子绕组的中性点出口铜排连接成一个整体，在机组的检修及维护过程中，无法对定子绕组异相之间、单相对地之间进行绝缘测量，更无法按照检修标准执行高压耐压试验，同时无法测量定子绕组各个支路的直流电阻值，以及影响其他一些电气检测试验的执行，所以需要对中性点进行必要的结构改造，在中性点区域形成一个随时能拆卸的断接铜排区域。

3 张河湾抽水蓄能电站发电电动机中性点结构分析

3.1 发电电动机汇流铜排中性点引出线部位空间

发电电动机汇流铜排中性点引出线部位空间中，汇流环中性点固定支撑外伸长度仅445 mm，没有足够空间安装断接铜排，汇流环中性点固定支撑内侧尺寸更小，没有足够的距离安装断接铜排。

3.2 发电电动机中性点整体框架区域

由于受电流互感器及固定支撑的影响，此区域也没有任何空间可以安装断接铜排。

A区：靠近发电电动机机座侧的中性点引出铜排长度仅为360 mm，没有空间安装断接铜排。外侧中性点引出线铜排长度450 mm，也没有足够的空间安装断接铜排。同时，该区域上端部与汇流排引出线的连接方式是银铜焊接固定方式，现场如果拆除有可能伤及中性点引出铜排以及汇流环本体绝缘。

B区：靠近发电电动机机座侧的中性点引出铜排长度上满足空间安装断接铜排的要求，但是，其距离底座钢板绝缘安全距离太近，同时需要拆除外侧铜排才能施工，必然会破坏中性点整体绝缘结构。同时整体固定结构也将遭受破坏。外侧中性点铜排长度为460 mm，没有足够的空间安装断接铜排。

C区：内外侧的中性点引出铜排都没有足够的空间安装断接铜排。

3.3 发电电动机中性点结构整体分析

张河湾抽水蓄能电站发电电动机中性点部位的电流互感器、引出铜排、固定支撑是一个整体结构，挂靠在发电电动机定子机座上，其空间非常紧凑，没有足够的空间位置在该区域形成中性点铜排试验断开接口。根据发电电动机检修规程和相关试验规范，定子绕组要求中性点部位具备随时拆开断开各相之间的连接能力，同时保证互相之间的绝缘安全距离满足运行及试验要求。

图1 发电电动机中性点整体框架区域空间

要想达到上述要求，现有基础上有两种解决方式：

A.拆除整个中性点整体结构，重新布局电流互感器、固定铜排、固定支撑的结构。

B.拆除中性点整定结构中的横向连接铜板的现场手包绝缘，形成裸铜状态，在试验过程中，拆除固定螺栓，吊离横向连接铜排，试验结束后，恢复横向连接铜排结构。

采用A方案，需要发电电动机重新设计具体的中性点结构形式，拆除中性点引出铜排（全部需要更换，现场的都无法使用），相当于重新设计和制造整个中性点整体结构。采用B方案，完全能满足绝缘检查和高压试验的要求，只是在拆除和回装的过程中，需要拆卸的铜排重量比较重，拆卸和回装工作量较大。

4 解决方案

A方案的改造过程量太大，相当于重新制作一个中性点布局结构。在执行A方案的过程中，必然需要脱焊中性点铜排的上端银铜焊接固定部位，对中性点整体绝缘结构以及汇流环中性点引出线铜排都会造成一定的破坏。

在B方案的施工工程中，虽然在拆卸铜排的过程中，由于铜排重量比较重，造成工作量增大，但现场可以采用链条葫芦等工具完成，这种方式相比A方案来说，简单易行，改动量较小。

根据现场检查和实际的尺寸分析判断，厂家现场督导建议使用B方案完成张河湾抽水蓄能电站发电电动机定子中性点的结构改造。

4.1 B区域的中性点连接铜排结构改造

4.1.1 具体执行措施

（1）拆除B区域外侧中性点三相铜排现场手包绝缘，图2圆圈位置，右侧为左视图。

图2 B区域外侧中性点三相铜排手包绝缘

（2）拆除横向铜排的连接电缆固定螺栓（图2方框1部位），将电缆接头保护好，不要伤及镀银面及电缆结构；将横向铜排的右端的突出铜排切除，清理好切除端口毛刺等；将上述拆除的连接电缆固定连接在右侧中性点横向铜排的固定螺栓上（图2方框2位置）。

