發電機絕緣試驗異常的分析與探討

徐慶欣

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發電機絕緣試驗異常的分析與探討

徐慶欣

（華能（上海）電力檢修有限責任公司，上海 200942）

同步發電機是電力系統的心臟，其能否可靠工作，直接影響發供電的安全和質量。發電機在制造過程中，其絕緣可能受到損傷，形成弱點，在運行過程中，它會不斷受到振動、發熱、電暈、化學腐蝕以及各種機械力的作用，各個部件都會逐漸老化，并隨著其他部件運行情況而受到影響，直至損壞，從而影響發電機安全運行。為了及早發現發電機絕緣缺陷，對發電機進行發電機預防性試驗是十分必要的。

絕緣電阻；水回路；正沖洗；反沖洗

一般來說，在常規性檢修發電機時，所進行的試驗包括絕緣電阻測試和直流泄漏兼耐壓試驗，通過測試結果進行判斷，得出結論。大部分絕緣情況受外部天氣、受潮、臟污影響很大，可以從這些方面去考慮分析，但本次的試驗情況比較少見。

1 本次發電機試驗中的問題

2017年5月，上海某發電廠#1發電機進行預防性試驗，該發電機型號：QFS-300-2，容量：300MW，電壓：18kV，定子線圈為雙Y型繞組（即雙拼繞組），出廠日期：1986年11月，為上海電機廠生產，該發電機于2002年進行擴容改造，擴容后為330MW。在本次檢修前，運行情況良好，振動、溫度等各運行參數正常，歷次試驗數據合格、正常。

首先，進行發電機絕緣電阻測試。測量絕緣電阻目的，主要是判斷絕緣基本狀況，它能發現絕緣嚴重受潮、贓污和貫穿性的絕緣缺陷。另外，還需同時判斷發電機定子繞組的吸收比和極化指數，這也是判斷絕緣的受潮程度。由于發電機容量大，所以它的吸收現象和極化現象顯著，而吸收比對絕緣受潮較為靈敏。

該發電機由于是雙Y型繞組，故每相有2個支路，三相共計6個支路。在測其中一支路絕緣電阻時，其余五相支路接地，具體數據見表1。

很顯然，A相的兩個支路都明顯偏低，和其余兩相比差數10倍，數據明顯不合格。對試驗接線、水回路及其他條件進行檢查確認，其余兩相4個支路絕緣數據良好，吸收比正常，匯水管對繞組絕緣良好，水質正常，均無明顯問題。初步懷疑是繞組絕緣問題，估計A相受潮、臟污所致，于是對A相套管及出線進行擦拭，用風扇進行外部整體干吹。再次進行絕緣測試，試驗結果依舊此情況。遂檢查出線情況，懷疑是A相出線套管處絕緣支撐板有問題，徹底拆除所有A相絕緣支撐板，再次進行試驗。試驗結果見表2。

由表2可見，發電機整體絕緣均有所下降（由于這些天天氣變化原因）。但A相絕緣還是明顯低于其他兩相，與前面無明顯變化。為進一步確認是否A相確實系絕緣故障，試驗人員決定試加直流電壓，情況見表3。

B、C兩相直流泄漏耐壓全部通過，并試驗合格，A相兩支路直流加至額定運行電壓時，泄漏已經明顯很大，確如前面絕緣電阻情況所示，A相存在嚴重的絕緣故障。究竟是A相定子線圈內部還是外部的影響所致，還需加緊進一步的探討。

表1 絕緣電阻數據

表2 絕緣電阻數據

表3 直流泄漏兼耐壓測試

2 試驗異常后的故障查找及判斷

該發電機定子是雙Y型線圈結構，偏于老式，此次發現的問題，從該機組投運以來還都沒有遇見過，以往都是絕緣整體偏低或天氣原因。隨后，在反復檢查時，試驗人員無意中在A相單支路測試絕緣時，非被測相不接地，這時數據發生明顯變化，見表4。

A相兩支路絕緣電阻突然明顯上升而且恢復正常，并且6個支路數據均差不多，再次進行直流泄漏試驗，試驗數據見表5。

表4 絕緣電阻測試

表5 直流泄漏兼耐壓測試

試驗結果顯示，直流泄漏值6個支路均正常，數據且平衡，直流耐壓均通過。由此，可以基本判斷定子繞組定子的整體主絕緣沒有問題，是A相兩支路之間絕緣存在問題。但究竟是外部其他因素影響還是支路之間內部主體絕緣的影響，還需進行徹底的檢查分析。

確定方案之后，決定先從發電機定冷水回路進行檢查，此前定冷水回路都是正向通水、沖洗，現在改為反向沖洗，經過反沖洗數小時沖洗循環之后，再次進行一系列試驗—絕緣電阻測試，見表6。

結果顯示，在正沖洗狀態時，A相兩支路絕緣電阻均不正常，在反沖洗狀態時，試驗合格。由此，完全可以判斷A相絕緣不正常的問題是由于定冷水水回路的影響，水回路內有雜質或異物存在，對濾網進行檢查，發現比較干凈，無明顯異常，正常的正沖洗、反沖洗無法沖出。

根據發電機定子線圈內部水內冷結構分析，有時由于安裝或檢修馬虎，在定子線棒鼻部匯水盒內遺留雜物，或者由于凝結水質不良或結構工藝上的其他缺陷，使個別線棒空心導線流量降低甚至堵塞，會造成鼻部接頭或槽內股間絕緣局部或大面積過熱，鼻部嚴重過熱，導線失去整體性，股線振動、裂紋、斷股，內層主絕緣磨損，絕緣受潮，電阻 降低，最終至絕緣擊穿。這個問題會引起很嚴重的后果。必須要解決，徹底消除故障。在處理前，為了將完全確定發電機主絕緣及支路之間正常與否，將定冷水放凈，吹干進行檢查、試驗。試驗情況見表7。

在吹干的情況下，三相試驗數據均合格、耐壓情況完全正常，至此可以完全確認發電機主絕緣及支路內部絕緣完好無問題。此次A相支路絕緣異常的原因完全是由于定冷水回路引起，在其內部有雜質或異物，或者水回路內表面吸附雜質，用普通措施無法消除。

表6 不同沖洗情況下的絕緣測試

表7 吹干時直流泄漏兼耐壓測試

3 故障的排除和解決

為了解決這個問題，檢修人員又進行了數次常規的正、反沖洗，效果不明顯，試驗情況依舊如此，聯系廠家，希望廠家給以解決，但廠家建議全部更換水回路管，此方案解決費用較多，耗時也較長，條件都不允許。面對如此“頑疾”，檢修人員集思廣益、探索新路，重新制定方案，決定采用熱態蒸汽清洗，利用熱蒸汽化解匯水管內雜質，并反復持續用熱水沖洗。經過48h的連續清洗，再次進行試驗。數據見表8。

試驗得出，在正、反沖洗狀態下，該發電機試驗數據完全合格，由此，A相支路絕緣不合格問題在一個月后徹底解決，三相6支路試驗絕緣值、泄漏值基本平衡。

表8 通水時直流泄漏兼耐壓測試

4 結論

雖然在此次檢修前，該發電機運行情況良好，溫度等參數均正常，但如果該匯水管回路問題存在，并隨之發展，雜質積累程度就會越來越重，將會給發電機今后運行存在極大隱患甚至嚴重事故。本次試驗中發現了發電機不同以往的問題，最終我們對該疑難問題進行徹底解決，確保了發電機今后的安全運行，也確保了電網的安全。

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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

徐慶欣（1977-），男，安徽銅陵人，大學本科，高級工程師，主要從事高電壓檢修、試驗技術管理工作。