深蓄電站#1發(fā)電機(jī)定子繞組直流耐壓試驗泄露電流異常的分析處理

羅佑坤, 余濤, 陳建華, 竇博文, 李重陽

(1.南方電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電有限公司， 廣州 510630;2.深圳蓄能發(fā)電有限公司， 深圳 518000)

0 引言

深蓄電站位于深圳市，是目前已投產(chǎn)的大型抽水蓄能電站，安裝有四臺立式單級混流可逆式水泵發(fā)電機(jī)，單機(jī)容量為300 MW。型號為SFD300-14/6630型可逆式同步發(fā)電電動機(jī)，額定容量338 MVA/325 MW額定電壓15.75 kV，額定電流12 390 A，額定功率因數(shù)0.975(滯后)，額定轉(zhuǎn)速為428.6 r/min。2016年12月對深蓄電站#1發(fā)電機(jī)進(jìn)行整體絕緣試驗時，發(fā)現(xiàn)電機(jī)U、V、W三相泄露電流測量值異常。當(dāng)發(fā)電機(jī)定子繞組所加的直流試驗電壓為2倍發(fā)電機(jī)額定電壓，U、V兩相泄露電流測量值偏大，三相不平衡度較大。隨著試驗電壓的升高，U、V兩相泄漏電流值顯著增大，三相不平衡度也隨之增大。鑒于此，本文分析了直流泄露電流異常原因，并提出了處理方案。

1 直流泄露試驗

1.1 試驗方法

采用泄露電流及直流耐壓試驗方法進(jìn)行試驗，直流電源由高壓直流發(fā)生器提供。試驗時，應(yīng)首先測量繞組的絕緣電阻、吸收比應(yīng)符合相關(guān)要求；第二，先空載升壓至試驗電壓，同時讀取泄露電流，讀取完畢后整定過壓保護(hù)值一般為試驗電壓的110%-115%；第三，試驗分相進(jìn)行，非被試相及測溫RTD必須可靠接地，試驗電壓按0.5UN分段加至3.0UN，每階段停留1 min讀取泄露電流，各段升壓速度應(yīng)盡量相等；第四，每相試驗完成后應(yīng)充分放電；最后試驗完成后測量各相繞組的絕緣電阻、吸收比和極化指數(shù)，與耐壓前應(yīng)無明顯區(qū)別[1]。具體接線圖中，μA為微安表，用于測量泄露電流,如圖1所示。

1.2 實驗數(shù)據(jù)分析

定子繞組直流耐壓試驗之前，首先測量了發(fā)電機(jī)定子三相繞組對地絕緣電阻、相間絕緣電阻以及相應(yīng)的吸收比，測量結(jié)果如表1所示。

依照GB50150—2006《電氣裝置安裝工程 電氣設(shè)備交接試驗標(biāo)準(zhǔn)》相關(guān)規(guī)定[2]，各相絕緣繞組不平衡系數(shù)≤2，對環(huán)氧粉云母絕緣的定子繞組吸收比≥1.6。測量結(jié)果表明：深蓄電站#1發(fā)電機(jī)定子繞組絕緣電阻和吸收比滿足要求。

圖1 直流泄露試驗接線圖

表1 直流耐壓試驗前定子繞組絕緣電阻及吸收比

(1)第一次試驗

試驗電壓為0.5UN～3.0 UN，其中UN為發(fā)電機(jī)定子額定電壓，大小為UN=15.75 kV。試驗電壓在0.5UN到1.5UN范圍內(nèi)，U、V、W三相泄露電流平衡，泄露電流的增長較為平穩(wěn)，沒有出現(xiàn)顯著的增長。當(dāng)試驗電壓加至2.0UN以上時，U相泄露電流出現(xiàn)了顯著的增加，幾乎是成倍增長。3.0UN時，U、V、W三相泄露電流比0.5UN分別增大了18、19、6倍，泄露電流的不平衡度為206.67%，相對于0.5UN增大了3倍。不平衡度計算為[3]：，其中、表示試驗電壓最大值和最小值；、表示試驗電流最大值和最小值。具體實驗數(shù)據(jù)見表2所示。

表2 直流耐壓試驗三相泄漏電流值及不平衡度

(2)第二次試驗

第一次試驗中U相泄露電流值過大，對定子繞組端部及銅環(huán)引線進(jìn)行清理后，對U相7個分支對地的絕緣電阻、吸收比分別進(jìn)行測量，測量結(jié)果見表3所示。

2 泄露電流異常原因分析

造成定子繞組直流泄露電流異常增大的原因為[4]：試驗方法不正確、絕緣故障、表面污穢或受潮。絕緣故障主要有三個可能因素，即：定子線棒端部絕緣包扎存在缺陷、定子線棒本身存在絕緣缺陷、定子線棒下線安裝時絕緣損壞。為確診泄露電流異常增大的原因，采用排除法一一排除。

