水内冷发电机定子端部绝缘缺陷测试及处理
发电机端部绝缘的故障预防及处理
发电机端部绝缘的故障预防及处理本文对发电机定子绕组端部绝缘结构、常发性故障的成因及我厂在针对避免端部绝缘故障所采用的治理措施进行了分析和介绍，对试验方法和处理工艺进行了进一步探讨。
国产大型发电机组定子绕组多采用水内冷方式，水冷造成工艺上的难度加大。
在发电机定子故障中，定子绕组端部绝缘引起的事故占很大比例。
发电机线圈端部绝缘缺陷如未能及时发现而任其发展就会酿成大事故。
国产200 MW、300 MW系列发电机曾多次发生过定子绕组端部固定结构及端部绝缘工艺不良，运行中振动大引发的线棒与固定部件松动、绝缘磨损，鼻部空心导线漏水，造成接地和相间短路故障的发生。
根据1998年第一季度~2003年第一季度京津唐电网电气绝缘技术监督汇总报表，京津唐电网1998年1月~2003年3月期间容量在100MW以上发电机的事故、障碍和缺陷共77次，其中发生在水氢氢冷却发电机上的有56次。
这其中，通过检修预试发现的52次缺陷中，定子绕组端部手包绝缘类型缺陷有33次，占比例的63.5%。
由此可见，定子绕组端部手包绝缘的健康状况不容忽视。
对定子绕组端部绝缘缺陷的及时发现和检修工艺的不断改进，对于降低发电机的故障发生率有着重要的作用。
我厂经过多年有针对性的进行试验检测、提高检修水平等工作，端部绝缘缺陷已逐年减少，近几年趋于稳定，并在针对端部绝缘的处理及相应试验中积累了一定经验，为避免类似故障的发生提供了一些有效参考。
1.设备概述(1)我厂八台汽轮发电机组均选用东方电机厂生产的QFSN-300-2型产品，额定容量为300MW，#1、#2发电机定子额定电压为18KV，#3～8发电机定子额定电压为20KV，定子三相绕组采用双层短节距绕组结构，接线方式为2-Y，发电机冷却方式采用“水氢氢”方式。
(2)发电机定子绕组端部采用条形兰式结构，端部线棒为渐开线形，以保证间隙均匀并减少端损耗。
线圈端部设有若干固定在压圈上的绝缘支架及三个玻璃钢绑环。
水内冷发电机定子线棒端部手包绝缘的测试
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薛 敏
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翟 永祥
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芜湖 发 电 有 限 责任 公司
安徽 芜 湖
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摘
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要
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解决
了
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量 实 例 及 分 析 说 明 表 面 电 位 法 和 泄 漏 电 流 法 能 有 效 发 现 发 电 机手 包 绝 缘 存在 的 隐 形 缺 陷 还 能发 现 手 包 绝 缘 接 头 有 无 渗漏 水 等 关键 词
［
6
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李庆 林 特 高 压 输 电 线 路铁 塔 组立 抱 杆 的 方 案 选 择
电力 建设
．
水内冷绝缘电阻安全措施,水内冷电阻测量方法
