发电机定子绕组击穿后的处理分析

发电机定子绕组击穿后的处理分析

作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2008-9-24 10:18:54

卢明

河南电力试验研究所高压室，河南省郑州市450052 1 概述

1998年12月20日，对洛阳热电厂改扩建工程1号发电机定子绕组进行直流耐压试验。该发电机由俄罗斯制造，交接试验直流耐压值按照俄方意见为45kV。首先对B相进行耐压试验，A、C相短路接地，当电压升至43kV时，直流高压发生器保护动作，电压突然降至零。然后测量B相绕组绝缘为0．2MΩ。排除外部出线套管和绝缘套桶造成此种现象的可能后，测量结果仍不变，说明发电机定子B相已被击穿。直流耐压试验时的试验数据见表1。

该汽轮发电机的型号为TBM－160－2，由俄罗斯新西伯利亚电力股份公司制造，额定有功功率160MW，定子额定电压18kV，定子接线Y。发电机定子绕组、定子铁芯均采用变压器油直接冷却。 2 击穿点的查找 2．1 原理

在打开发电机定子前先初步确定击穿点的位置，然后打开发电机，解开线棒之间的焊头，判断击穿线棒。

（1）直流压降法。对B相绕组通直流，测量B相绕组两端对地电压，如图1所示。由图可知， L1＝U1L／（U1＋U2） L2＝U2L／（U1＋U2）式中 L1、L2分别表示绕组故障点G距引出线头B、Y的长度，L表示该绕组的总长度。

（2）摇表检测法

初步判定故障点位置后，为进一步确定在哪一根线棒上，可将击穿点所在线棒焊开1个焊头，用摇表分别测量B、Y

段两端对地绝缘，故障线棒即在对地绝缘较低的一端。 2．2 击穿点的实际查找

2．2．1 初步判断

该发电机定子绕组参数为Z＝42，线圈节距Y＝17，每极每相槽数q＝7，极数2p＝2，每相绕组有线棒28根，其绕组接线见图2。为了能准确判断击穿点的位置，可先后采用3种方法对绕组通直流：用3381型直流电阻测试仪通10A直流；用蓄电池加限流电阻通直流；用电焊机通115A直流。试验数据见表2。

根据绕组接线图和试验数据分析，B相绕组共有线棒28根，故障可能发生在4槽下、30槽上或5槽下。故障不能确定的原因是：没有合适的既能满足大电流，又有较好稳流效果的直流电源。后来的检查结果证明第一组数据是准确的。根据该组数据计算：

L1=U1L/（U1+U2）=1.8×28/(1.8+32.2)=1.48。

故障发生在靠近B端的第二根线棒上，即4槽下。这组数据是用3381型直流电阻测试仪测量的。

2．2．2 解体判断

（1）用铜焊机将29槽上线棒汽轮机侧焊头解焊，用500V兆欧表测量的绝缘电阻为：29槽上线棒对地大于200MΩ，4槽下线棒和B相其余棒对地为0.67MΩ。

（2）将4槽下线棒与30槽上线棒在励磁机侧焊头解焊，（用500V兆欧表）测量的绝缘电阻为：29槽上线棒对地绝缘大于200MΩ，4槽下线棒对地0.42MΩ，30槽下线棒和B要其余线棒对地大于200MΩ。

由此，可判断出击穿部位在4槽下线棒。

2．2．3 查出击穿点

将故障线棒4槽下线棒取出，加20A直流，测量线棒两对地电位，见表3。

根据试验数据判断：击穿点在很靠近励端的位置。经查找，发现击穿点位于距励端1 120 mm处的宽面，击穿点直径约为0．7 mm，击穿点位置半导体防晕层有破损，呈三角形，其3边长分别为4mm、6mm和7mm，击穿点位于三角形的A点（如图3所示），且有3道划痕。线棒的主绝缘结构：经换位编织热压固化成型后的线棒，首先半叠1层半导体带，然后在线棒的下窄面中央巾1层宽为6mm的铝箔带，铝箔带每500mm长有一长约40mm的断口，以改善电场的颁，再半叠包14层绝缘带，最后再包1层防晕带。三角形破损区及划痕形成对半导体防晕层的贯穿性损伤，但对其内部纸绝缘破坏不大。

3 击穿原因分析

经分析认定，该发电机直流耐压击穿是由于定子绕组线棒绝缘缺陷造成的。主要原因如下：

（1）该发电机出厂试验不合格

由出厂直流耐压试验数据（表4）可见，当直流耐压45 kV时，A、B、C三相泄漏电流分别为30μA、70μA、63μA，B、C相间差为40μA，B相为A相的2．33倍，C、A相间差为33μA，C相为A相的2．1倍。按国标《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》GB50150－91规定：（发电机定子）各相泄漏电流的差别不应大于最小值的50％。由此可见，该发电机属于不合格产品。

（2）出厂耐压试验标准太低

出厂耐压试验电压应比交接试验电压高。一般交接试验耐压值应为出厂试验值的0．8倍。根据俄罗斯的电气设备试验规程规定，其交接试验时直流试验电压应为

1．28×（2UN＋3）＝1．28（2×18 kV＋3 kV）＝49．92 kV

因此出厂试验电压应为49．92kV／0．8＝62．4 kV。如果按照我国标准，其出厂试验直流电压应为3．5 UN＝63 kV。俄方出厂耐压直流仅45 kV，可见标准太低。

（3）从发电机解体检查结果可知：击穿点位于破损三角区的顶点A处，这说明发电机4号下线棒在制造过程中受机械外力的作用后，绝缘防晕层形成一个三角形的破损区，区域的绝缘受到一定影响，这是造成绕组直流耐压试验击穿的一个原因。

4 定子绕组的修理过程 4．1 修理过程

（1）抽转子，断开发电机与汽轮机相联的背靠轮，拆掉给水装置、励磁碳刷架和轴瓦座，将定子内的油放出。 （2）拆下发电机端盖，抽出隔离定子油与转子的环氧隔离套筒，线棒头解焊，线槽退楔，取下线棒在额前部分的固定件。

抬出压在击穿线棒上的所有线棒后将被击穿线棒抬出，换上新线棒，回装线棒，线槽入楔，将线棒连上额前部分，焊接线棒头。

（3）发电机定子安装复位（穿隔离环氧套筒，转子穿膛，上端盖），定子线圈与出线套管连接，定子升温，干燥处理，合格后定子注油。 4．2 解焊和焊接方法

首先应将需解焊和焊接的线棒用压缩空气喷吹，吹去变压器油，需加热外表面部位和接头用溶剂清洗（去油），然后接头的加热部位用罩子覆盖，线棒的加热区附近部位用湿的石棉布包裹。加热时，罩子及线棒用惰性气体（如氮气）喷吹。接头在焊剂熔融时停止加热，线棒头用棒拨开数厘米。在焊接时向被焊端头施加压力，当焊剂熔融时，接头收聚在一起，就焊接好了。焊接时，同样要防止变压器油燃烧，防止措施与解焊时的相同。 5 结论

（1）该发电机线棒绝缘存在缺陷，造成直流耐压击穿。

（2）发电机制造厂试验标准过低，要求不严格，造成不合格产品出厂。 （3）直流压降法和摇表检测法是查找击穿点位置的有效方法。