发电机绝缘试验异常的分析与探讨

徐庆欣



发电机绝缘试验异常的分析与探讨

徐庆欣

（华能（上海）电力检修有限责任公司，上海 200942）

同步发电机是电力系统的心脏，其能否可靠工作，直接影响发供电的安全和质量。发电机在制造过程中，其绝缘可能受到损伤，形成弱点，在运行过程中，它会不断受到振动、发热、电晕、化学腐蚀以及各种机械力的作用，各个部件都会逐渐老化，并随着其他部件运行情况而受到影响，直至损坏，从而影响发电机安全运行。为了及早发现发电机绝缘缺陷，对发电机进行发电机预防性试验是十分必要的。

绝缘电阻；水回路；正冲洗；反冲洗

一般来说，在常规性检修发电机时，所进行的试验包括绝缘电阻测试和直流泄漏兼耐压试验，通过测试结果进行判断，得出结论。大部分绝缘情况受外部天气、受潮、脏污影响很大，可以从这些方面去考虑分析，但本次的试验情况比较少见。

1 本次发电机试验中的问题

2017年5月，上海某发电厂#1发电机进行预防性试验，该发电机型号：QFS-300-2，容量：300MW，电压：18kV，定子线圈为双Y型绕组（即双拼绕组），出厂日期：1986年11月，为上海电机厂生产，该发电机于2002年进行扩容改造，扩容后为330MW。在本次检修前，运行情况良好，振动、温度等各运行参数正常，历次试验数据合格、正常。

首先，进行发电机绝缘电阻测试。测量绝缘电阻目的，主要是判断绝缘基本状况，它能发现绝缘严重受潮、赃污和贯穿性的绝缘缺陷。另外，还需同时判断发电机定子绕组的吸收比和极化指数，这也是判断绝缘的受潮程度。由于发电机容量大，所以它的吸收现象和极化现象显著，而吸收比对绝缘受潮较为灵敏。

该发电机由于是双Y型绕组，故每相有2个支路，三相共计6个支路。在测其中一支路绝缘电阻时，其余五相支路接地，具体数据见表1。

很显然，A相的两个支路都明显偏低，和其余两相比差数10倍，数据明显不合格。对试验接线、水回路及其他条件进行检查确认，其余两相4个支路绝缘数据良好，吸收比正常，汇水管对绕组绝缘良好，水质正常，均无明显问题。初步怀疑是绕组绝缘问题，估计A相受潮、脏污所致，于是对A相套管及出线进行擦拭，用风扇进行外部整体干吹。再次进行绝缘测试，试验结果依旧此情况。遂检查出线情况，怀疑是A相出线套管处绝缘支撑板有问题，彻底拆除所有A相绝缘支撑板，再次进行试验。试验结果见表2。

由表2可见，发电机整体绝缘均有所下降（由于这些天天气变化原因）。但A相绝缘还是明显低于其他两相，与前面无明显变化。为进一步确认是否A相确实系绝缘故障，试验人员决定试加直流电压，情况见表3。

B、C两相直流泄漏耐压全部通过，并试验合格，A相两支路直流加至额定运行电压时，泄漏已经明显很大，确如前面绝缘电阻情况所示，A相存在严重的绝缘故障。究竟是A相定子线圈内部还是外部的影响所致，还需加紧进一步的探讨。

表1 绝缘电阻数据

表2 绝缘电阻数据

表3 直流泄漏兼耐压测试

2 试验异常后的故障查找及判断

该发电机定子是双Y型线圈结构，偏于老式，此次发现的问题，从该机组投运以来还都没有遇见过，以往都是绝缘整体偏低或天气原因。随后，在反复检查时，试验人员无意中在A相单支路测试绝缘时，非被测相不接地，这时数据发生明显变化，见表4。

A相两支路绝缘电阻突然明显上升而且恢复正常，并且6个支路数据均差不多，再次进行直流泄漏试验，试验数据见表5。

表4 绝缘电阻测试

表5 直流泄漏兼耐压测试

试验结果显示，直流泄漏值6个支路均正常，数据且平衡，直流耐压均通过。由此，可以基本判断定子绕组定子的整体主绝缘没有问题，是A相两支路之间绝缘存在问题。但究竟是外部其他因素影响还是支路之间内部主体绝缘的影响，还需进行彻底的检查分析。

确定方案之后，决定先从发电机定冷水回路进行检查，此前定冷水回路都是正向通水、冲洗，现在改为反向冲洗，经过反冲洗数小时冲洗循环之后，再次进行一系列试验—绝缘电阻测试，见表6。

结果显示，在正冲洗状态时，A相两支路绝缘电阻均不正常，在反冲洗状态时，试验合格。由此，完全可以判断A相绝缘不正常的问题是由于定冷水水回路的影响，水回路内有杂质或异物存在，对滤网进行检查，发现比较干净，无明显异常，正常的正冲洗、反冲洗无法冲出。