水内冷绝缘电阻安全措施，水内冷电阻测量方法为什么选用水内冷绝缘电阻测量水内冷绝缘电阻是测量水利发电机绝缘性能的专用测量工具，在结构上与传统绝缘电阻不太相同，由于双水内冷发电机组水直接从线圈导线的内部进行冷却，测量时需要接汇水管测量，而传统绝缘电阻是没有这种测量条件的，双水内指的是定子绕组和转子绕组都是通过水冷却，下面说一下安全措施和测量方法，该方法与措施同样适用于单水内冷机组的绝缘试验。
水内冷安全措施1、使用本仪器前一定要认真阅读本手册。
2、仪器的操作者应具备一般电气设备或仪器的使用常识。
3、本仪器户内外均可使用，但应避开雨淋、腐蚀气体、尘埃过浓、高温、阳光直射等场所使用。
4、仪器应避免剧烈振动。
5、对仪器的维修、护理和调整应由专业人员进行。
6、测试过程中严禁碰触测试引线！7、测试完毕后最好短路测试端人工放电！8、严格遵守安全操作规程。
9、非测试人员必须远离高压测试区，测试区必须用栅栏或绳索、警视牌等明显表示出来。
水内冷发电机绝缘测试仪是专用于水内冷发电机的绝缘测试，采用全封闭高压技术，32位控制器为控制核心，全中文操作界面，输出电流大于25mA，输出电压最大5000V，水内冷是由高精度微电流测量系统和数字升压系统两大主体部分组成，实现绝缘电阻、吸收比、极化指数的自动测量，大屏幕显示，外形美观。
测量接线方法1、线路L为高压输出端，由高压电缆引至被测线端，例如接至电机绕组。
2、汇水管G 接到水内冷发电机的汇水管上。
（注：有多个汇水管出口时，应当用截面积大于2.5mm2 的铜导线将各汇水管口连接，以保障测量值的准确度）如果不是测量水内冷发电机，将该端子悬空即可。
3、基座E 接在发电机的机座上。
如果不是测量水内冷发电机，将该端子接被测设备绝缘的外壳。
注意：水内冷发电机定子绝缘电阻测量方法分为通水和不通水两种。
在通水或不通水时，都必须将汇水管接至兆欧表的屏蔽端子上。
浅谈水轮发电机组定子端接头绝缘与处理
浅谈水轮发电机组定子端接头绝缘与处理在有关水轮发电机定子绝缘的文献中很少单独提及定子端接头绝缘，主要原因是处理端接头绝缘比处理线棒击穿容易，且在制作和检修工艺得到保障的情况下，端接头绝缘寿命是较长的。
但是，发电机组在长期运行中，由于受到电、热、机械和化学等因素的长期作用,其定子端接头绝缘的电气和机械强度将逐渐降低，加上由于厂家制造工艺或定子绕组现场下线工艺的原因，水轮发电机定子绕组端接头绝缘往往成了发电机定子绝缘的薄弱点,而在《电气设备预防性试验规程》中又没有明确要求单独检查水轮发电机定子绕组端接头绝缘，故在交接试验及预防性试验中往往就忽视了这一点。
本文通过介绍青溪水电厂3号机组事故的处理，阐述了影响水轮发电机组定子绕组端接头绝缘的主要因素、试验检查和处理方法。
1端接头绝缘的种类端接头绝缘分为套管式(绝缘盒式)绝缘和连续式绝缘。
套管式绝缘是把绕组的槽内部分先加以绝缘，然后再把端接部分绝缘。
连续式绝缘是把整个线圈用窄云母带交叠缠绕,其优点是绕组有效部分与端接部分的绝缘之间没有接缝，线圈在放入槽中以前，应先进行真空浸渍处理，把藏在绝缘材料间隙中的空气驱出，然后在一定压力下把绝缘漆压入这些间隙内，这样可以提高绕组绝缘水平。
由于水轮发电机组直径较大，为了方便运输，常将定子分成4～6瓣分别制造，到现场后再并装成一体，有部分下线和端接头制造是在现场完成的，因受现场的条件限制，通常端接头接连的工艺水平及质量要比在制造厂里制作的差些。
运行中，各瓣间存在着不同步的微小振动，也会影响端接头的接触电阻，进而影响端接头绝缘水平。
2影响端接头绝缘的主要因素总体来看，影响水轮发电机组端接头绝缘的主要因素有以下4个方面：2.1端接头接触电阻增大，大电流通过时发热导至绝缘水平下降端接头接触电阻与端接头的焊接方法和焊接工艺有关，目前一般采用的焊接法有铅锡焊接法和银铜焊接法。
