直流加壓法處理發電機定子絕緣故障

李 聰 何宏春

（廣東粵電生物質發電有限公司 廣東湛江）

在大電機制造行業和發電機運行現場，定子線棒主絕緣對地擊穿故障較為多發，找出故障線棒是解決問題關鍵。發電機定子繞組發生接地故障時，一般擊穿部位無法直觀發現，針對故障相或故障支路，查找故障線棒的傳統方法有：①對于故障接地電阻較大的故障，利用交流耐壓設備燒灼故障點；②對于接地電阻較小或金屬性接地故障，利用調壓器串接限流電阻燒灼故障點；③對于查找困難的，多采用拆開繞組過橋（上層線棒與下層線棒對接處），分段測量絕緣電阻或直流電阻。

1.故障現象

茂名電廠4#機組1975年底投產（表1），2008年12月，按計劃對4#機組進行大修后的交流耐壓試驗。①絕緣電阻測試（表2）；②直流耐壓試驗（表3，R15、R60分別是15s和60s時測量絕緣數值，吸收比=R60/R15），耐壓前過壓保護電壓設定為28 875V（1.1×2.5Us），直流耐壓通過；③交流耐壓試驗（表 4），耐壓前球隙電壓設定為 17 325V（1.1×1.5Us），試驗中 A1、B1、C1、A2和C2繞組分段加壓，施加15 400V的電壓在 1min發電機絕緣無異常，均順利通過。當B2繞組加壓到15 400V（試驗電壓為額定電壓1.5倍，15 750V）時，調壓器跳閘。

2.故障處理

檢查試驗接線正確，測B2繞組絕緣為4000/1000MΩ。試驗人員懷疑是高壓試驗引線距離不夠，整理好試驗接線，重新加壓至6000V，調壓器再次跳閘。檢查發電機無異味，用2500V絕緣電阻表測B2繞組絕緣很不穩定。改用5000V絕緣電阻測試儀測試，絕緣為零。初步判斷B2繞組在交流耐壓試驗時擊穿。

表1 4#機組技術規范

由于在交流耐壓試驗中，發電機絕緣已被進一步破壞，估計殘留絕緣電阻不高，決定采用直流加壓法查找故障點。該方法多用于電纜經50Ω以上殘留絕緣電阻接地故障點的查找，所用設備簡單，準確性較高，在火電安裝及電廠的生產和維護中應用較廣。基本原理是利用直流耐壓試驗器對高壓電容器C充電，充到一定電壓后，將放電間隙擊穿，電容電壓加到線棒的接地故障點上，同時也將故障點處對地殘留絕緣間隙擊穿，在該處產生火花放電，引起電磁輻射和機械的音頻振動，人們可直接用耳或借助于金屬聽音棒進行監聽。當故障點首先擊穿時，根據放電處的聲音和火花判斷具體故障槽，聲音最響處即為故障點位置。直流加壓法與做直流耐壓的方法和接線一致（圖1），利用在絕緣上加直流電壓，確定絕緣的耐壓強度。

表2 絕緣電阻測試（溫度19℃；濕度67%）

表3 直流耐壓試驗

表4 交流耐壓試驗

發電機定子繞組發生單相接地或相間短路故障時，一般都會在絕緣材料上形成不同程度的炭化，使絕緣電阻值明顯降低（數值一般從幾十歐姆至幾十千歐姆）。因此，使用直流加壓法進行加壓時，從安全和試驗方便兩方面考慮，應特別注意保護間隙和電容C的調整。通過調整放電間隙確定充電電壓和充放電時間間隔這兩個試驗主要參數。間隙太大，電容充電電壓高，充放電電流太大，試驗設備可能因容量不夠而損壞，還可能擴大故障范圍；間隙太小，充放電電流小、放電聲音小，也不利于檢查人員監聽（容易和環境噪聲混淆）。通常用放電球隙進行交直流高壓試驗時的高壓測量。根據放電間隙與交直流放電電壓對照表，調整兩個球隙之間的放電距離，從而得出放電電壓。一般以在放電間隙上能清晰聽到放電聲和看到放電火花為準（充放電時間間隔一般為 5～10s）。

圖1 直流加壓法接線圖

高試班和電機班人員合作，對4#發電機加到6kV直流電壓反復試驗，試驗時工作人員在發電機附近監聽，最終發現發電機定子第25槽套管引線固定支架處有明顯打火現象。確認該處為故障點。聯系廠家技術人員用絕緣材料對故障點進行補敷處理。

3.預防措施

分析認為線棒制造質量欠佳，股線固定不良。繞組在運行中因長期受電磁力和機械力的作用而產生振動，松動、磨損絕緣，造成發電機定子繞組短路、接地或繞組端部固定不緊，使股線局部過熱，致使絕緣劣化乃至擊穿，燒壞線棒和鐵芯。

（1）嚴格執行機組運行規程，避免超限值或長期過負荷運行。

（2）把好檢修質量關，加強清抹吹掃機組各部，避免死角積塵、積炭。

（3）嚴格執行試驗規程做好預防性試驗，使絕緣有足夠裕度，防范于未然。

4.結束語

查找發電機定子絕緣故障，應首先解開每相繞組出口連接，按每個支路檢查。使用絕緣電阻表、萬用表等先確定是金屬性還是絕緣性故障。大型發電機每個支路線棒數量都不多，若問題出在線棒端部，則較易發現故障點。若故障點在直線段（鐵芯槽）內，則很難發現。由于大型發電機繞組分支直流電阻很小，即使是金屬型接地，采用直流電阻比較法也無法判斷。目前檢查這類故障缺少先進測試定位儀器，傳統方法是：①有些故障線棒雖已出現絕緣故障，但仍然有較高阻值，采用直流加壓法可能難以查出，可采用交流加壓法，加入較高電壓使故障點絕緣電阻進一步降低，再用直流加壓法查找。②查找發電機定子接地故障時，使用直流加壓法，可節省時間，準確、方便、安全地確定故障點位置，而且不會傷害發電機和工作人員。實踐證明，在電力系統很有必要推廣使用直流加壓法。此外還有加大電流的所謂電流燒穿法，這對大型發電機來說并不可?。ň植侩娏骺赡軐€槽局部鐵芯造成損傷），一般很少采用這種方法。