4.1.2 注意事项

（1）拆除手包绝缘时，绝对不能伤及横向铜排的本体绝缘（厂内机包绝缘），只能拆除现场施工的手包绝缘，这项工作必须细心，专人监督施工；

（2）施工前，一定要做好互感器等其他设备的防护工作，避免伤及电流互感器等其他设备；

（3）切割铜排时，一定要将铜屑收集干净，不能遗留在中性点区域，决不能掉入下端电流互感器中；

（4）施工完成后，需要清理干净施工区域，同时对铜排的本体绝缘进行检查，必要时加包高压自粘带，延长安全绝缘距离。

4.2 C区域的中性点连接铜排结构改造

4.2.1 具体措施

拆除C区域外侧中性点三相铜排现场手包绝缘（图3圆圈位置，右侧为左视图）。

图3 C区域外侧中性点三相铜排手包绝缘

（1）拆除横向铜排的连接电缆固定螺栓（图3中方框1部位），将电缆接头保护好，不要伤及镀银面及电缆结构；

（2）拆除U型连接铜排，清理干净右侧连接铜排表面；

（3）将上述拆除的连接电缆固定连接在右侧中性点横向铜排的固定螺栓上（图3方框2位置）。

4.2.2 注意事项

（1）拆除手包绝缘时，绝对不能伤及横向铜排的本体绝缘（厂内机包绝缘），只能拆除现场施工的手包绝缘，这项工作必须细心，专人监督施工；

（2）施工前，一定要做好互感器等其他设备的防护工作，避免伤及电流互感器等其他设备；

（3）施工完成后，需要清理干净施工区域，同时对铜排的本体绝缘进行检查，必要时加包高压自粘带，延长安全绝缘距离。

4.3 材料及补充说明

（1）按照B方案执行过程中，当横向铜排的现场手包绝缘完成拆除后，建议技术人员再次确认相关尺寸，确保后续施工的顺利完成。

（2）B方案的改造，不需要购买新的部件材料，只需要除上述施工的工具外再购买部分高压自粘带、无水乙醇即可。

4.4 中性点改造完成后，铜排的拆卸及回装工作

（1）根据对张河湾抽水蓄能电站发电电动机定子中性点部件的相关尺寸测量，进行了相关绝缘距离、固定距离等分析判断，机组的安全运行和电气试验过程中，无需将拆除手包绝缘部位恢复绝缘，允许这些部位裸铜状态运行。

（2）在机组检修和维护过程中，如果需要进行相关的电气试验，按照图4所示拆除中性点横向铜排即可（右侧图为左视图）。

1）拆除图4中圈定1部分的固定螺栓；2）拆除图4中圈定2部分的固定螺栓；

3）将中性点互感器连接电缆拆除，保护好电缆头；

4）将三相之间的横向连接铜排吊离即可（B区域的横向铜排比较重，需要使用软质吊带吊离，C区域的横向铜排比较轻，人工直接搬离即可）；

5）清理干净中性点断开区域即可进行相关电气试验。

图4 拆除中性点横向铜排示意图

（3）当各项电气检测试验完成后，重新将横向铜排固定安装即可，恢复中性点接地变压器连接电缆。

图5 定子中性点中部连接结构改造前后对比

图6 定子中性点下部连接结构改造前后对比

5 结语

张河湾抽水蓄能电站发电电动机定子中性点结构的改造是非常有必要的，改造完成后，可以完整的测量定子绕组三相之间的绝缘性能，同时也可以用高压试验的检测方式对定子绕组的整体绝缘性能进行检测。特别是机组大修过程中，对机组整体的性能做一个全面的判断分析起到非常重要的作用。

[1]陈世元.电机学[M].北京：中国电力出版社，2008.

[2]单文培，王 兵，齐 玲.电气设备试验及故障处理实例[M].北京：中国水利出版社，2012.

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1672-5387（2016）12-0013-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.12.005

2016-10-20

李国宾（1983-），男，工程师，从事抽水蓄能电站运维检修管理工作。