表3 U相各分支絕緣電阻、吸收比

核對試驗方法以及接線無誤，漏電流在各級試驗電壓下平衡且比較穩(wěn)定，可排除試驗方法錯誤。深蓄電站#1發(fā)電電動機(jī)剛完成組裝，在進(jìn)行直流耐壓試驗和泄露電流測量前，對定子整體進(jìn)行了全面的清理，用百潔布蘸酒精對存在有污穢的部分進(jìn)行清潔，并對定子繞組整體加熱干燥24小時，因此可排除定子繞組絕緣表面受潮或存在污穢影響。一般情況下，定子繞組出廠時需要做交流耐壓試驗，因此，本身存在絕緣卻下的可能性極低，不予考慮。定子繞組在現(xiàn)場到貨安裝前抽取5%的定子線棒做交流耐壓試驗，下層及上層線棒安裝完成后同樣需要做交流耐壓試驗，經(jīng)試驗未發(fā)現(xiàn)異常，因此可以排除定子線棒下線安裝時絕緣損壞。從每級試驗電壓下泄露電流增長都超過20%，不平衡度在2.0UN以上時超過100%，認(rèn)為直流泄露電流異常增大的原因是定子線棒端部絕緣包扎缺陷。

為證實判斷正確性，采用“電位外移法”的方法[5]檢查每相各分支絕緣情況。試驗設(shè)備和接線方式與直流耐壓試驗相同，在定子繞組試驗相上通直流電壓，另外兩相短接接地，測試桿前端金屬探頭接地。試驗時將試驗相電壓升至1.0UN，等到泄露電流值穩(wěn)定后，用測試桿前的金屬探頭依次緩慢劃過定子繞組端部。由于在直流電壓作用下，缺陷處產(chǎn)生電荷堆積，金屬探頭接觸后會發(fā)生輕微放電現(xiàn)象，若微安表的示數(shù)出現(xiàn)明顯波動，說明可能存在有絕緣缺陷。第二次試驗結(jié)果表明，直流泄露電流異常增大的原因是定子線棒端部絕緣包扎缺陷。

3 處理方法

(1)查找可疑點，進(jìn)行粗處理。

根據(jù)第二次試驗結(jié)果，找出了五個可能缺陷點，并對其進(jìn)行標(biāo)記，其中U相U7分支有兩處，V相V2、V7分支各一處，W相W5分支有一處。找到可疑點后，進(jìn)行清掃和手包絕緣處理。在原有的基礎(chǔ)上，半疊繞包扎7～8層HEC5440-1H桐馬環(huán)氧玻璃粉云母帶，再半疊繞2層ET100-25無堿玻璃纖維帶，邊包邊刷HEC56102室溫?zé)o溶劑涂刷膠，手包絕緣完成后用烤燈對包扎的部位進(jìn)行加溫干燥處理。再一次試驗測點，所得結(jié)果如表4所示。

表4 手包絕緣處理后三相泄漏電流值及不平衡度

相對于第一次試驗，這次試驗三相泄露電流值有了不同程度的減小，說明手包絕緣處理起到了一定的作用。但U相試驗電壓加至2.5UN及3.0UN時，泄露電流值出現(xiàn)不成比例的增長，三相泄漏電流不平衡度超過100%，不滿足規(guī)范要求。因此，需要進(jìn)一步處理。

(2)進(jìn)一步定位可疑點，進(jìn)行細(xì)處理

考慮到前幾次試驗，當(dāng)試驗電壓高于2.5UN，U相泄漏電流值出現(xiàn)明顯異常，各分支直接測量2.5UN及3.0UN時的泄漏電流值。結(jié)果如表5所示。將U相7個分支短接起來重新測量泄露電流，結(jié)合表4可獲得V、W兩相的試驗數(shù)據(jù)計算不平衡度，試驗結(jié)果見表6所示。

表5 U相各分支泄漏電流值

表6 U相各分支短接后泄漏電流值及三相不平衡度

綜合之前試驗數(shù)據(jù)分析，可知U相主引出線、中性點引出線端的線夾安裝不當(dāng)，影響了U相整體絕緣。在U相分支試驗前，已將主引出線、中性點引出線端的線夾拆出，用鑿子鏟掉粘附在線夾上的滌綸氈、打磨并用丙酮清潔線夾各個表面，清潔完成后，在線夾各表面均勻涂刷一層HDJ-138的浸漬膠，并用烤燈烘干，在加固絕緣后回裝線夾。線夾回裝后，復(fù)測U相泄漏電流，試驗結(jié)果如表7所示。

表7 U相線夾回裝后泄漏電流值及三相不平衡度

處理結(jié)果顯示：試驗電壓從0.5UN升高至3.0UN過程中，測得的泄漏電流值增長穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)跳變的情況。三相泄漏電流不平衡度較小，最大不平衡度為75%，但此時三相泄漏電流值均小于20 μA，滿足要求。

4 總結(jié)

直流耐壓試驗和泄露電流測量是反映發(fā)電機(jī)定子繞組絕緣水平的基本試驗，但直流泄露電流異?，F(xiàn)象時有發(fā)生。對直流耐壓試驗泄露電流異常進(jìn)行分析處理直觀重要，本文以深蓄電站#1發(fā)電機(jī)為例，介紹了如何分析異常原因：首先明確可能原因，利用排除法進(jìn)行篩選，最后通過試驗精確定位。本文采用排除法+“電位外移法”試驗方法確定泄露電流異常原因為定子線棒端部絕緣包扎缺陷導(dǎo)致泄露異常。關(guān)于解決方法為：查找可疑點，進(jìn)行粗處理；如果沒有解決問題，對原因進(jìn)一步細(xì)化，針對細(xì)化原因深入解決。