錦屏二級水電站1#發電機定子繞組整體交流耐壓試驗

雷 鳴，田維平，丁世全

(四川二灘國際工程咨詢有限責任公司，四川成都 611130)

1 概述

錦屏二級水電站總裝機容量為8臺×600 MW/臺 =4800MW，是世界上同類型機組同等容量下水頭最高(額定水頭288m)的水輪發電機組。發電機設備由天津阿爾斯通水電設備有限公司(ALSTOM)制造，定子繞組雙層布置，采用條式波繞組、三相六支路并聯、“Y”形連接接線方式。線棒在槽內部分經羅貝爾編織換位而成，線棒為VPI真空壓力浸漬成形，線棒接頭采用銀焊。定子下線工藝采用阿爾斯通總公司的絕緣規范、制造工藝和質檢標準。

2 發電機主要參數

發電機主要參數見表1。

3 定子繞組整體交流耐壓試驗

3．1 試驗項目及標準

3．1．1 定子繞組絕緣電阻、吸收比和極化指數試驗

(1)試驗目的:檢驗定子繞組絕緣局部或整體受潮的程度和臟污，以及定子繞組絕緣的其它缺陷。

(2)試驗標準:絕緣電阻≥2．61MΩ(換算到100℃);吸收比≥1．6;極化指數≥2;平衡系數≤2。

3．1．2 定子繞組交流耐壓試驗

(1)試驗目的:檢驗發電機絕緣的耐電強度、機組絕緣，并能承受過電壓侵襲的能力。

(2)試驗標準:試驗電壓為2Un+3=43(kV)，歷時1min。試驗過程中，觀察定子繞組端部在1．1倍(22kV)線電壓下應無明顯的電暈亮點和閃絡。

3．2 試驗成果及分析

3．2．1 定子繞組交流耐壓試前絕緣電阻、吸收比和極化指數試驗

由于試驗容量大，測量時采用電動兆歐表。試驗時每相分別進行，對全部測溫電阻及非試驗相可靠接地。定子繞組交流耐壓試前絕緣電阻(吸收比、極化指數)實測結果(實測溫度:22℃)及換算后的分析比較情況見表2。

由表2可見:定子繞組交流耐壓前60s實測絕緣電阻值換算到100℃的值三相均為7．67 MΩ，滿足設計≥2．61MΩ的要求;吸收比最小值為8．57，滿足設計和規范≥1．6的要求;極化指數最小值為3．33，滿足規范和設計≥2的要求;平衡系數為0，滿足設計≤2的要求。因此，定子繞組的絕緣情況滿足進行定子整體交流耐壓的要求，可以進行定子耐壓試驗。

3．2．2 定子繞組交流耐壓試驗

當對一相定子繞組進行耐壓時，其余繞組、測溫電阻和機殼等可靠接地。試驗前將試驗電壓控制回路進行過電壓及過電流整定。零起升壓至110%額定線電壓(22kV)，在黑暗狀態下觀察定子繞組端部無明顯的電暈亮點和閃絡;逐步升壓，直到電暈出現，記錄起暈電壓。當試驗電壓升至43kV、歷時1min、無任何異常時試驗通過。

(1)試驗前試驗設備容量計算:定子每相對地電容值(設計值):C0=1．783μF;電容電流:IC=UcωC=43 ×2πf×C0×10-3=24．07(A);試驗設備輸入功率:P=S/Q=UcIC/10=43×24．07/10=103．5(kW);試驗設備輸入電流:I=P/Ue=103．5/0．4=258．7(A)。

(2)試驗設備:串聯諧振試驗變壓器CHX(I)-L1650/55一臺(套);2500V電動兆歐表ZC48-1一臺;交直流分壓器SGB—100A一臺;數字秒表一只;溫濕度計一只。

