同步调相机转子出厂耐压试验研究

杨宗璞

摘 要：河南漯河调相机工程即将投运，该工程基于“两交一直”电网规划，工程系统作用有两点。一是就近支撑豫南电网500kV电网电压，防止天中直流、青豫直流双极闭锁后豫东南电网电压崩溃事故。二是为天中直流、青豫直流故障后换相电压的恢复提供支撑，提高直流运行稳定性。本文基于国内调相机工程建設背景，详细介绍了同步调相机转子出厂耐压试验相关要求、耐压试验时可能出现的问题和解决办法。同时，以河南漯河调相机工程为例，详细介绍了转子出厂耐压试验的步骤，并对河南漯河1号调相机转子进行了耐压试验。研究表明，试验结果符合设计标准和采购规范。

关键词：调相机;转子;耐压;兆欧表

中图分类号：TM721.1 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）23-0059-03

Experimental Study on Pressure Resistance of

Synchronized Condenser Rotor

YANG Zongpu

（Maintenance Company of State Grid Henan Electric Power Company，Zhengzhou Hennan 450000）

Abstract： Henan Luohe Synchronous Condense Project will be put into operation soon. The project is based on the "two-way" power grid planning. The engineering system has two functions. The first is to support the 500kV power grid voltage of the southern Henan power grid nearby， so as to prevent the voltage collapse accident of southeastern Henan power grid after the bipolar blockade of Tianzhong DC and Qinghai-Henan DC. The second is to provide support for the recovery of commutation voltage after Tianzhong DC and Qingyu DC faults， so as to improve the stability of DC operation. Based on the construction background of the synchronous condenser project， this paper introduced in detail the requirements of the factory voltage withstand test of synchronous phase modulator rotor， the possible problems and solutions in the voltage withstand test. At the same time， taking the Luohe synchronous condense Project in Henan Province as an example， the steps of the pressure withstanding test of the rotor were introduced in detail， and the pressure withstanding test of the rotor of Luohe No. 1 Camera in Henan Province was carried out. Studies have shown that the test results meet design standards and procurement specifications.

Keywords： synchronouscondenser;rotor;voltage resistance;megohm meter

在甘肃风电外送及华东多直流馈入系统多年工程实践和研究的基础上，中国电力科学研究院指出，调相机在超（特）高压交直流混联电网中具有关键作用：通过防止多回直流同时换相失败，在送端电网抑制暂态过电压、降低新能源高压脱网风险，在受端电网防止电压崩溃事故、降低电网失稳解列风险。基于此背景，国家电网有限公司发展部于2015年提出了本项目需求，2016年2月，国家电网有限公司基建部确定调相机项目。目前，河南省电网已成为超（特）高压交直流混联电网，正逐步形成多直流馈入格局。2017年12月，河南省电力公司关于初设的批复（豫电建设[2017]925号）明确将河南漯河邵陵扩建4号变已征土地用于调相机项目。调相机系统由调相机本体、励磁系统、启动系统、冷却系统和润滑油系统等9个子系统构成，每个系统都有自身的特点和运行维护要点[1-3]。本文主要介绍调相机本体系统转子的结构及出厂耐压试验。耐压试验是对转子绕组施加规定的正弦波工频高电压，持续一定时间，以确定绝缘适于运行能力的电气试验。

1 转子结构

双水内冷调相机的转子主要包括转子大轴、励磁绕组、护环、风扇和端部绝缘构件等[4-6]。

1.1 转子转轴结构

生产双水内冷调相机转子锻件时，上海电机厂选用的牌号为25Cr2Ni4MoV。转轴本体上设置平行的嵌线槽，数量为32个，出线端转轴中心位置设置中心孔，装有用于进水的不锈钢。为提高阻尼作用和削弱负序电流，调相机转子需要增加阻尼绕组，因此还需设置阻尼槽。

1.2 转子线圈及槽内布置

转子上开设32个嵌线槽，槽宽×槽高为39.9mm×156.7mm，转子槽数/槽分度为32/45，每个槽内采用大号、小号线圈并排布置。转子嵌线槽内主绝缘采用高强度的F级模压槽衬。转子绕圈采用外方内方空心铜线，线规为17.50mm×17.50mm，内孔为7.50mm×7.50mm;每根铜线为一匝，经绝缘处理后，铜线在槽内的宽度方向布置成2排，每排由6匝组成。

转子线圈槽内固定由槽楔、楔下垫条和槽底垫条构成。槽底垫条置放在槽衬底部，防止在径向压紧线圈时槽衬受到机械损伤。楔下垫条置放在槽楔和转子线圈顶匝之间，使槽楔与线圈径向夹紧。

