峽江水電站第9號發(fā)電機轉(zhuǎn)子絕緣過低分析及處理

張雨霖，姚萬燦，洪志勇

（江西中電投峽江發(fā)電有限公司，江西 南昌330038）

1 概況

峽江水電站位于吉安市峽江縣境內(nèi)，壩址地處贛江中游，電站安裝9臺單機容量40 MW燈泡貫流式機組，總裝機容量360 MW。電站第9號發(fā)電機為三相交流同步發(fā)電機，采用常壓密閉風扇強迫通風冷卻和二次冷卻水循環(huán)系統(tǒng)。

并網(wǎng)投產(chǎn)前對第9號機組轉(zhuǎn)子絕緣進行測量，轉(zhuǎn)子絕緣值僅為0.02 MΩ，不符合電氣設備交接試驗規(guī)程（GB50150-2006）中“轉(zhuǎn)子繞組的絕緣電阻值不宜低于0.5 MΩ”的規(guī)定。當時設備狀態(tài)為勵磁滅磁開關合閘位置，發(fā)電機保護全部投入狀態(tài)，未進行其它解線、短接等工作。

2 原因分析

2.1 第9號機組轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和組成

轉(zhuǎn)子主要由轉(zhuǎn)子支架、磁軛、磁極、轉(zhuǎn)子引線組成。轉(zhuǎn)子外徑φ8 198 mm，磁極高度1 611 mm，84個磁極，工地疊磁軛沖片、磁極，轉(zhuǎn)子總重159.5 t。 轉(zhuǎn)子支架廠內(nèi)整體加工、成型后整體運輸。

磁極鐵芯由1 mm厚的磁性鋼板疊壓而成，鐵芯長1 489 mm，鐵芯沖片采用磷化絕緣處理減少損耗。 鐵芯的極身包繞絕緣材料，鐵芯與線圈之間用絕緣材料塞緊固定線圈，保證絕緣要求。磁極線圈采用帶有散熱翅的銅帶焊接而成，增加了線圈的散熱能力。轉(zhuǎn)子磁極符合國家標準規(guī)定的“F”級絕緣，由銅排繞制而成，表面光潔，邊緣不得有鋸齒狀缺陷，匝間墊Nomax絕緣紙，并與銅排熱壓成一體（見圖1）。

圖1 轉(zhuǎn)子安裝圖

2.2 第9號發(fā)電機轉(zhuǎn)子并網(wǎng)前試驗結(jié)果

轉(zhuǎn)子吊裝前在安裝間的整體試驗，主要的試驗內(nèi)容有：①各個磁極掛裝焊接后整個轉(zhuǎn)子耐壓試驗；②轉(zhuǎn)子整體交流阻抗和直流電阻試驗（試驗參數(shù)如表1）。

經(jīng)試驗得出，機組并網(wǎng)前轉(zhuǎn)子絕緣測試值為0.02 MΩ。

2.3 第9號發(fā)電機并網(wǎng)前轉(zhuǎn)子絕緣過低因素分析

分析第9號發(fā)電機并網(wǎng)前轉(zhuǎn)子絕緣過低主要有3個方面的原因：①第9號機組作為電站首臺安裝的機組，廠房建設還尚未完工，空間沒有封閉，現(xiàn)場條件差，長期置于外部，導致絕緣材料內(nèi)部受潮，絕緣介質(zhì)變化；②在安裝過程中，由于操作不當，工藝水平引起磁極在安裝過程受損；③在測量轉(zhuǎn)子絕緣方式方法上存在操作不當?shù)男袨椤?/p>

表1 第9號發(fā)電機轉(zhuǎn)子并網(wǎng)前試驗參數(shù)表

3 測量與處理措施

3.1 干燥法

2013年7月31日，機組進行了第一次開機空轉(zhuǎn)并進行各項機械試驗和各項數(shù)據(jù)的測量，空轉(zhuǎn)2天后停機測得轉(zhuǎn)子絕緣為0.05 MΩ。隨后采用外熱源烘干加熱，投入加熱器，開機空轉(zhuǎn)，停風機冷卻水，給發(fā)電機一個封閉的環(huán)境進行干燥并對定轉(zhuǎn)子溫度進行監(jiān)視，隨后轉(zhuǎn)子接入500 A直流電焊機作為勵磁電流給轉(zhuǎn)子做短路干燥，直流電流緩慢遞升加入，并監(jiān)視定子轉(zhuǎn)子溫度，兩天后測得轉(zhuǎn)子絕緣為0.1 MΩ，定子絕緣上升為150 MΩ，決定對轉(zhuǎn)子進行分段測絕緣，拔碳刷，刷架及勵磁電纜絕緣。對下列部件分別測量絕緣：