铅锡焊接法的优点是焊接温度较低，焊接工艺简单，但铅锡焊料允许通过的电流密度低，抗拉强度不高；银铜焊接法的银铜焊料允许通过的电流密度高，抗拉强度也高，但银铜焊接温度高，焊接工艺要求也高。
测量水内冷发电机定子绝缘电阻出现不正常现象的原因分析和探讨
测量水内冷发电机定子绝缘电阻出现不正常现象的原因分析和探讨[摘要] 我国的发电机组越做越大，绝缘性能越来越好，对绝缘测试的要求大大提高。
本文对试验人员在测量水内冷发电机绝缘电阻时出现不正常现象进行了分析、判断，解决测试中遇到的问题，对水内冷发电机绝缘测量遇到的的问题有所帮助。
[关键字]水内冷发电机定子绝缘电阻不正常现象0前言绝缘电阻测试是发电机高压试验的第一项，但由于现场很复杂，影响绝缘电阻正常测试的因素很多，要一一排除由于水阻、泄漏、干扰、结构等问题造成的影响，才能获得可信的发电机绝缘电阻测量值，所以这是一项很复杂的工程任务。
1概况某发电厂试验人员在测量水内冷发电机绝缘电阻时出现不正常现象，主要表现在绝缘电阻值很小（几MΩ），读数晃动，指针和数显不一致，甚至测不出来，这些现象得不到解决，将引起推后发电机修前热态交、直流耐压试验、甚至延误修后开机并网时间，这让试验人员很困惑，为了解答这些困惑，试验人员不断在现场参与分析、判断、解决测试中遇到的问题，积累了很多现场经验，对解决水内冷发电机绝缘的测量有所帮助。
2问题的提出2.1测量绝缘电阻出现不正常的现象主要表现（1）在测完A-BC地的绝缘值后，再测B-CA地；C-BA地的绝缘值时，其示值将比第一次的偏小。
（2）水内冷发电机组在小修时，主机—母线—主变联合绝缘测得的阻值只有几兆欧或几十兆欧。
（3）电压跌落，测量值不稳定（4）测量数值有时偏小，有时偏大，甚至指针指向无穷大，数字显示溢出。
3现场遇到的问题分析和解答现象1：设第一次绝缘测量在A相绕组与地和B、C相间进行，如下图示：由于在第一次测量前三相间介质处于原态，无极化现象，但当A相绕组加上直流电压后，A相绕组与地及B、C相间的介质发生极化，即：介质极化的正极性朝向A相绕组，介质极化的负极性朝向地及B、C相绕组。
虽然可将A相对地进行放电，使相间分布电容上的电荷被充分放完。
但这种绝缘体内的介质间极化状态，不能很快恢复原始状态（无方向极性状态）。
发电机定子绕组端部电位外移试验及试验周期的探讨
发电机定子绕组端部电位外移试验及试验周期的探讨作者：郑刚来源：《城市建设理论研究》2013年第26期[摘要] 国产水内冷发电机投产后，电位外移导致发电机烧毁事故时有发生，经过多年试验检测、处理、改造，端部绝缘缺陷已逐年减少，近几年已趣于稳定，端部电位外移的缺陷得到有效治理，本文重点介绍了近年进行电位外移的试验情况，从中积累了经验、方法和观点。
[关键词]发电机；电位外移；绝缘；中图分类号： TB857+.3 文献标识码： A1发电机定子端部电位外移试验的目的国产大型发电机定子线圈的冷却方式基本上为水冷却，水冷却必将造成工艺上的难度加大。
国产大型发电机由于引线手包绝缘整体性差，线棒端部绝缘盒填充不满，绝缘盒与线棒主绝缘末端及引水管搭接处绝缘处理不当，绑扎用的涤玻绳固化不良以及端部固定薄弱（包括引线存在100HZ固有频率和铜线疲劳断裂）等工艺缺陷，在运行中易发生端部短路事故，为了检测定子线圈端部绝缘缺陷，需测试定子绕组端部局部的电位外移和泄漏电流。
该试验项目已列入预试规程中。
2发电机定子水内冷线圈端部电位外移试验方法示意图3定子水内冷线圈施加电压后等值电路图及原理：发电机定子水内冷绕组施加直流电压后，等值电路如上图所示。
图中：C1、R1为被测部位的单位体积电容及电阻；C2、R2为被测部位以外的单位体积电容及电阻；R3为经微安表接地的串接电阻；R4为端面表面单位长度的电阻；CY、RY为定子引水管电容及电阻；CH、RH为汇水管对地电容及电阻；CX、RX为被测部分以外的对地电容及电阻；V、A为静电电压表和微安表。
