電位外移試驗在水內冷發電機中的應用

郭海英

天津國電華北電力技術工程有限公司 天津 300450

1 引言

水內冷發電機定子繞組手包絕緣及端部絕緣盒結構是水內冷發電機絕緣最薄弱點。由于此制造缺陷,增大了發電機定子繞組短路事故的幾率。我廠12＃機組自1992年12月正式投產運行以來已發生過三次大的故障,其間2009年1月12＃發電機定子線圈絕緣故障,根本原因是定子繞組冷卻水回路泄漏。定子繞組電位外移試驗對檢測發電機定子端部手包絕緣缺陷具有較強的針對性,可以彌補交直流耐壓的不足。

2 電位外移的原理及標準

2.1 電位外移的測試示意圖見圖1

2.2 定子水內冷線圈施加電壓后等值電路圖見圖2

發電機定子水內冷繞組施加直流電壓后,等值電路如圖所示.圖中：

Cl,R1為被測絕緣部位的單位體積電容及電阻;

C2,R2為定子線圈端部絕緣體積電容及電阻;

R3為經微安表接地的串接電阻;

R4為定子線圈端部絕緣表面電阻：

CY,RY為定子引水管電容及電阻：

CH,RH為匯水管對地電容及電阻;

CX,RX為被測部分以外的對地電容及電阻;

V、A 為靜電電壓表和微安表.

圖1 外移的電位測試示意圖

圖2 定子水內冷線圈施加直流電壓(后電位外移法)

等值電路圖

2.3 原理分析 當其它部分參數在正常范圍內時,可以近似用圖2中的等值電路代替。采用電位外移法試驗時,定子繞組一般施以全波整流后的直流電壓,其大小等于定子繞組Ue,每個被測量部分均裹以錫箔紙,將接有固定電阻R3的測量裝置接到被試絕緣的錫箔紙上(圖中A 點),于是被測部分的絕緣電阻R1與測試裝置的電阻R3構成了電壓分壓裝置,因R3是一固定電阻,所以A 點的電位取決與絕緣電阻R1。絕緣良好、R1很大時,A 點的電位很低;反之,絕緣很低、R1很小時,則A 點的電位會很高,這個A 點的電位稱為絕緣的外移電位。實際測量中利用倍率器原理,由微安表指示值直接可換算出A 點的電位值,A 點電位的大小即可判斷該部分絕緣是否存在缺陷。

3 缺陷的發現和處理

3.1 故障過程 2009年1月30日,12＃機組在啟動過程中發電機保護掉閘。伴隨著故障停機,分析保護動作正確。發電機A、C 相電流增大15KA(滿表),B相電流到零,202開關、MK 開關跳閘,氫壓由250KPa上升277KPa后逐步下降,定子水箱排空門有氣體冒出。初步判斷,發電機定子線圈相間短路。

3.2 故障原因分析 事故分析認為：此次故障是由于A 相出線側過渡引線盒上部(A2)引線、A 相中性點側過渡引線盒上部(X2)引線兩根引線放電短路,短路電弧將鄰近的1根B相線棒引線燒穿引起相間短路,由于發電機內部風力的作用,電弧被拉長,將匯水管總管燒損。A2、X2放電短路原因是隨著機組的長期運行,端部繞組綁線、絕緣支撐塊在電動力作用下有不同程度的松動現象,反映到運行中線棒在電動力作用下抖動將增大,從而磨損引線手包絕緣造成線圈的主絕緣受損和水回路密封破壞。我廠12＃機組為東方電機廠生產的早期產品,在制造質量、經濟性、運行可靠性等方面存在著較大缺陷。現東方電機廠新產品對此已進行重新設計,將此絕緣支撐塊取消,改用綁繩固定。

3.3 處理情況 在事故后,鏟掉A、X 相、B、C 相方形絕緣盒及手包絕緣及綁繩;對12＃發電機過渡引線盒支撐塊進行了改造,取消了此支撐塊,用綁繩對發電機定子引線進行固定,更換損傷的絕緣引水管。處理損壞的引線。勵端環形引線進行綁扎固定;修復電弧燒傷的勵端匯流母管,定子線棒的清理和部件更換,進行絕緣和防暈層的修復。

3.4 修后電氣預防性試驗 在12＃發電機搶修完畢后,對定子繞組進行了直流電阻、絕緣電阻、直流耐壓及泄漏電流、定子繞組電位外移等試驗。從試驗結果可以看出,原故障部分處理后試驗合格,但是勵磁側21槽錐部、勵磁側55槽盒部及A 相引線部分繞組的手包絕緣試驗數據與試驗標準相對比,外移電位仍超標。隨即對超標部分進行二次清理、注膠、刷漆、干燥,之后試驗合格。

4 結論

根據其歷次發生同類故障、處理情況及電氣預防性試驗測試,我們發現可以通過電位外移試驗檢測出水內冷發電機定子繞組手包絕緣存在的缺陷。由此可見,在水內冷發電機組大小修后,對定子繞組進行電位外移試驗是非常有必要的。