黃中東

(湖南大唐耒陽(yáng)發(fā)電廠,湖南 耒陽(yáng) 421800)

0 引言

國(guó)產(chǎn) 200MW、300MW水氫氫汽輪發(fā)電機(jī)因定子線圈端部手包絕緣存在質(zhì)量問(wèn)題而多次發(fā)生短路事故,常規(guī)預(yù)防性試驗(yàn)中的直流泄漏電流和直流耐壓測(cè)量是很難發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)定子線圈端部的絕緣缺陷的。雖然三相繞組泄漏電流平衡或者合格,但由于存在發(fā)電機(jī)端部絕緣結(jié)構(gòu)固定工藝不良、手包引線和鼻端線圈絕緣包扎存在缺陷、絕緣盒填充泥填充不滿、滌玻綁繩固化不良及端部接頭處定子空心銅線焊接不良造成滲漏等缺陷,加上機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中,不斷受到振動(dòng)、發(fā)熱、油泥臟污以及各種機(jī)械應(yīng)力的作用,最終引發(fā)制造時(shí)就存在缺陷的端部絕緣薄弱部位顯現(xiàn)出來(lái),導(dǎo)致接地和相間短路故障。

為了避免和減少引出線手包絕緣與鼻端絕緣盒、絕緣盒與線棒接縫處發(fā)生故障,必須通過(guò)端部電位外移試驗(yàn)檢測(cè)出存在缺陷的部位,然后對(duì)缺陷部位進(jìn)行處理。

1 測(cè)試原理

線棒絕緣盒或手包絕緣良好時(shí),其體積電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于表面對(duì)地電阻。將直流電壓加在定子線棒上,絕緣盒或手包絕緣對(duì)地的電位很低,若某一線棒絕緣盒或手包絕緣存在缺陷,其體積電阻降低、體積電阻上的電壓降降低、表面對(duì)地電阻上的電壓降升高,即發(fā)生了電位外移。因此,通過(guò)測(cè)量絕緣盒或手包絕緣表面的對(duì)地電位,就可以發(fā)現(xiàn)存在缺陷的絕緣盒或手包絕緣。

2 測(cè)試方法及注意事項(xiàng)

(1)發(fā)電機(jī)在通水情況下試驗(yàn),水質(zhì)應(yīng)合格(開(kāi)啟式水電導(dǎo)率不大于 5.0μS/cm,密封式水電導(dǎo)率不大于 2.0μS/cm)。通水可以發(fā)現(xiàn)定子接頭漏水缺陷,但在不通水的情況下,必須將繞組絕緣引水管中剩余的水吹干。

(2)電位外移測(cè)量法是在定子繞組端部手包絕緣處包鋁箔紙,在定子繞組上施加額定的直流電壓,用 1根內(nèi)裝 100MΩ電阻的絕緣棒搭接在錫箔紙上,讀取分壓器和微安表的讀數(shù),當(dāng)電壓或電流超過(guò)標(biāo)值時(shí)即認(rèn)為該處絕緣有缺陷。

(3)用端部電位表面法測(cè)量時(shí)(正接法測(cè)量),可將三相定子線圈短路連接并同時(shí)加壓,對(duì)手包絕緣、鼻端絕緣盒體、絕緣盒口各點(diǎn)逐步進(jìn)行測(cè)試。若端部產(chǎn)生臟污,可采用反接法試驗(yàn),在接頭包裹錫箔紙?zhí)幖釉囼?yàn)電壓。

(4)用錫箔紙纏包端部時(shí),一定要包裹嚴(yán)實(shí),否則,錫箔紙與絕緣表面構(gòu)成電容,造成測(cè)量桿接觸,會(huì)有較大的放電電流,引起誤判。

(5)端部包裹時(shí)最好分線棒側(cè)和引水管側(cè),間隔 3 cm左右,便于查找電位升高是哪一側(cè)的問(wèn)題,最主要的點(diǎn)是根部和錐部,中間部位測(cè)量意義不大。

(6)試驗(yàn)為帶電作業(yè),試驗(yàn)時(shí)應(yīng)采取必要的安全措施,測(cè)試人員應(yīng)戴絕緣手套,穿絕緣靴或踏絕緣墊,發(fā)電機(jī)兩端應(yīng)派專(zhuān)人監(jiān)護(hù)。

(7)對(duì)有缺陷的絕緣線棒進(jìn)行處理后,待絕緣干燥后再進(jìn)行電位外移試驗(yàn)。

3 試驗(yàn)及檢測(cè)情況

發(fā)電機(jī)定子線圈端部表面電位測(cè)量是一項(xiàng)新的試驗(yàn)項(xiàng)目,對(duì)線圈端部絕緣起到了監(jiān)督作用,進(jìn)一步提高了發(fā)電機(jī)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的可靠性。湖南大唐耒陽(yáng)發(fā)電廠自 1995年起開(kāi)展了這項(xiàng)試驗(yàn),檢測(cè)出發(fā)電機(jī)端部絕緣存在許多隱患。

