发电机定子绕组绝缘吸收比低原因分析及应对措施

高力强

摘 要：徐矿阿克苏电厂1号机组自2011年9月投运以来，多次开机前出现发电机定子绕组绝缘吸收比低（小于1.3）情况，给机组的正常启动带来很大的隐患，给安全生产造成了很被动的局面，面对这一情况，通过对历次#1机组开机前绝缘的检查情况，经过对比分析，找出了徐矿阿克苏电厂1号发电机定子绕组绝缘吸收比低的原因，并采取了相应应对措施，有效的解决了问题。

关键词：发电机；定子绕组；绝缘吸收比低

中图分类号：TK267 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）20-0150-02

1 引言

徐矿阿克苏电厂1号机组2011年9月投产发电，发电机由东方电机集团东方电机有限公司制造，发电机为两极、三相同步交流发电机。冷却方式采用“水氢氢”即：定子绕组（包括定子线圈、定子引线、定子出线）采用水内冷；转子绕组采用氢内冷：转子槽内部分采用气隙取气铣孔斜流氢内冷、转子绕组端部采用纵横两路铣槽氢内冷；定子铁芯及结构件采用氢气表面冷却[1]。发电机型号：QFSN-200-2，额定有功功率：200MW，定子额定电流：8625A，功率因数：0.85（滞后），额定转速3000r/min，额定氢压：0.3MPa，定子冷却水压力：0.1-0.2MPa。

根据徐矿阿克苏电厂《电气运行规程》及发电机厂家说明书规定，发电机停机超过三天或一次系统有检修工作、做过安全措施时，在机组启动点火前，必须测量发电机定子绝缘电阻（包括发电机封闭母线、主变低压侧、高厂变高压侧及励磁变高压侧）。

2 发电机定子绕组绝缘测量方法及测量原理

徐矿阿克苏电厂发电机定子绕组绝缘的测定，采用的是武汉市康达电气有限公司生产的，KD2678系列水内冷发电机绝缘测试仪，在测量前应满足以下条件：（1）发变组在冷备用状态；（2）发变组出口PT、发电机中性点接地变撤运；（3）发电机定子冷却水水质合格（20℃、导电率0.5～2μs/cm）；（4）盘车停运状态。发电机定子绕组在干燥后接近工作温度（75）℃时，用2500V兆欧表测量其相间及对地绝缘电阻值应不低于按下式所求的的数值。

式中：R-绝缘电阻值，MΩ

U-发电机额定电压，V

P-发电机额定视在功率，KVA

吸收比：

一般要求K>1.3

当在不同于工作温度条件下测量定子绕组绝缘电阻时，所得的绝缘电阻值应进行换算。测量定子绕组绝缘合格标准如下：（1）发电机定子绕组对地绝缘应大于16MΩ；（2）吸收比R60s/R15s应大于1.3；（3）极化指数（R10min/R1min）大于或等于2；（4）三相绝缘电阻值差异倍数小于或等于2。

定子绕组绝缘电阻测量原理如图1所示。

图中RF、RU组成分压器，用于测量试验电压；RI为绝缘泄漏电流测量电阻；R1为绕组对汇水环的水电阻；R2为汇水环对地的水电阻。

3 发电机定子绕组绝缘吸收比低原因分析

徐矿阿克苏电厂1号发电机多次摇测定子绝缘电阻值均合格，但定子绝缘吸收比经常出现偏低情况。吸收比低，说明被测设备存在受潮情况。另一方面，测量结果出现吸收比低情况，还可能是测量时汇水环对地出现了不完全接地，此时所测得的是一个偏大的绝缘电阻，而且吸收比数值小于1。