1.3 大护环

护环对转子端部绕组起着固定、保护、防止变形、位移和偏心作用。护环承受转子绕组端部及本身的巨大离心力、弯曲应力及热套应力等，由高强度的反磁不锈钢制成。

1.4 小护环

在调相机运行时，为保护转子绝缘引水管和转子绕组引水弯脚，防止其在离心力作用下发生损坏，要在转子本体端部轴上铣槽，用槽楔固定转子引水弯脚，绝缘水管采用小护环热套固定。

2 转子出厂耐压试验相关要求

一是对于氢冷和空冷转子，出廠耐压试验在通风试验后进行，对于水冷转子，调相机是不总装的，转子超速后直接打出厂耐压;如需要总装，总装试车后打出厂耐压。二是集电环装置在装配后进行出厂耐压试验，耐压要求与转子相同。三是耐压试验前测量转子温度，应不高于50℃，以转子本体表面用电温计和温度计测得的温度为准，相对湿度不大于75%。

四是转子各绝缘部件在装配期间进行工频交流耐压试验前后，用500V兆欧表测量其对地绝缘电阻，维持时间1min，绝缘电阻值不小于50MΩ。若被试品温度高于40℃，且绝缘电阻测试值小于50MΩ，需修正绝缘电阻，修正后的绝缘电阻值应不小于50MΩ。五是转子在出厂包装运输前使用500V兆欧表测试绝缘电阻，维持时间1min，绝缘电阻值不小于10MΩ，若被试品温度不高于40℃，且绝缘电阻测试值小于10MΩ，需修正绝缘电阻值，修正后的绝缘电阻值应不小于10MΩ。调相机转子装配各阶段耐电压试验标准如表1所示。

3 转子升耐压时可能出现的问题和解决办法

升耐压时必须一人操作，一人监护，耐压现场有人监护，开启耐压警铃，升压过程中注意转子泄露电流值并进行记录。在升压过程中，如果转子线圈发生闪络、冒烟、放电、击穿、转子泄露或电流突变的情况，需立即分断耐压主开关，并对转子进行检查并复测绝缘电阻，必要时通知工艺和质检人员处理。

4 转子出厂耐压试验的步骤——以河南漯河1号调相机转子为例

一是耐压试验前测量转子温度和湿度，转子温度为20℃，湿度为52%，如图1所示。二是用500V兆欧表测量转子对地绝缘电阻，维持时间1min，绝缘电阻值为1 000MΩ。绝缘电阻测量如图2所示。三是将耐压工位箱内的高压线接至转子引出线端子，转子本体用规范的接地线（断面不小于6mm2的裸铜线）可靠接地。

四是升耐压前要求其他人员离开现场，并在转子周围用红白隔离带进行警示，安排专人对试验区域做好监护。升耐压现场如图3所示。五是试验结束后对转子绕组进行放电，用500V兆欧表复测转子绕组绝缘电阻，维持时间1min，绝缘电阻为1 000MΩ。六是试验结束后拆除高压线、接地线，清理试验现场。

5 结论

河南漯河1号调相机转子耐压试验前，经测量，转子温度为20℃，相对湿度为52%，并用500V兆欧表测量转子绕组对地绝缘电阻，测量时间为1min，测量数值为1 000MΩ，交流耐压前转子绕组绝缘良好。同时，将耐压工位箱内的高压线接至转子引出线端子，转子本体用规范的接地线可靠接地，进行耐压试验，该试验持续1min，试验电压为额定励磁电压的12.5倍，约为5 188V，此时转子绕组对地电流为1.36A。交流耐压试验结束后，对转子绕组进行放电，复测转子绕组对地绝缘电阻为1 000MΩ，交流耐压试验未损伤转子绕组与大轴绝缘。试验结果符合设计标准和采购规范。

参考文献：

[1]赵永正，代海涛.高压直流输电系统中调相机的启动与并网策略[J].山东电力技术，2017（2）：20-22.

[2]王雅婷，张一驰，周勤勇，等.新一代大容量调相机在电网中的应用研究[J].电网技术，2017（1）：28-34.

[3]胡一平，许国瑞，刘晓芳.特高压近区系统不同程度电压暂降下调相机的动态响应[J].大电机技术，2018（6）：32-36.

[4]沙江波，赵成勇，王庆，等.同步调相机对特高压直流输电系统最大传输功率的影响.[J].高电压技术，2018（12）：1-8.

[5]国家能源局.防止电力生产事故的二十五项重点要求（国能安全[2014]161号）[Z].2014.

[6]山东电力研究院.大型调相机运行维护培训教材[M].北京：中国电力出版社，2018.