發電機轉子繞組不穩定接地處理辦法

摘 要：對巖灘發電公司水輪發電機轉子繞組預防性試驗中出現不穩定接地的情況進行介紹，對轉子接地的原因進行了分析與判斷，介紹了使用兆歐表施加恒定高壓試驗電壓結合外力作用及改變絕緣表面溫度查找故障點的方法理論，可供類似情況參考。

關鍵詞：轉子；不穩定接地；下層絕緣托板；處理方法

Abstract： Hydro-generator rotor winding of yantan power generation company in unstable ground preventive test of introduction， analyzes the reasons of rotor grounding and judgment， this paper introduces the use of megger constant high pressure test voltage applied combined with external force and the change of surface temperature insulation malfunction point method theory， can be used for reference in the similar situation

Keywords： rotor； unstable ground； the lower insulation plate； the processing method

1 概述

大唐巖灘水力發電有限責任公司發電機采用哈爾濱電機廠生產的發電機，型號為SF302.5-80/17000，發電機轉子繞組磁極個數為80個，額定勵磁電壓為464V，最高勵磁電流為1976A，機組于1993年開始投運，至今運行已達20年。

2 問題提出

大唐巖灘水力發電有限責任公司4號機組在2012年11月停機后2小時，進行大修前進行預防性試驗中發現轉子繞組對地絕緣電阻存在不穩定的波動現象，在電壓為500V的情況下，絕緣電阻為16.6MΩ，隨著試驗電壓升高至1000V時，絕緣電阻降低為0.2MΩ的不穩定現象，轉子可能存在接地點，需要對接地缺陷進行分析處理，具體情況見表1。

3 原因分析

轉子不穩定性接地點，在不同的電壓下，所測得的絕緣電阻均會有所不同，沒有形成穩定性金屬性直接接地，無法使用直流壓降法進行診斷判斷，其原因為多方面的，但主要是發電機轉子表面受油污灰塵積累、絕緣老化、受潮等由于運行環境影響等導致。從轉子絕緣結構上分析，首先，線圈與鐵芯接地體之間主要的隔離屏障就是絕緣件，從所示結構（圖1）上看，巖灘公司水輪發電機轉子主要的絕緣部件有轉子集電環絕緣支持件，磁極引線支持件絕緣，磁極線圈絕緣，其中磁極線圈絕緣件有上下層絕緣托板（序號14、15）、匝間絕緣、極身絕緣（序號8、12、13），所有絕緣材料均使用酚醛環氧玻璃胚布壓制而成。接地發生點應該在上下層絕緣托板、極身絕緣部分，而從現場的轉子表面觀察到油污較多及機組運行時機組油霧較大來看，轉子磁極上下層托板、磁極引出線絕緣支持件表面由于外露受到污染的比較嚴重，接地點應該在轉子繞組這兩個絕緣件部分的某個元件表面上。其次，轉子的主要絕緣材料均為酚醛環氧玻璃胚布壓制而成。作為固體絕緣介質，在高電壓下，機械外力與溫度的變化都會對其介電強度均有影響，接地點在外力作用或表面溫度變化時，其絕緣電阻相應的應有所變化，表現出不穩定接地現象。而轉子磁極上下層絕緣托板處于在磁極與磁軛之間，機組運行時，轉子端部由于漏磁等原因溫度較高，磁極下層托板長期受熱導致部分絕緣材料老化碳化，絕緣性能下降，磁極上下層絕緣托板為固體絕緣，其介電強度隨溫度升高而增大，所以運行中不會出現接地情況。而在機組停運后，隨著溫度的下降，由于分子間的聯系精密，偶極子轉動比較困難，絕緣材料的介電強度也很小，當絕緣托板的介電強度減弱至特定電壓下的放電臨界值時，就會造成轉子的不穩定接地。

4 現場處理過程及方法驗證

絕緣件外觀檢查。我們從轉子磁極線圈與鐵芯的絕緣件表面及線圈引出線夾件進行排除，通過清理線圈表面及引出線部分絕緣件油污雜質，測試結果仍然未發生變化。結合固體絕緣的高電壓電擊穿理論分析，我們采用施加施加恒定電壓1000V，使用膠錘敲擊結合壓縮空氣吹掃，逐個對磁極線圈引線接頭部位、磁極線圈端部的方法進行檢查，當吹掃至72號磁極線圈上端部時，兆歐表數值由0.2MΩ降至0.1MΩ開始發生變化，檢查下層絕緣托板兩側表面均有有微小的黑點分布，初步判定在該位置存在故障，將絕緣板表面絕緣漆及黑點鏟出后發現，該處的絕緣材料已經發生過熱碳化發黑（見圖2）。通過再次復測轉子絕緣電阻，數值由0.2MΩ升至6MΩ，確定該點處即為轉子不穩定接地點。

5 結束語

發電機轉子的不穩定接地不是永久性故障，查找比較麻煩，首先應確認是勵磁電纜、滑環端的問題，還是轉子磁極上的問題。如是轉子磁極上的問題，采用在轉子繞組回路上施加恒定高壓結合對絕緣部件進行外力及溫度條件變化的方法，如是表面絕緣問題，一般都能夠及時發現，查找的時間較短，方法比較簡單及實用。當然，采用其它的方法也能夠發現接地點，如大電流擊穿法及直流壓降發，各種方法各有利弊，在發生接地情況時，要區別對待。在預防發電機轉子的接地發生工作方面，還需要做好以下幾點：（1）加強轉子的檢修質量管理，嚴格執行檢修現場準入管理制度，執行檢修質量三級驗收制度，防止因異物在絕緣件表面造成轉子接地的缺陷發生。（2）做好轉子防護，防止轉子發生過電壓導致絕緣材料產生累積效應發生損傷形成局部碳化，絕緣性能下降。（3）定期對轉子進行清掃，防止轉子鐵芯及繞組受機組油霧及風閘粉混合物污染引起接地。（4）當發電機轉子發生不穩定接地的情況時，需要結合轉子繞組的各項預防性數據、運行工況及環境因數綜合考慮進行分析，優先采用排除法對故障點位置進行判斷。

參考文獻

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[2]陳俊，談濤，王光，等.發電機轉子繞組接地故障定位功能的商榷[J].電力系統自動化，2011，35（21）：31-33，73.

作者簡介：班衛東（1976-），男，職務：電氣一次專管，主要從事電氣一次設備的檢修試驗。