錦屏二級水電站發電機中性點引出線放電原因淺析及處理

郭大奎，李尹光，王 賀

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錦屏二級水電站發電機中性點引出線放電原因淺析及處理

郭大奎，李尹光，王 賀

（雅礱江流域水電開發有限公司錦屏水力發電廠，四川西昌 615000）

錦屏二級水電站發電機安裝完成后，測試絕緣電阻、直流電阻均合格，整體直流、交流耐壓試驗均通過；本文根據2號發電機定子繞組耐壓試驗中出現的放電現象，分析其放電原因，并提出有效地處理措施，為后續大型水電站機組安裝、試驗提供參考。

發電機；耐壓試驗；放電原因；處理措施

0 前言

錦屏二級水電站是雅礱江流域水頭最高、裝機規模最大的一座水電站，同時也是世界上該水頭段單機容量和裝機規模最大的水電站之一。電站總裝機容量4800MW，單機容量600MW，發電機額定電壓20kV。出線4回，其中2回線至四川樂山，在電站側裝設高壓并聯電抗器，另2回至西昌。電站以500kV電壓等級接入電力系統，擔任調峰、調頻和事故備用[1]。

定子繞組采用條式波繞組，定子繞組由單匝線棒組成，6支路并聯，“Y”形連接，定子繞組采用F級絕緣，線棒采用360°Roebel換位，立式嵌入定子槽內，主引出線、中性點出線以及它們的終端為線電壓級全絕緣，從發電機-Y軸方向引出，與IPB相連，中性點引出線從第二象限引出，與+Y軸成50°角。中性點引出線分為2組中性點，一組為U、V、W相的1、2、3支路，另一組為U、V、W相的4、5、6支路，2組中性點引出線接在一起，并采用電力電纜引出至接地變壓器接地。

1 問題

定子下線完成后，對2號發電機進行整體加熱干燥，除去定子線棒和包扎絕緣帶中的潮氣。直流耐壓試驗標準60kV，2號發電機定子整體耐壓試驗過程中發現，在加壓到58kV時，W相4次在同一位置（中性點引出線金屬支架與引出線端子絕緣板之間）出現嚴重爬電現象，對放電部位進行清理并加墊聚乙烯高分子絕緣材料后直流耐壓通過；交流耐壓試驗標準43kV，V相和W相分別兩次升壓至41.5kV時，在中性點引出線金屬支架與引出線端子絕緣板之間同樣出現嚴重爬電現象，并將加墊的聚乙烯高分子絕緣材料擊穿。經現場研究確定，將2號發電機中性點引出線支架的絕緣板拆卸掉，并將引出線爬電部位清理后再進行交流耐壓，試驗通過。

2 試驗項目

耐壓試驗前，測量三相繞組絕緣（2500V兆歐表）、直流電阻（見表1、2）。根據GB 50150《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》，絕緣電阻的吸收比、極化指數均滿足標準要求（吸收比不低于1.6，極化指數不低于2.0），折算到100℃時絕緣電阻均大于最小值Rmin（2.61MΩ）；直流電阻相互差別超過最小值的1.27%，滿足標準中規定的2%[2]。

表1 定子繞組絕緣電阻測量值

表2 定子繞組直流電阻測量值

表3 直流耐壓及泄漏電流值

在加墊絕緣材料或拆除支撐板后，2號機定子繞組直流耐壓60kV（見表3）和交流耐壓43kV均通過。泄漏電流不隨時間的延長而增長，各相泄漏電流的差別都遠小于最小值的50%，直流泄漏電流小于廠家規定的5000μA要求；交流耐壓43kV無閃絡、放電現象[3]。說明繞組受潮和臟污情況均不是造成放電的主要原因，排除了定子線棒下線過程中的質量和環境問題。

3 原因分析

中性點引出線由4塊絕緣板縱向支撐并夾緊引出線端子，在引出線處留有一定的縫隙。在耐壓試驗時，由于絕緣板與空氣的介質交界面上的電壓分布不均勻，使沿面閃絡電壓比空氣間隙的擊穿電壓低，40mm的絕緣距離裕度不夠，容易引起沿面放電。