当其它参数在正常范围内时，可以近似用图中的等值电路代替；在绝缘正常时随槽口外距离不同，绕组表面上的电位也有差异，距槽口位置越远电位值越高，故在相同测试位置下，A 点处测得电压值取决于R1及R3值的分压比，当R3一定时，测量处电压值可以相对反映出被测部位的绝缘状态。
在A点处有两部分电流组成，一部分经R4流过绝缘表面，此部分电流通常很小可以忽略，而另一部分经R1流过绝缘体积内部，绕组加压后电容电流和吸收电力很快消失，余下的电导电流在R3上产生压降，即电位外移出来。
600MW发电机定子线圈端部手包绝缘缺陷的测试及处理(吉林 长山热电)
600MW发电机定子线圈端部手包绝缘缺陷的测试及处理大唐长山热电厂电检分公司高压班修丽摘要长山厂1号发电机型号为QFSN—660—2型，制造厂家为哈尔滨汽轮机厂，在绝缘材料、接线方式及构造上与大连庄河发电有限公司1号发电机（QFSN—600—2型）极为相似，由于长山厂1号发电机组在建设中还未投产运行，在此以庄河1号发电机为例，阐述600MW发电机定子线圈端部手包绝缘缺陷的测试及处理过程。
为1号发电机在以后的运行及检修中试验提供依据。
关键词发电机、电位、试验一、引言发电机在大修期间，按照《电气设备预防性试验规程》规定，必须进行绝缘电阻、直流电阻、交流耐压、直流耐压等一系列预防性试验，其中直流耐压及泄漏试验对发电机端部槽口绝缘的贯穿性缺陷、老化等比较敏感，而对远离铁心的引线、接头处手包绝缘因工艺不良或材质不佳、运行中震动及电动力作用使绝缘开裂造成的局部缺陷反应不灵敏。
虽然有的发电机每次都按标准试验合格，但对600MW双水冷大型发电机仍发生过多起定子端部手包绝缘对地放电或短路故障事故，造成很大的损失。
为此，作为反事故措施，在大型发电机第一次大修时要做发电机定子线圈端部手包绝缘表面点位试验。
本人曾参加多起600MW发电机大修试验的整个过程，对于国产大型汽轮发电机普遍存在由于有引线手包绝缘整体性差，线棒端部鼻端绝缘盒填充不满，绝缘盒与线棒主绝缘末端及引水管搭接处绝缘处理不当，绑扎用的涤玻绳固化不良以及端部固定薄弱等工艺缺陷，在运行中易发生端部短路故障为了检测定子绕组端部绝缘缺陷，所以更加需要做定子绕组端部局部泄漏电流和表面电位试验。
二、测试方法及原理接线发电机表面电位试验一般采用正接线试验方法。
所谓正接线，即绕组引线端子处加直流试验电压，定子绕组手包绝缘处缠绕锡箔纸（锡箔纸厚度为0.01—0.02mm），包锡箔处经100M 电阻串联微安表接地，读取微安表数值。
2.1、原理接线图如下T1------------调压器 T2----------------试验变压器D-------------硅堆 R------------------保护电阻---------静电电压表-------------电容器--------毫安表2.2、测试方法2.2.1、条件：表面电位试验在发电机转子抽出后，定子绕组清扫前污秽状态下试验，要求在通水条件下进行，发电机内冷水正常运行，水质保持合格状态，为了防止内冷水管有漏水的缺陷，应有定子绕组水压试验配合进行。
电位法检测水内冷发电机定子线棒端部手包绝缘性能
缺陷， 但在不通水的情况下， 必须将绕组绝缘引水管 中剩余的水吹干。 （） ２ 电位外移测量法是在定子绕组端部手包绝
缘处 包铝箔 纸 ， 在定 子绕组 上施 加额定 的直流 电压 ，
用 １ 内装 １０ＭＱ 电 阻 的绝 缘 棒 搭 接 在 锡 箔 纸 根 ０
上 ， 取分 压器 和微 安表 的读数 ， 读 当电压或 电流 超过 标 值 时 即认 为该 处绝 缘有 缺陷 。 （） ３ 用端 部 电位表 面法 测 量 时 （ 接 法 测 量 ） 正 ，