(3)試驗接線情況見圖1。

(4)第一相(C相)交流耐壓試驗中途終止情況簡析。

在進行第一相(C相)交流耐壓試驗時，當試驗電壓加升到35kV時，定子中性點銅環引出線出現急劇的爬、放電現象，為此，試驗及時終止。現場進行檢查，發現中性點引出線在與中性點支架環氧玻璃布板接觸的部位有一個明顯的擊穿點。經仔細分析，發現現場施工對設計意圖存在理解偏差。根據“支板”部件圖，要求在中性點支架環氧玻璃布板的“……范圍內(兩面)及孔(出線孔)內表面涂LL16防暈漆一層。”。而在《定子繞組安裝說明書》中多處提及“根據圖紙對繞組伸出端噴涂必要的電暈保護漆”。故部件圖和說明書的技術要求存在偏差。因此，現場施工將中性點引出線、中性點支架環氧玻璃布板兩面及環氧玻璃布板出線孔內表面均涂刷了一層LL16防暈漆，導致在主引出線加壓時中性點引出線通過LL16發生放電擊穿現象。

根據上述檢查、分析，現場及時對所有分支中性點引出部位環氧玻璃布板的兩面及其出線孔內表面、環氧玻璃布板和中性點裸露聯端子之間中性點引出線上涂刷的LL16防暈漆及C相中性點引出線上的放電擊穿點進行了徹底清理和處理，再次重新加壓，C相加壓到43kV，歷時1min，順利通過。B相、A相也順利一次性通過交流耐壓試驗。

(5)定子繞組交流耐壓試驗實測結果見表3。

(6)由表3可見:在定子繞組交流耐壓過程中，單相最低起暈電壓為29kV，符合設計＞22 kV的要求。1#機定子繞組三相均在43kV試驗電壓下歷時1min耐壓通過。因此，定子繞組的整體交流耐壓試驗合格。

3．2．3 定子繞組交流耐壓試驗后絕緣電阻、吸收比和極化指數試驗

定子繞組交流耐壓試驗后絕緣電阻、吸收比、極化指數實測結果(實測溫度:22℃)及換算后分析比較情況見表4。

由表4可見:定子繞組交流耐壓前60s實測絕緣電阻值換算到100℃的值三相均為7．67 MΩ，滿足設計≥2．61MΩ的要求;吸收比最小值為8．57，滿足設計和規范≥1．6的要求;極化指數最小值為3，滿足規范和設計≥2的要求;平衡系數為0，滿足設計≤2的要求。因此，定子繞組交流耐壓試驗后絕緣情況良好。

4 試驗總結與改進

LL16漆是一種高阻漆，ALSTOM工藝要求定子裝配主引出線和中性點引出線絕緣支板、銅環支架絕緣墊塊均涂覆一層LL16漆，形成一種全防暈結構，該結構可使定子整個端部的電位趨于平衡，以減小機組運行中電暈現象的產生。但是，由于中性點端部與支架環氧玻璃布板之間的電氣距離偏小，現場施工將中性點引出線、中性點支架環氧玻璃布板兩面及環氧玻璃布板出線孔內表面均涂刷了一層LL16防暈漆，導致在主引出線加壓時，中性點引出線通過LL16發生放電擊穿現象。

ALSTOM主設、絕緣專家通過對定子整體交流耐壓試驗的電暈電壓、極化指數等參數進行分析后明確表示離中性點端子100mm的引出線絕緣表面(包括中性點支架環氧玻璃布板表面)不再涂刷LL16漆，對后續機組實施同樣要求。ALSTOM隨后將做圖紙改版。

5 主要工藝特點

錦屏二級水電站發電機定子繞組采用的防暈絕緣處理均是在下層線棒引出端、端箍、上層線棒引出端、跨接線、引線頭、銅環引線接頭處，包括支撐墊塊、斜邊墊塊(及其適形氈)完成絕緣包扎且在固化后的絕緣表面涂刷一層高電阻防暈漆LL16。這是與國內現場定子下線絕緣工藝相比較為突出的特點。國內同類型機組定子下線過程中，大多是對各部位進行絕緣包扎時在每層絕緣包扎的表面涂刷高電阻防暈漆，在防止電暈的產生和影響的同等要求下，結合絕緣材料的優越性，法國阿爾斯通的絕緣工藝存在明顯的省工、省時、高效的優點。

6 結語

錦屏二級水電站1#機組發電機定子在安裝間完成機座組裝、鐵芯疊壓和鐵芯損耗試驗后，吊入機坑進行定子下線施工，于2012年3月15日一次性整體通過交流耐壓試驗，試驗結果優于廠家標準。此臺機組定子下線的改進工藝為后續7臺機組定子下線工作提供了成功的范例和寶貴的經驗，同時也為其它類型機組的制造工藝、下線工作提供了一定的參考。