發電機定子絕緣老化試驗及分析

許 翔，于 瀟，張一波，金清山，劉旭陽

（河北張河灣蓄能發電有限責任公司，河北 石家莊 050300）

1 前言

河北張河灣蓄能電站3號發電電動機由日本富士公司制造，發電電動機為立軸、半傘、空冷可逆式同步電機，定子繞組形式為雙層疊繞組，絕緣等級F，于2008年投產。2017年3號機組進行了投運以來首次A級檢修，期間進行了定子繞組手包絕緣改造，按照《水電站設備預防性試驗規程》要求，機組首次A修時需進行定子繞組絕緣老化鑒定試驗，根據《發電機環氧云母定子繞組絕緣老化鑒定導則》內容編制試驗措施并進行試驗，3號機組定子繞組絕緣良好。

2 鑒定試驗周期

（1）新機投產后；

（2）第1次A級或B級檢修時；

（3）累計運行20年以上的每次大修后；

（4）運行或預防性試驗中多次發生絕緣擊穿或必要時；

（5）在線局部放電數據（如有）表明定子繞組絕緣有分層等老化特征的。

3 試驗范圍及項目

試驗的主要范圍是3號發電電動機定子繞組，試驗項目包括：

（1）整相繞組對地及其他繞組的tanδ及Δtanδ；

（2）整相繞組對地及其他繞組的電容增加率；

（3）整相繞組的局部放電試驗。

4 試驗方案

4.1 試驗儀器

電脈沖局部放電檢測儀XD5102 Y 5102080；

大功率校準脈沖發生器 XD21 JD GY-DJ-01；

自動抗干擾精密介質損耗測量儀AI6000 6001；

工頻交流加壓裝置（包括調壓器、分壓器、升壓變壓器、并聯諧振電抗器、補償電容等）。

4.2 試驗標準

（1）介損標準：額定電壓UN下的介質損耗因數tanδN＜ 6%，tanδN和 0.2UN下的介質損耗因數tanδ0的差值即介質損耗因數增量ΔtanδN＜4%，ΔtanδN=tanδN- tanδ0；

（2）電容增加率：額定電壓UN下繞組對地電容量CN與0.2UN下繞組對地電容量C0相比的增量ΔC＜ 8%，ΔC=（CN-C0）/C0；

（3）相電壓下整相繞組局部放電量：＜10 000 pC。

4.3 試驗接線

（1）局部放電測量試驗接線及設備參數見表1、圖1。

表1 設備參數表

圖1 局放測量試驗接線圖

（2）介損及電容量測量接線圖見圖2。

圖2 介損及電容量測量接線圖

1）介損測量

輸入電流：5 μA～5 A，自動切換量程

分辨率：0.001%

測量精度：0.2%±0.02%

2）電容量測量

測量范圍：2 pF～0.5 μF

測量精度：0.2%±0.1 pF

4.4 試驗步驟

（1）試驗前，將定子三相繞組中性點打開，將發電機出線與母線斷開。

（2）試驗分相進行，在進行每相試驗前，應將其他兩相接地，同時將母線側接地。

（3）每相試驗前，測量該相定子繞組的絕緣電阻，應滿足規程要求。

（4）接好試驗電源，對升壓設備空載升壓，檢查裝置的升壓功能。

（5）根據被試品的電容量，連接好電抗器，滿足并聯諧振的要求。

（6）按照介損測量接線圖進行接線，零起升壓分 別 記 錄 三相 繞 組 0.2UN、0.4UN、0.6UN、0.8UN、1.0UN下的介損值及電容量。

（7）按照局部放電測量接線圖進行接線，接入耦合電容及局放儀，每相測量前采用脈沖發生器進行視在放電量的校準，分別升壓至3 kV、6 kV，（9.09 V）、12 kV、15.75 kV 測 量 局 放值，然后再按照相同的測量點降壓記錄各電壓下的局部放電量，三相分別進行，試驗過程中應注意采用加窗區分真正的局放信號以及外部電源等的干擾信號。

（8）試驗完畢后，斷開電源，拆除加壓線和接地線，恢復現場。

4.5 注意事項

（1）所有試驗儀器及附件、工具由乙方自備，甲方負責提供現場試驗電源接入點。

（2）乙方委派有試驗資質的工程師擔任此次專業試驗工作。

（3）試驗人員應掌握必備的電力安全知識，必須嚴格遵守電力行業所有安全規定和工作規程。

（4）試驗前，加強對危險作業的安全檢查，配備專職的監護人員。

（5）作業開始前，應對作業人員進行安全技術交底；進入作業現場，必須戴好安全帽，并正確使用個人勞動防護用品。

（6）現場工作負責人需加強安全監督，防止違規作業。

（7）保持作業場地環境整潔，通道暢通，設備、材料擺放有序，做到工完場清。

4.6 檢查與驗收

（1）所有試驗項目應按照相關規程規范中規定的方法、流程進行。

（2）所有試驗項目的結果應滿足相關試驗規程中的規定，如有超標，應及時通知甲方進行核對確認。

（3）所有試驗措施在檢修試驗結束后應全部恢復，并得到甲方確認。

（4）所有試驗數據應符合相關規程規范的要求。

（5）所有措施均已恢復至工作前狀態。

（6）工作現場無遺留物品。

5 試驗數據與分析

5.1 介損電容量測量數據

《發電機環氧云母定子繞組絕緣老化鑒定導則》（DL/T 492-2009）中規定，對定子電壓等級為10.5～24 kV的同步發電機，額定電壓下，各相繞組的介質損耗因數增量小于4%，介質損耗因數小于6%；電容增加率小于8%；該發電機的定子繞組絕緣的介質損耗因數符合DL/T 492-2009 的規定（表 2）。

表2 介損電容測量數據表

5.2 局部放電量測量數據

《發電機環氧云母定子繞組絕緣老化鑒定導則》（DL/T 492-2009）中規定，對定子電壓等級為10.5～24 kV的同步發電機，整相繞組在額定相電壓下的局部放電量應小于10 000 pC。該發電機電壓等級為15.75 kV，其定子繞組局部放電量合格（表3）。

表3 局放測量數據表 單位：pC

6 結論

3號機組定子繞組手包絕緣改造后絕緣老化鑒定試驗結果合格，取得機組投運后定子繞組絕緣初始數據，為以后的趨勢分析提供可靠判據，同時也為其他機組手包絕緣改造后絕緣老化鑒定試驗提供參考數據。