绝缘盒或手包绝缘存在缺陷 ， 其体积 电阻降低 、 体积 电阻上的电压降降低 、 表面对地 电阻上的电压 降升
高， 即发生 了 电位 外 移 。因此 ， 过测 量绝 缘盒 或手 通
包 绝缘 表 面的对 地 电位 ， 就可 以发 现存 在 缺 陷 的绝 缘盒 或手包 绝缘 。
收稿 日期 ： １ ０ —１ ２ ０— １ ８ ０
（） ６ 试验 为带 电作 业 ， 验 时 应 采 取 必 要 的安 试
１ 测试 原 理
线 棒 绝缘 盒 或 手包 绝 缘 良好 时 ， 体积 电阻 远 其
远 大 于表 面 对 地 电阻 。将 直 流 电压 加 在 定 子 线 棒
上， 绝缘 盒或 手包绝 缘对 地 的电位很 低 ， 某一 线棒 若
作用 ， 最终 引发 制造 时就 存 在 缺 陷 的端 部 绝缘 薄 弱 部位 显现 出来 ， 导致 接地 和相 问短路 故 障 。 为 了避 免 和 减 少 引 出线 手 包 绝 缘 与 鼻 端 绝 缘 盒、 绝缘盒 与线棒 接缝 处发 生故 障 ， 须通 过端部 电 必
可将三相定子线圈短路连接并同时加压 ， 对手包绝
４ 试 验 标 准 与 建 议
44.双水内冷发电机定子端部故障现场处理及分析预防3
双水内冷发电机定子线棒绝缘损伤现场处理及端部故障分析预防 119双水内冷发电机定子线棒绝缘损伤现场处理及端部故障分析预防张 斌（四川华电西溪河水电开发有限公司）摘 要：50MW 双水内冷发电机定子线棒出槽口处主绝缘受发电机出口短路电磁力作用断裂的现场处理工艺，发电机定子线棒端部故障原因分析及预防措施。
关键词：发电机定子线棒 端部故障 现场处理 分析预防攀枝花发电公司装有4台50MW 双水内冷汽轮发电机组及2台135MW 空冷汽轮发电机组。
50MW 机组均为我国70年代初期的产品，由于受当时形势的影响，制造时在线圈结构，端部紧固措施等方面，考虑抗震、防磨及应具备的机械强度不够，在运行中暴露出多种问题，我公司以新庄站2号机问题尤为突出。
新庄站2号发电机型号SQF-50-2 50MW，定子额定电压10.5KV，额定电流3440A，冷却方式双水内冷，定子线圈主绝缘为黄绝缘结构，1973年3月北重出品，1977年4月安装移交我厂生产使用。
该机投运以来，多次发生漏水、端部松动、脱落黄粉、电腐蚀严重等缺陷，在运行中曾经受过3次出口短路冲击，其中前两次未造成后果，事后检查试验顺利通过，但危害一定是存在的，只是暂时没反应出来。
1990年7月定子上层线棒第21槽在小修预试直流试验1.5Ue 时击穿进行更换处理，在更换线棒过程中发现几处黄粉，端部绑线少量垫块松动。
1996年9月定子上层线棒第15槽、第32槽在大修前直流试验2Ue 时击穿更换，同时处理了几处端部铁芯松动缺陷。
1999年7月及2002年4月两次分别因受潮严重损坏主绝缘及出口短路大面积线棒绝缘击穿，更换了大量线棒。
2002年4月定子线棒绝缘击穿事故中上层线棒全部取出，下层线棒取出10根进行修复处理，部分更换。
2003年7月请都江堰电力修造厂主持更换了76根新线棒（有6根下层线棒是2002年4月才更换的新线棒，此次未更换）。
2006年8月16日2号发电机开始计划大修，8月19日吹干定子线圈内水后测绝缘三相均超过5000M Ω，绝缘合格，修前试验做直流耐压时励端靠控制室侧18槽上层出槽口处线棒绝缘击穿（B 相），抽出转子将该槽线棒从B 相断开后对其余线棒做耐压试验又陆续发现A、C 两相有线棒绝缘击穿，估计上层线棒大部分都存在绝缘缺陷。
300MW水内冷汽轮发电机定子绝缘电阻不合格的原因分析
浅析 ３００ＭＷ水内冷汽轮发电机定子绝缘电阻不合格的原因
１９
其 值 如下 ：
表 ２
试 验 结果 不 符合 《电气装 置 安 装 工程 电气 设 备 交接 试 验标 准 》ＧＢ ５０１５０－９１的要求 。