絕緣板拼接處表面粗糙并積有灰塵，電場分布會進一步畸變，部分區域出現過高的電場強度，導致引出線端子達到電壓（交流41.5kV、直流58kV）時在絕緣板和空氣交界面形成放電通道，通過引出線和絕緣板拼接處對接地的不銹鋼支架爬電，最終導致了沿面放電（見圖1）。

圖1 連接端子對支架放電示意圖

4 處理要求

考慮到以后發電機檢修期間，根據規程要求小修、更換部分繞組時及大修前后需要做直流耐壓試驗或交流耐壓試驗，但拆除中性點支架后再進行試驗與電廠正常的試驗情況不相符。根據現場試驗情況，廠家專家決定更改設計方案，對發電機中性點設計結構進行修改，以滿足耐壓要求。

4.1 處理措施

取消原不銹鋼支撐裝置，采用整塊的高強度環氧支撐板，加大支撐板與引出線端子之間的距離至80mm（如圖2），杜絕了支撐板的拼接，有效地延長了爬電距離，確保充分滿足發電機定子長期、安全、穩定的運行。

4.2 安裝步驟

由于發電機中性點引線已安裝完成，中性點硬接采用銅管硬連接，現場更換環氧支撐板空間有限，安裝過程中要充分考慮到安裝方法及步驟，確保安裝牢固及安裝程序正確。

（1）把厚為40mm支撐板從引出線中間放入，調整位置和角度，將支撐板放入正確位置。

（2）保證端子與支撐板之間的水平距離為80mm。

（3）支撐板底部用焊接好的支架裝配并用M20螺栓固定。

（4）用Ф16玻璃纖維繩預浸漬EP139樹脂對引出線和支撐板進行綁扎固定，并室溫固化24h以上。

（5）綁扎繩表面噴GK128和DK222漆。

圖2 中性點引出線支架安裝圖

5 結束語

在發電機的絕緣體系中，中性點引出線在運行時處于零電位，容易忽略引出線和絕緣架的絕緣距離和支撐板的粗糙度。在發電機大小修或者更換繞組后進行耐壓試驗時，若絕緣距離不夠或者支撐板的粗糙度不滿足要求，加上運行中積聚的油污和雜質，很容易發生放電現象，嚴重時會導致其絕緣擊穿。因此，進行發電機交接試驗能快速、及時地發現設計和現場安裝問題，通過有效處理，保障發電機順利、安全地投入運行。

[1] 張樂福, 陳元林, 張亮. 錦屏二級電站模型水輪機水力優化設計[J]. 大電機技術, 2008(3):31-33.

[2] DL/T 596-2005, 電氣設備預防性試驗規程[S]. 中華人民共和國電力工業部, 1997.

[3] 李建明, 朱康, 高壓電氣設備試驗方法（第二版）[M]. 中國電力出版社, 2001:21-30.

Analysis and Treatment of Discharging from Generator Neutral Outlet Hydropower Station of Jinping Ⅱ

GUO Dakui, LI Yinguang, WANG He

(Yalong River Hydropower Development Company,LTD, Jinping Hydropower Station, Xichang 615000, China)

We completed the installation of Jinping Ⅱ Hydropower Station Generator, also proved up the standard on testing the direct-current resistance and passed DC withstand voltage test and AC withstand voltage test. According to discharge phenomenon from the stator winding withstand voltage test in the Jinping ⅡHydropower Station generator, we analyse the reason of the discharge , provide effective treatment, and provide references for later installation and test of large hydropower station machine set soon.

generator; withstand voltage test; discharge reason; treatment measures

TM312

A

1000-3983(2014)01-0039-02

2013-05-19

郭大奎（1974-），1996年畢業于長春水電專科學校電力系發電廠及電力系統專業，現從事電氣一次設備檢修、試驗研究工作，工程師。

審稿人：滿宇光