(1)1995年,#1發(fā)電機(jī)大修時(shí),加發(fā)電機(jī)額定電壓 15.75kV,對(duì)全部接線頭進(jìn)行電位外移檢查,具體的檢測(cè)部位是在絕緣盒體與線棒接縫處、絕緣盒體與引水管錐體絕緣搭接處和絕緣盒體。如果把以上 3個(gè)部位合算為 1個(gè)統(tǒng)計(jì)點(diǎn),每個(gè)統(tǒng)計(jì)點(diǎn)的各個(gè)測(cè)點(diǎn)中的最大值作為該統(tǒng)計(jì)點(diǎn)的值,汽勵(lì)兩端則有下列各統(tǒng)計(jì)數(shù):總統(tǒng)計(jì)點(diǎn) 108個(gè),其中電位外移值在1000V以下的點(diǎn)有0點(diǎn);電位外移在3000V以下的點(diǎn)有 86點(diǎn),占 80%;3000～6000V的點(diǎn)有 7點(diǎn),占6.4%;6000V以上的點(diǎn)有 15點(diǎn),占 13.6%,這說(shuō)明發(fā)生電位外移的接頭較普遍,外移值也較大,最大值達(dá) 14.6kV。廠家處理時(shí)發(fā)現(xiàn),是接線盒中填料不滿、手包絕緣整體性差、絕緣盒體與線棒接縫處處理不當(dāng)?shù)仍蛩?處理后電位外移值均在幾百伏以下。

(2)1996年 5月,對(duì)#2發(fā)電機(jī)進(jìn)行了直流耐壓試驗(yàn),三相泄漏電流基本平衡,數(shù)據(jù)符合 Q/CDT 107001—2005《電力設(shè)備交接和預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》要求。但做端部電位外移測(cè)量時(shí),卻發(fā)現(xiàn)勵(lì)端#1、#12、#13槽絕緣盒口,#26、#36槽絕緣盒體,#40槽手包錐電位升高,均超過(guò)了 3000V,證明端部絕緣存在隱患,對(duì)發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行造成了威脅。湘潭電機(jī)廠派技術(shù)人員對(duì)電位升高部位進(jìn)行重新包扎,處理后電位外移現(xiàn)象消除。

(3)2001年,#2發(fā)電機(jī)小修,對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行絕緣預(yù)防性試驗(yàn),發(fā)現(xiàn) B,C兩相絕緣電阻偏低,泄漏電流增大,三相泄漏電流嚴(yán)重不平衡。吊開(kāi)端蓋進(jìn)行電位外移試驗(yàn),發(fā)現(xiàn) C相勵(lì)端#27、#28槽(B相)手包錐形絕緣電位外移值達(dá)14.4 kV,破開(kāi)外表絕緣層發(fā)現(xiàn)接頭處有滲水現(xiàn)象至使滌玻邦繩受潮。廠家對(duì)端部接頭處空心銅線進(jìn)行重新焊接包扎處理,干燥后,做水壓試驗(yàn),8h無(wú)漏水現(xiàn)象;再做電位外移試驗(yàn),電位下降到幾十伏,符合試驗(yàn)規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)。由此可見(jiàn),端部電位外移法是檢查水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)端部手包絕緣缺陷的有效測(cè)試方法。

4 試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)與建議

(1)Q/CDT 107001—2005《電力設(shè)備交接和預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》規(guī)定出口電壓為 15.75 kV,表面電位標(biāo)準(zhǔn)為:

1)手包絕緣引線接頭及汽機(jī)側(cè)隔相接頭大修或小修時(shí)泄漏電流不大于 20μA,100MΩ電阻上的壓降不大于 2kV;

2)端部接頭(包括引水管錐體絕緣)及過(guò)渡引線并聯(lián)塊大修或小修時(shí)泄漏電流不大于 30μA,100 MΩ電阻上的壓降不大于 3kV。

(2)200MW及 200MW以上國(guó)產(chǎn)水氫氫汽輪發(fā)電機(jī)應(yīng)進(jìn)行該項(xiàng)試驗(yàn),其他機(jī)組不做規(guī)定。

(3)對(duì)于已投入運(yùn)行的機(jī)組,安裝后第 1次大修時(shí)就應(yīng)進(jìn)行端部電位外移試驗(yàn),以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷并處理。

(4)若發(fā)電機(jī)運(yùn)行條件惡劣,經(jīng)常有油泥臟污和潮濕的污染,必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行此項(xiàng)試驗(yàn)。

(5)常規(guī)預(yù)防性試驗(yàn)一般很難發(fā)現(xiàn)端部絕緣缺陷,發(fā)電機(jī)三相泄漏電流嚴(yán)重不平衡時(shí),也應(yīng)進(jìn)行此項(xiàng)試驗(yàn)。

5 結(jié)束語(yǔ)

湖南大唐耒陽(yáng)發(fā)電廠對(duì)#1、#2發(fā)電機(jī)端部絕緣隱患的及時(shí)處理以及東方電機(jī)廠后來(lái)對(duì) 2臺(tái)發(fā)電機(jī)進(jìn)行的技術(shù)改造,使端部絕緣和外部運(yùn)行環(huán)境得到加強(qiáng),發(fā)電機(jī)至今還未發(fā)現(xiàn)有大的端部電位外移現(xiàn)象。這也說(shuō)明,開(kāi)展此項(xiàng)試驗(yàn)加強(qiáng)了發(fā)電機(jī)絕緣強(qiáng)度的監(jiān)測(cè),可將絕緣隱患消滅在萌芽狀態(tài),為機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)。

[1]陳天翔,王寅仲.電氣試驗(yàn)[M].北京:中國(guó)電力出版社,2005.

[2]Q/CDT 107001—2005,電力設(shè)備交接及預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程[S].