发电机定子绕组故障接地点的分析查找

摘要：为查找330MW发电机定子绕组故障接地点，先确定故障接地点性质、分析相关数据，后用直流压降法进行排查。通过采用交流电压观察法、电容击穿观察法、碘钨灯观察法将其接地电阻由高阻接地降为低阻接地，最后用低压直流保持法查出发电机B相星尾端高压出线套管接地。更换发电机高压出线套管后，发电机所有试验项目均符合相关规程要求。

关键词：发电机；定子绕组故障；接地点；交流电压观察法；电容击穿观察法；碘钨灯观察法 文献标识码：A

中图分类号：TM32 文章编号：1009-2374（2017）06-0201-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.06.100

T225-460型汽轮发电机由定子和端部结构件、转子、发电机励磁装置组成。发电机定子绕组采用去离子水直接冷却，定子铁心和转子绕组采用氢冷却，发电机轴承的润滑由汽轮机轴承的润滑系统提供。发电机参数见表1：

发电机定子由机座、出线罩、氢气冷却器、定子铁心、定子绕组、定子引出线构成。三相定子绕组的6个首尾端与6根相连接线相连，相连接线的另一端引至机座中靠近出线套管轴线的地方，用空心铜导体制作的过渡引线把相连线接到6根出线套管上，它与相连接线和出线套管的连接通过上连接法兰和下连接法兰来实现。高压端子连接图如图1所示：

1 试验过程

1.1 试验依据

中国大唐集团公司企业标准《电力设备交接和预防性试验规程》（Q/CDT.107001-2005）。

1.2 试验设备及接线

定子绕组直流耐压试验和泄漏电流测量的试验设备为GXZ工频谐振装置，其中包括GXZ-150kVA/50kV型谐振变压器、ZGS交直流数字千伏表、TDGC-25kVA/0.22kV型电动调压器、GXZCT-500/0.4型控制台等设备，试验接线如图2所示：

1.3 注意事项

按图2接好线，在合上电源前要检查试验接线是否正确可靠，试验前在设备周围设置围栏、挂警示牌，试验必须有2人以上。电源连线的截面积满足试验容量要求，檢查操作台各种表计是否损坏，各钮子开关、电源开关、控制台门的刀闸是否处在“关”状态。直流耐压试验气隙应在零位，整个试验过程无需调节气隙。

1.4 试验结果

当B相绕组直流电压加至48kV持续45秒时击穿。试验项目及记录见表2。

2 初步分析

2.1 接地性质

发电机B相定子绕组对地击穿后立即测量B相对地（AC接地）的绝缘电阻，在环境温度13.4℃、湿度44%、水温47.5℃、电导率1.26μS/cm的条件下，绝缘电阻值为2.0MΩ，由此可见，B相定子绕组为高阻接地。

2.2 初步判断

用脱水脱油加热的压缩空气（或仪用压缩空气）吹干发电机定子绕组水路。在汽端进水口通入压缩空气，励端出水口装压力表，待压力表达0.3MPa迅速打开排污口阀门，汽端进水口进气与励端出水口进气反复互换，以上工作反复进行，直到吹干发电机定子水路。在环境温度13.4℃、湿度44%的条件下测量：A相（BC接地）17600MΩ/6760MΩ=2.60，B相（AC接地）15.9MΩ/14.3MΩ=1.11，C相（AB接地）13100MΩ/5400MΩ=2.43；A相对B相16900MΩ，B相对C相11000MΩ，C相对A相33400MΩ。从以上数据中得知，发电机定子绕组三相之间绝缘良好，B相对地绝缘电阻比较高，为高阻接地。

2.3 直流压降法排查

采用直流压降法初步确定发电机绕组接地点，接线原理图如图3所示。对B相定子绕组通50A直流，测量B相绕组两端电压U3=143MV，首端对地电压U1=140MV，尾端对地电压U2=3MV，根据直流压降法公式L1=U1L/（U1+U2），得：L1=0.98L，据此判断发电机B相定子绕组的故障点距星尾的距离约占总长的2.0%，即重点排查B相定子绕组尾端槽口、B相相连接线、定子端罩下部的过渡引线、出线高压套管，经检查上述各部位没有发现放电烧伤迹象。为了查找故障接地点，必须抽出发电机转子。