（1）滑環(huán)銅排轉(zhuǎn)子絕緣 0.1 MΩ；

（2）拆轉(zhuǎn)子磁極與銅排引線，滑環(huán)銅排轉(zhuǎn)子絕緣0.1 MΩ；

（3）分段測拆磁極間連接線，測轉(zhuǎn)子磁極絕緣：01～14：0.4 MΩ；14～28：3.0 MΩ；29～50：0.5 MΩ；51～64：0.4 MΩ；65～84：0.2 MΩ。

恢復轉(zhuǎn)子接線，繼續(xù)開機干燥，采用直流電焊機向轉(zhuǎn)子提供勵磁電流，經(jīng)過幾天反復的停機測量，開機加熱干燥，轉(zhuǎn)子絕緣逐步上升為0.45 MΩ，基本滿足要求。2013年9月1日，第9號機組成功并網(wǎng)投產(chǎn)72小時試運行停機后立即測量轉(zhuǎn)子絕緣為1.5 MΩ，停機后三天內(nèi)轉(zhuǎn)子絕緣逐步下降至 1.2 MΩ、0.6 MΩ、0.28 MΩ。 電站組織技術人員進行分析絕緣下降原因，并提出可能測量方法有誤的設想。

3.2 改接線方式測量法

為查明第9號機組轉(zhuǎn)子線圈引出線和繼電保護裝置的實際接線，2013年9月6日對第9號機組保護屏、滅磁開關柜、水輪機端子箱、發(fā)電機端子箱、發(fā)電機艙設備接線進行詳細檢查發(fā)現(xiàn)以下情況：

（1）發(fā)電機轉(zhuǎn)子接地保護與失磁保護均按設計圖要求并接于轉(zhuǎn)子電壓正負極之間。

（2）轉(zhuǎn)子接地保護與失磁保護的接入點，設置在滅磁開關柜內(nèi)的轉(zhuǎn)子線圈引出線處未經(jīng)滅磁開關，即與發(fā)電機轉(zhuǎn)子線圈直接并聯(lián)關系（設計圖紙中未明確保護接入點在何處）。

經(jīng)與保護廠家溝通，對方告知發(fā)電機保護裝置正常運行時，轉(zhuǎn)子線圈經(jīng)保護裝置內(nèi)高值電阻后接地，接地阻值約為20～40 kΩ。遂進行原因分析：可能在測量轉(zhuǎn)子絕緣測量時，因帶有保護裝置回路接地電阻，故而直接測量轉(zhuǎn)子線圈絕緣，測出的絕緣電阻值等于保護回路接地電阻值約為20～40 kΩ，（500 MΩ搖表讀數(shù)為0.1 MΩ）此時的測量值并不是轉(zhuǎn)子線圈真正的絕緣電阻。

組織人員先后采用以下2種方式進行測量：

（1）斷開發(fā)電機保護屏轉(zhuǎn)子接地保護開關1K2、失磁保護開關1K3，滅磁開關分閘位，在滅磁柜轉(zhuǎn)子線圈引出線測量，絕緣值為9.3 MΩ；

（2）甩開機組保護屏內(nèi)VD1和VD4端子外接線，滅磁開關分閘位，測量轉(zhuǎn)子線圈絕緣值為9.3 MΩ。

分析2種測量方法都是正確的，效果也一樣，基本原理相同，都是斷開并聯(lián)于轉(zhuǎn)子線圈的保護回路（見圖2），測得的數(shù)值是轉(zhuǎn)子線圈的真實絕緣電阻值，符合規(guī)范要求。

圖2 轉(zhuǎn)子線圈引出線接線圖

4 結(jié)論

從第9號機組并網(wǎng)前轉(zhuǎn)子絕緣一直偏低來看，不僅存在客觀原因，如：受安裝現(xiàn)場潮濕、灰塵大等不利因素，同時有主觀上的測量方法不當?shù)纫蛩赜绊憽Ｋ悦鎸υO備異常情況或狀態(tài)時，需要拓展思路，從電站實際接線等設計方面進行思考，認真從人、機、料、法、環(huán)方面查找原因，及時確診根本原因，并實施改進措施，保證試驗測量數(shù)據(jù)的正確可靠性。

［1］劉國選.燈泡貫流式水輪發(fā)電機組運行與檢修［M］.北京：中國水利水電出版社，2006.