定子线棒耐压放电原因分析及处理

摘 要：分析了水电站定子线棒工频交流耐压试验放电的问题，介绍了具体的处理方案及该方案的实际运用效果，为大型水轮发电机现场耐压试验提供了指导意见。

关键词：定子线棒；耐压试验；放电；分析；处理

0 引言

某水电站装有4台单机容量600MW的混流式水轮发电机组，发电机型号SF600-64/16200，发电机额定电压18Kv，额定电流21383A，额定功率因数0.9，发电机定子组装方式为现场机座组装、叠片、下线的工艺方案。本文介绍了该电站水轮发电机定子现场下线前对线棒进行耐压试验时，出现的线棒端部放电、冒烟问题的原因分析及处理方法。

1 线棒耐压情况介绍

该电站发电机定子绕组采用8支路星形波绕组结构，定子线棒采用小于360°换位方式，上层线棒采用317.14°换位，下层线棒采用312.35°换位。现场对定子线棒进行下线前耐压试验标准为（2.75Un+2.5）Kv，即52Kv交流耐压试验。在试验过程中发现线棒端部出现放电、冒烟现象，端部高阻防晕层出现破裂。

2 原因分析

为查找定子线棒端部放电的原因，我们从线棒绝缘、实验方法及设备、所加的试验电压等方面进行分析。

2.1首先根据《水轮发电机组安装技术规范》要求[1]，对定子线棒绝缘电阻进行了测量，用2500V摇表测量单根定子线棒绝缘电阻值大于2GΩ，绝缘电阻满足规范要求。随后对线棒进行干燥，通过干燥的线棒与未干燥的线棒耐压情况对比，判断是否由于高阻防晕层受潮导致的放电。

定子线棒干燥要求为：

1）干燥温度控制在100℃～110℃；

2）当满足干燥温度后，要求保温24小时。

干燥完成后对干燥后的156支定子线棒进行了耐压试验，其中有25支线棒高阻部位出现放电冒烟现象，放电线棒占比16%；干燥前进行的36支定子线棒耐压试验，其中发现高阻部位有放电问题的线棒共8支，放电线棒占比22%。通过线棒干燥前后耐压情况比较，干燥后定子线棒高阻段放电情况有所好转，但并未得到根本改善。因此，可以推断线棒绝缘、试验环境并不是交流耐压时高阻部位破裂的主要原因。

2.2 随后在对线棒升压试验设备进行检查时，通过分压器检查线棒端部的实际电压，发现施加在被试线棒上的电压远大于标准要求的52Kv。

2.3 试验设备原理分析[2]

定子线棒现场交流耐压试验采用的是串联谐振的耐压试验原理，将试验原理图等效电路简化，见图三。

其中为通过原边折算到副边的电压向量；R为整个回路的等效电阻；L为整个回路的等效电感；C为定子线棒等效电容；为整个回路的电流向量；R为整个回路等效电阻的电压向量；L为整个回路等效电感的电压向量；C为定子线棒等效电容的电压向量。

通过上述计算可知，施加在定子线棒两端的电压比通过变压器变比计算出来的电压值要高，即现场试验电路具有容升效应。线棒交流耐压试验电压是通过测量试验变压器低压侧的电压，在通过变比折算所确定。因被试线棒属于容性器件，在交流耐压试验时，因容升效应使得变压器输出电压被抬升，超过所需的试验电压。

2.4定子线棒容升效应验证

现场通过分压器对变压器输出电压进行直接测量情况如下：

1）当变压器空载或对1支定子线棒进行交流耐压试验时，通过变压器变比折算出的电压与分压器测量的电压相同；

2）当用变压器对2支定子线棒进行交流耐压试验时，通过变比折算出的电压比分压器直接测量的线棒两端的电压低4.5Kv；

3）当用变压器对3支定子线棒进行交流耐压试验时，通过变比折算出的电压比分压器直接测量的线棒两端的电压低7Kv。

因先前采用的定子线棒交流耐压方案为3支一组并联进行耐压，所以被试线棒两端所加交流电压远高于标准要求的电压值，最终导致端部防晕层出现放电冒烟的问题产生。

3 处理方法

根据上述原因查找与分析，现场对所有定子线棒进行了干燥处理，然后试验方案采取一次只对一支定子线棒进行交流耐压，且每次耐压时均采用分压器对线棒两端电压进行监测。通过新试验方案进行的线棒耐压，所有线棒均一次通过耐压试验，未发生一起端部防晕层放电的情况。

4 结论

4.1 对于同一台试验变压器，被试线棒数量越多，线棒對地电容越大，容升效应越明显；对于相同数量的被试线棒，试验变压器容量越小，容升效应越明显。

4.2 定子线棒无论是下线前的单根交流耐压试验，还是嵌入定子铁芯后的交流耐压试验，或是最终的分相交流耐压试验，所施加的试验电压都必须通过分压器或球隙设备直接测量被试线棒两端的真是电压值，防止因施加的电压高于标准要求的电压值而对线棒造成损坏。

参考文献：

[1] GB/T8564—2003水轮发电机组安装技术规范

[2] 邱关源 《电路》北京 高等教育出版社 1999

作者简介：姜景（1983—），男，汉，山东蓬莱，本科，工程师，水轮发电机安装技术，单位：四川省德阳市旌阳区黄河西路188号东方电气集团东方电机有限公司电站服务事业部。