2.定子绕组直流电阻

3 找接地点

3.1 发电机解体

测量汽、励两端的定、转子气隙，标准值为100±3.00mm；测量导风圈与风扇叶片间隙、导风环座与转子风扇座间隙并记录；测量汽、励两侧轴瓦绝缘电阻值、滑环刷架绝缘电阻值、两侧内端盖分片组合之间绝缘电阻值。拆除滑环、大轴接地刷、汽励两端的各种油管道、汽侧连轴器螺栓、端盖、密封瓦。用抽发电机转子的专用手摇支架，由励端放入电工板、涂抹润滑油脂的弧铁板，手摇拉动齿条，使得发电机转子在齿条的牵引下，抽出发电机转子。

3.2 用加交流电压观察法查找故障点

试验接线原理图如图4所示，当通入交流电压1.46万伏，电流700mA，一次侧电流380V、50A时，发电机B相定子绕组故障点绝缘被击穿，过流继电器LJ动作，主接触器CJ1跳开，全面检查发电机定子绕组及出线高压套管，未发现故障点。

3.3 电容击穿观察法及碘钨灯观察法

采用电容容量为1.45uF、额定电压为10.5kV的无极电容，按如图5接线，调整放电气隙10kV，持续通入直流电压，观察发电机B相定子绕组，只见B相线棒与发电机定子铁芯之间出现许多电晕，但未见击穿点。再用额定电压为交流220V、额定功率为1000W的碘钨灯与发电机B相定子绕组串联，通入交流电压200V，也未发现故障点。

3.4 低压直流保持法

按图2接线，对B相持续通入直流电压350V，电流400mA，至10分钟时，B相星尾端高压出线套管出现对地放电的弧光、声光并伴有浓烟。查阅图纸得知，该高压出线套管图号为5EG.512.632，绝缘层完全击穿后见图6所示。

4 处理方法

4.1 更换出线套管

铲除B相星尾过渡引线下法兰接头处的云母层，松开连接法兰头；拆下出线套管下端的电流互感器，卸下出线套管，将试验合格的新套管换上。

4.2 水压试验

新套管及过渡引线下法兰接头回装好后，测量发电机三相定子绕组直流电阻，符合规程要求；在发电机定子绕组回路通入0.5MPa的水压，保持8h无渗漏。

4.3 恢复绝缘

（1）清除干净过渡引线手包绝缘部位残留的胶渣。搭接部分用砂布打毛后用丙酮擦拭干净；（2）用混揉好的环氧腻子抹平、抹实手包绝缘部位断面突变处，使手包绝缘部位圆滑过渡，以保证包扎质量和操作方便；（3）在手包绝缘部位刷1层无溶剂胶、半叠包云母带2层（边包边刷环氧胶）、刷环氧胶、包2层宽云母箔（预先剪成适合的形状）、刷环氧胶、包1层亚胺薄膜、刷环氧胶、再半叠包云母带2层……依此顺序操作4次，共包云母带24层和亚胺薄膜4层，最后再半叠包1层收缩带、刷环氧胶，用吹风机对热收缩带进行加热，再刷环氧胶2次；（4）用1000W红外线灯加热手包绝缘部位，温度不超过100℃，加热48h。加热期间每隔2h，用2500V摇表测量1次绝缘电阻，绝缘电阻值稳定后即可降温至环境温度；（5）做手包绝缘部位电位外移试验，电压应小于1000V。

4.4 定子绕组试验

按中国大唐集团公司企业标准《电力设备交接和预防性试验规程》（Q/CDT.107001-2005）要求，做定子绕组回路预防性试验，所有项目符合规程要求。

5 結语

对发电机定子绕组非金属性接地的查找首先要做出初步判断，针对高阻性接地或低阻性接地采取不同的方法查找，在发电机转子没有抽出前只能加较低电压观察查找，以防故障点击穿时电弧伤及发电机转子。查找接地故障点时要控制通入的电流值小于5A，并保持一定的时间。

参考文献

[1] 熊信银.发电厂电气部分（第4版）[M].北京：中国电力出版社，2009.

[2] 电力设备交接和预防性试验规程（Q/CDT.107001-2005）[S].

[3] 北京汽轮电机有限责任公司.T255-460型330MW汽轮发电机产品说明书[S].2003.

[4] 电气检修规程（Q/HSD.10705-2003）[S].

作者简介：陈志忠（1966-），男，山西人，供职于大唐桂冠合山发电有限公司，研究方向：电气技术。

（责任编辑：小 燕）