發電機定子繞組絕緣吸收比低原因分析及應對措施

高力強

摘 要：徐礦阿克蘇電廠1號機組自2011年9月投運以來，多次開機前出現發電機定子繞組絕緣吸收比低（小于1.3）情況，給機組的正常啟動帶來很大的隱患，給安全生產造成了很被動的局面，面對這一情況，通過對歷次#1機組開機前絕緣的檢查情況，經過對比分析，找出了徐礦阿克蘇電廠1號發電機定子繞組絕緣吸收比低的原因，并采取了相應應對措施，有效的解決了問題。

關鍵詞：發電機；定子繞組；絕緣吸收比低

中圖分類號：TK267 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）20-0150-02

1 引言

徐礦阿克蘇電廠1號機組2011年9月投產發電，發電機由東方電機集團東方電機有限公司制造，發電機為兩極、三相同步交流發電機。冷卻方式采用“水氫氫”即：定子繞組（包括定子線圈、定子引線、定子出線）采用水內冷；轉子繞組采用氫內冷：轉子槽內部分采用氣隙取氣銑孔斜流氫內冷、轉子繞組端部采用縱橫兩路銑槽氫內冷；定子鐵芯及結構件采用氫氣表面冷卻[1]。發電機型號：QFSN-200-2，額定有功功率：200MW，定子額定電流：8625A，功率因數：0.85（滯后），額定轉速3000r/min，額定氫壓：0.3MPa，定子冷卻水壓力：0.1-0.2MPa。

根據徐礦阿克蘇電廠《電氣運行規程》及發電機廠家說明書規定，發電機停機超過三天或一次系統有檢修工作、做過安全措施時，在機組啟動點火前，必須測量發電機定子絕緣電阻（包括發電機封閉母線、主變低壓側、高廠變高壓側及勵磁變高壓側）。

2 發電機定子繞組絕緣測量方法及測量原理

徐礦阿克蘇電廠發電機定子繞組絕緣的測定，采用的是武漢市康達電氣有限公司生產的，KD2678系列水內冷發電機絕緣測試儀，在測量前應滿足以下條件：（1）發變組在冷備用狀態；（2）發變組出口PT、發電機中性點接地變撤運；（3）發電機定子冷卻水水質合格（20℃、導電率0.5～2μs/cm）；（4）盤車停運狀態。發電機定子繞組在干燥后接近工作溫度（75）℃時，用2500V兆歐表測量其相間及對地絕緣電阻值應不低于按下式所求的的數值。

式中：R-絕緣電阻值，MΩ

U-發電機額定電壓，V

P-發電機額定視在功率，KVA

吸收比：

一般要求K>1.3

當在不同于工作溫度條件下測量定子繞組絕緣電阻時，所得的絕緣電阻值應進行換算。測量定子繞組絕緣合格標準如下：（1）發電機定子繞組對地絕緣應大于16MΩ；（2）吸收比R60s/R15s應大于1.3；（3）極化指數（R10min/R1min）大于或等于2；（4）三相絕緣電阻值差異倍數小于或等于2。

定子繞組絕緣電阻測量原理如圖1所示。

圖中RF、RU組成分壓器，用于測量試驗電壓；RI為絕緣泄漏電流測量電阻；R1為繞組對匯水環的水電阻；R2為匯水環對地的水電阻。

3 發電機定子繞組絕緣吸收比低原因分析

徐礦阿克蘇電廠1號發電機多次搖測定子絕緣電阻值均合格，但定子絕緣吸收比經常出現偏低情況。吸收比低，說明被測設備存在受潮情況。另一方面，測量結果出現吸收比低情況，還可能是測量時匯水環對地出現了不完全接地，此時所測得的是一個偏大的絕緣電阻，而且吸收比數值小于1。