２ 通 过对 发 电机定子绕组泄漏 电流测 量进一 步 确 定
Ａ－ ＢＣ及 地 Ｂ—ＣＡ及 地 Ｃ—ＡＢ及 地 ５ Ｍ Ｑ １．２ Ｍ Ｑ １．５Ｍ Ｑ
３．５ ４ ４
使用仪器 ：ＫＤ２６７８水内冷发 电机绝缘电阻测试 仪 万用 表
经 过 两 块表 计 测 量值 比较 ，绝缘 电阻 绝 对值 变 化 不 大 ，吸 收 比小于 一 ，说 明绝 缘 电阻测 试 仪器 没 有 问题 ，而 且试 验 条 件 符合 电 阻测试 仪 的要 求 ， 即 汇 水环～ 地 ≥３０Ｋ Ｑ、汇 水环一 绕 组 ≥ ｌＯＯＫ Ｑ。因此
１ 现场安装 完毕 ，交接试 验测量定子绕组绝 缘 电阻 及 吸 收 比
２００７年 ９月现 场 安装 完毕 ，２００７年 ９月 １５日 进 行 发 电机 交 接试 验 ，发 电机 通入 合 格 的冷 却 水 ， 发电机冷却水导电率 ：０．８×ｉ０ Ｓ／ｍ，水温 ：３５￣Ｃ。 试 验 现 场具 备试 验 条 件 ，在 进 行 定子 绕 组绝 缘 电阻 测 量 发现 ，Ａ—ＢＣ及地 绝缘 电阻 ３ＭＱ吸收 比小于 ｌ， 后对 Ｂ、Ｃ两相 测量 绝缘 电阻均很 小 ，其试 验数 如下 ：
Ａ＿ Ｃ及 地 Ｂ—ＣＡ及 地 Ｃ— ＡＢ及 地
２００ＫＱ １８０ＫＱ １６８ＫＱ
１．１ Ｍ Ｑ １．２ ＭＱ １．０Ｍ Ｑ
３ ２．５ ３．５
使用 仪器 ：ｚＣ一３７水 内冷 发 电机 专用 兆欧表 万 用表
水轮发电机定子绝缘问题分析及处理
水轮发电机定子绝缘问题分析及处理摘要：本文选择某水电厂1号发电机为典型案例，介绍了定子绝缘问题的查找和处理方法，结果表明直流漏电流试验能比较直观地反映定子绕组端部的集中性缺陷，绕组两端引线的紧固部件是产生定子绝缘缺陷的高发部位，应当给予重视，该研究结果对其他各电站类似问题有重要的借鉴价值和参考作用。
关键词：发电机；定子；绝缘问题引言水轮发电机定子绕组由于受到制造工艺、运行环境及其附属连接部件、紧固件的影响，经常会出现绝缘水平/强度下降的问题。
一般情况下，发电机定子绝缘问题的查找比较困难。
电机制造厂常用绕组端部泄漏电流检测方法（所谓的“电位外移法”）对汽轮发电机绕组端部手包绝缘等部位进行测试，以检查绝缘弱点，消除三相泄漏电流不平衡或者某相泄漏电流偏大的问题。
1定子绝缘常见问题及发生原因1.1定子绕组绝缘受伤水轮发电机定子绕组在检修过程中常常因为起吊、搬运等受到挤压、刮蹭，导致定子绕组发生不同程度的损坏。
在检修过程中虽然绝缘试验为合格，但是却潜伏着安全隐患，等到发电机运行一段时间后，这些缺陷逐渐暴露出来，容易引发绝缘事故。
1.2铁心硅钢片局部短路水轮发电机定子铁心硅钢片由于局部的碰伤、电腐蚀、松动、高温等情况的持续作用，会逐渐破坏片间绝缘，导致局部短路现象发生。
铁心硅钢片局部短路时，铁损会显著增强，局部过热明显，加速硅钢片和定子的主绝缘老化，如果没有及时发现和处理，会导致铁心严重烧损和定子绝缘击穿事故。
1.3电力系统发生短路故障在电力系统发生短路故障且故障点距离发电机很近时，在发电机相间短路、匝间短路、短路接地、不对称运行、非全相运行等情况下，有可能造成定子主绝缘的局部受伤甚至烧毁定子。
1.4定子绕组受潮和脏污时会导致整体绝缘下降受潮原因是发电机及其附属设备不完全密封，湿度高时，特别是冬天阴雨天气，定子绕组出口及中性点引出线处支持瓷瓶表面易结露形成水珠、水膜，使定子绕组整体绝缘降低；另外设备绝缘表面灰尘会吸湿，且灰尘、水具有导电性，造成绝缘值降低。
水冷发电机端部手包绝缘故障检查与对策
水冷发电机端部手包绝缘故障检查与对策【摘要】发电机不论其机组大小，定子绕组一般都会采用水冷处理，而转子绕组采用水冷或风冷处理。