首先从受潮原因分析，徐矿阿克苏电厂1号发电机定子绕组通过软连接与封闭母线相连接，正常情况下测量发电机定子绕组绝缘时，定子绕组和封闭母线同时测量，当测量结果出现吸收比低情况时，采取的措施是将软连接拆除，分别测量发电机定子绕组和封闭母线绝缘电阻[2]。2014年2月就出现过此种情况，测量定子绕组绝缘合格，但吸收比偏低，拆除软连接后，单独摇测发电机定子绕组绝缘，测量数值显示定子绕组绝缘电阻和吸收比均合格，测量封闭母线绝缘发现绝缘电阻合格，吸收比偏低，此时确定封闭母线存在受潮情况，进一步排查发現封闭母线与高厂变高压侧连接的软连接处发现有存水，将积水清理干净并干燥后，测量绝缘合格。2015年9月底，徐矿阿克苏电厂1号机组完成大修，机组点火启动前测量发电机定子绕组绝缘吸收比低，同样采取拆除软连接办法排除，发现定子绕组绝缘吸收比不合格，封闭母线绝缘合格。经过分析得出发电机氢气湿度较大，经过投入盘车运行，提高定冷水进水温度，加快发电机内部气体流通，把内部潮湿的气体置换出来，通过发电机氢气去湿装置，将氢气中的水分去除，最终测得发电机定子绕组绝缘合格。

其次，从测量前的各项检查方面分析，2017年6月徐矿阿克苏电厂1号机组完成小修后，测量1号发电机定子绕组绝缘，测得的数值显示绝缘电阻值合格，但吸收比不合格，经过认真排查、分析，排除了发电机定子绕组及封闭母线存在受潮情况。通过对摇表各连接线认真检查，最终发现定子进水汇水管与外部冷却水管连接法兰外部有大量水珠，经过处理后，再次摇测发电机定子绕组绝缘，吸收比合格。徐矿阿克苏电厂1号发电机定子进水汇水管连接法兰现场照片，如图2所示。

4 发电机定子绕组绝缘吸收比低处理措施及建议

（1）发电机停机后，为避免封闭母线内部受潮，要确保发电机封闭母线微正压装置正常投运，该装置可以使封闭母线外壳内部产生一个略高于外部大气压的干燥气压差，使外界环境中的潮气、灰尘、盐雾等不能侵入离相封闭母线的外壳内，使绝缘子、外壳与导体间的工作环境始终保持洁净、干燥状态。还要确保封闭母线所连接设备各软连接密封严密，发现有不严密的部位要及时进行封堵，这样封闭母线内部就不会受潮。

（2）发电机进行氢气置换前，确保置换所需的氢气干燥。氢气湿度超标易造成发电机定子线圈端部绝缘降低。氢气湿度越大，氢气中水分越大，气体的介电强度越低，定子绕组受潮，降低绝缘电阻。运行人员要定期对氢气储罐底部进行排水，从源头上避免氢气湿度大。另一方面还要确保发电机氢气去湿装置运行正常，保证发电机内部氢气湿度在合格范围。

（3）发电机测量定子绕组绝缘前，认真检查摇表各连接线及各项隔离措施，尤其是汇水管连接法兰要干燥，若法兰有水珠就相当于法兰之间的短接导线未完全解开，这样发电机汇水管对地及定子绕组对汇水管绝缘电阻会降低，会影响绝缘电阻及吸收比。

（4）当出现吸收比低情况后，应采用分段隔离排查法，首先要确定是发电机定子绕组本体原因，还是所连接的封闭母线部分原因，然后进一步排查，这样可以尽快找到故障点[3]。

（5）发电机停机后，应定期测量定子绕组绝缘，并做好详细记录，为下次开机提供参考、对比数据，这样还可以提前发现问题。

（6）发电机停机以后，要定期测定定子冷却水水质，确保发电机定子冷却水PH值、电导率在合格范围，发现水质不合格时，及时进行换水，避免定子冷却水水质不合格而影响发电机定子绕组绝缘测定。

（7）开机前尽早启动盘车运行，投入定冷水加热，提高定冷水温度，将发电机内部潮湿的气体通过气体流通置换出来。

5 结语

发电机定子绕组绝缘电阻及吸收比合格是发电机启动的必要条件。发电机绝缘电阻及吸收比是判断发电机本体绝缘是否受潮的主要依据。发电机本体绝缘受潮若没有及时发现或处理，在发电机起励或并网运行后极易造成绝缘击穿而发生事故。

参考文献

[1]东方电机股份有限公司.QFSN-200-2型汽轮发电机使用维护说明书.四川：东方电机股份有限公司，2000，8.

[2]徐矿集团新疆阿克苏热电有限公司2×200MW电气运行规程，2013，1.

[3]刘国强.水氢氢冷发电机绝缘吸收比偏低的原因及对策[B].江西电力，2002（1）：26-26.endprint