根据发电机定子线圈内部水内冷结构分析，有时由于安装或检修马虎，在定子线棒鼻部汇水盒内遗留杂物，或者由于凝结水质不良或结构工艺上的其他缺陷，使个别线棒空心导线流量降低甚至堵塞，会造成鼻部接头或槽内股间绝缘局部或大面积过热，鼻部严重过热，导线失去整体性，股线振动、裂纹、断股，内层主绝缘磨损，绝缘受潮，电阻 降低，最终至绝缘击穿。这个问题会引起很严重的后果。必须要解决，彻底消除故障。在处理前，为了将完全确定发电机主绝缘及支路之间正常与否，将定冷水放净，吹干进行检查、试验。试验情况见表7。

在吹干的情况下，三相试验数据均合格、耐压情况完全正常，至此可以完全确认发电机主绝缘及支路内部绝缘完好无问题。此次A相支路绝缘异常的原因完全是由于定冷水回路引起，在其内部有杂质或异物，或者水回路内表面吸附杂质，用普通措施无法消除。

表6 不同冲洗情况下的绝缘测试

表7 吹干时直流泄漏兼耐压测试

3 故障的排除和解决

为了解决这个问题，检修人员又进行了数次常规的正、反冲洗，效果不明显，试验情况依旧如此，联系厂家，希望厂家给以解决，但厂家建议全部更换水回路管，此方案解决费用较多，耗时也较长，条件都不允许。面对如此“顽疾”，检修人员集思广益、探索新路，重新制定方案，决定采用热态蒸汽清洗，利用热蒸汽化解汇水管内杂质，并反复持续用热水冲洗。经过48h的连续清洗，再次进行试验。数据见表8。

试验得出，在正、反冲洗状态下，该发电机试验数据完全合格，由此，A相支路绝缘不合格问题在一个月后彻底解决，三相6支路试验绝缘值、泄漏值基本平衡。

表8 通水时直流泄漏兼耐压测试

4 结论

虽然在此次检修前，该发电机运行情况良好，温度等参数均正常，但如果该汇水管回路问题存在，并随之发展，杂质积累程度就会越来越重，将会给发电机今后运行存在极大隐患甚至严重事故。本次试验中发现了发电机不同以往的问题，最终我们对该疑难问题进行彻底解决，确保了发电机今后的安全运行，也确保了电网的安全。

[1] 李建明, 朱康. 高压电气设备试验方法[M]. 北京: 中国电力出版社, 2001.

[2] 单文培. 电气设备试验及故障处理实例[M]. 北京: 中国水利水电出版社, 2012.

[3] 中华人民共和国工业部. DL/T 596—1996. 电力设备预防性试验规程[S].

[4] 东北电力集团公司. 电力工程师手册(电气卷)[M]. 北京: 中国电力出版社, 2002.

[5] 李德存, 马捍超, 刘磊, 等. 1100MW水内冷汽轮发电机定子绕组耐压试验分析[J]. 电气技术, 2014, 12(4): 66-68, 72.

[6] 陈飞文, 兀鹏越, 陈佳佳, 等. 发电机外部“定子接地”故障分析及处理[J]. 电气技术, 2013, 12(11): 58-61.

[7] 国建鸿, 顾国彪, 傅德平, 等. 330MW蒸发冷却汽轮发电机冷却技术的特点及性能[J]. 电工技术学报, 2013, 7(3): 134-139.

[8] 顾国彪, 阮琳, 刘斐辉, 等. 蒸发冷却技术的发展,应用和展望[J]. 电工技术学报, 2015, 12(11): 1-6.

[9] 陈天翔, 王寅仲. 电气试验[M]. 北京: 中国电力出版社, 2005.

[10] 陈化钢. 电气设备预防性试验方法及诊断技术[M]. 北京: 中国科学技术出版社, 2001.

Analysis and discussion on the abnormal test of generator insulation test

Xu Qingxin

(Huaneng (Shanghai) Electric Power Maintenance Co., Ltd, Shanghai 200942)

The synchronous generator is the heart of the power system. It can work reliably and directly affects the safety and quality of the power supply. The generator in the manufacturing process, the insulation may be damaged, the formation of weakness in the operation process, will continue to suffer vibration, fever, corona, chemical corrosion and mechanical force, so the various parts of it are gradually aging, and influence with other parts of operation, until the damage. Thus it affects the safe operation of the generator. In order to find out the insulation defects of the generator, it is very necessary to carry out the generator preventive test.

insulation resistance; water circuit; positive flushing; backwash

2018-03-21

徐庆欣（1977-），男，安徽铜陵人，大学本科，高级工程师，主要从事高电压检修、试验技术管理工作。