首先從受潮原因分析，徐礦阿克蘇電廠1號發電機定子繞組通過軟連接與封閉母線相連接，正常情況下測量發電機定子繞組絕緣時，定子繞組和封閉母線同時測量，當測量結果出現吸收比低情況時，采取的措施是將軟連接拆除，分別測量發電機定子繞組和封閉母線絕緣電阻[2]。2014年2月就出現過此種情況，測量定子繞組絕緣合格，但吸收比偏低，拆除軟連接后，單獨搖測發電機定子繞組絕緣，測量數值顯示定子繞組絕緣電阻和吸收比均合格，測量封閉母線絕緣發現絕緣電阻合格，吸收比偏低，此時確定封閉母線存在受潮情況，進一步排查發現封閉母線與高廠變高壓側連接的軟連接處發現有存水，將積水清理干凈并干燥后，測量絕緣合格。2015年9月底，徐礦阿克蘇電廠1號機組完成大修，機組點火啟動前測量發電機定子繞組絕緣吸收比低，同樣采取拆除軟連接辦法排除，發現定子繞組絕緣吸收比不合格，封閉母線絕緣合格。經過分析得出發電機氫氣濕度較大，經過投入盤車運行，提高定冷水進水溫度，加快發電機內部氣體流通，把內部潮濕的氣體置換出來，通過發電機氫氣去濕裝置，將氫氣中的水分去除，最終測得發電機定子繞組絕緣合格。

其次，從測量前的各項檢查方面分析，2017年6月徐礦阿克蘇電廠1號機組完成小修后，測量1號發電機定子繞組絕緣，測得的數值顯示絕緣電阻值合格，但吸收比不合格，經過認真排查、分析，排除了發電機定子繞組及封閉母線存在受潮情況。通過對搖表各連接線認真檢查，最終發現定子進水匯水管與外部冷卻水管連接法蘭外部有大量水珠，經過處理后，再次搖測發電機定子繞組絕緣，吸收比合格。徐礦阿克蘇電廠1號發電機定子進水匯水管連接法蘭現場照片，如圖2所示。

4 發電機定子繞組絕緣吸收比低處理措施及建議

（1）發電機停機后，為避免封閉母線內部受潮，要確保發電機封閉母線微正壓裝置正常投運，該裝置可以使封閉母線外殼內部產生一個略高于外部大氣壓的干燥氣壓差，使外界環境中的潮氣、灰塵、鹽霧等不能侵入離相封閉母線的外殼內，使絕緣子、外殼與導體間的工作環境始終保持潔凈、干燥狀態。還要確保封閉母線所連接設備各軟連接密封嚴密，發現有不嚴密的部位要及時進行封堵，這樣封閉母線內部就不會受潮。

（2）發電機進行氫氣置換前，確保置換所需的氫氣干燥。氫氣濕度超標易造成發電機定子線圈端部絕緣降低。氫氣濕度越大，氫氣中水分越大，氣體的介電強度越低，定子繞組受潮，降低絕緣電阻。運行人員要定期對氫氣儲罐底部進行排水，從源頭上避免氫氣濕度大。另一方面還要確保發電機氫氣去濕裝置運行正常，保證發電機內部氫氣濕度在合格范圍。

（3）發電機測量定子繞組絕緣前，認真檢查搖表各連接線及各項隔離措施，尤其是匯水管連接法蘭要干燥，若法蘭有水珠就相當于法蘭之間的短接導線未完全解開，這樣發電機匯水管對地及定子繞組對匯水管絕緣電阻會降低，會影響絕緣電阻及吸收比。

（4）當出現吸收比低情況后，應采用分段隔離排查法，首先要確定是發電機定子繞組本體原因，還是所連接的封閉母線部分原因，然后進一步排查，這樣可以盡快找到故障點[3]。

（5）發電機停機后，應定期測量定子繞組絕緣，并做好詳細記錄，為下次開機提供參考、對比數據，這樣還可以提前發現問題。

（6）發電機停機以后，要定期測定定子冷卻水水質，確保發電機定子冷卻水PH值、電導率在合格范圍，發現水質不合格時，及時進行換水，避免定子冷卻水水質不合格而影響發電機定子繞組絕緣測定。

（7）開機前盡早啟動盤車運行，投入定冷水加熱，提高定冷水溫度，將發電機內部潮濕的氣體通過氣體流通置換出來。

5 結語

發電機定子繞組絕緣電阻及吸收比合格是發電機啟動的必要條件。發電機絕緣電阻及吸收比是判斷發電機本體絕緣是否受潮的主要依據。發電機本體絕緣受潮若沒有及時發現或處理，在發電機起勵或并網運行后極易造成絕緣擊穿而發生事故。

參考文獻

[1]東方電機股份有限公司.QFSN-200-2型汽輪發電機使用維護說明書.四川：東方電機股份有限公司，2000，8.

[2]徐礦集團新疆阿克蘇熱電有限公司2×200MW電氣運行規程，2013，1.

[3]劉國強.水氫氫冷發電機絕緣吸收比偏低的原因及對策[B].江西電力，2002（1）：26-26.endprint