水冷处理是将做成空心状态的统组铜线圈，通过纯水进入钢管内部，带走热量，处理后的冷水则回到水箱，由泵打入冷却器进行冷却，然后再次循环进入发电机组内，进行循环冷处理。
但是伴随着发电机组高参数、大容量的增多，发电机组大量采用水冷处理方式。
而冷水作为发电机组冷却的重要处理介质，必须要满足不腐蚀与不结垢的双重效应，并且需要具有良好的绝缘性能，其对水质的控制显得非常重要，同时也要做好水冷发电机端部手包绝缘的保护措施。
【关键词】水冷发电机；手包绝缘；泄露；故障分析前言发电机是电力系统中的重要电力设备。
它的安全运行影响着整个电力系统的可靠供电，而发电机定子、转子的绝缘性能是发电机能够安全运行的保证，因此对发电机定子、转子绝缘状况的安全性评价，对发电机定子、转子绝缘发生故障的原因进行分析，并采取有针对性的预防措施，意义重大。
水轮发电机在运行中由于电压、热、化学、机械振动以及其他因素的影响。
绝缘材料会发生一些变化，其绝缘性能会出现劣化。
甚至失去绝缘性能造成事故。
一、设备现状我国在大型设备制造方面已实行监理制度，但由于现有设备制造监理环节相关法规还不健全，设备制造监理工程师相关设备方面的专业能力不足，以及设备制造工作人员在设备制造过程中的工艺缺陷、用材缺陷、设计缺陷、现场条件的限制等方面的因素，都有可能造成发电机端部绝缘存在质量问题，这种质量瑕疵，有的在设备交接试验时能够通过试验查出，有的不能立即表现出来，在运行过程中会进一步发展，最终导致绝缘故障。
二、目前的规程规定及常见的检测手段介绍、评价现有规程制度对发电机端部绝缘部分的规定存在不足，GB 50150-2006《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》3.0.21条规定：定子绕组端部固有振动频率测试及模态分析应符合下列规定：1 对200MW及以上汽轮发电机进行；2 发电机冷态下定子绕组端部自振频率及振型：如存在椭圆型振型且自振频率在94～115Hz范围内为不合格；3 当制造厂已进行过试验，且有出厂试验报告时，可不进行试验。
定子绝缘问题处理
发电机定子绝缘低的原因及处理方法连州发电厂#3、#4发电机是上海汽轮发电机公司生产的，型号为QFS-135-2 ，额定容量135MW，出口额定电压15.75kV,冷却方式为双水内冷，定子绕组采用F级环氧粉云母带连续绝缘，绝缘后经模压加热固化而成，具有良好的绝缘整体性和正确的外形尺寸。
在发电机检修后或停机时间较长时，应测量发电机定子及励磁系统回路绝缘电阻。
测量发电机定子回路绝缘（包括发电机出口封闭母线、主变低压侧绕组、厂变高压侧绕组、励磁变高压侧等连接设备）前，均应拉开发电机所属各PT刀闸，拆除发电机定子汇水管的连接片，验明回路无电压，放去静电后，然后才可以进行。
发电机有良好的绝缘电阻是安全运行的关键，如果在绝缘电阻不良的状况下，还继续运行是很危险的，经常会在高电压冲击下，导致绕组薄弱环节瞬间击穿短路。
测量发电机定子绕组绝缘，一般在通水前进行。
发电机定子回路绝缘电阻的测量，可使用2500V摇表或使用水内冷专用2500V绝缘电阻测试仪测量。
要求：（1）#3、#4发电机定子绕组对地绝缘应大于16 MΩ。
（2）吸收比：即发电机６０秒的绝缘值与１５秒的绝缘值之比, R60″/R15″≥1.3。
（3）极化系数：即发电机10分钟的绝缘值与１分钟的绝缘值之比,R10″/R1″≥1.5。
（4）各相绝缘电阻差异倍数≤2。
通水后测得绝缘阻值主要与水质有关，不能作为判断发电机绝缘的依据，但应在1 MΩ以上，否则应对水质进行检查。
发电机绝缘测量结果与前次测量值相比较，有显著降低时（考虑温度和气体湿度的变化，如降低到前次的1/3至1/5），应查明原因并设法消除。
连州发电厂#3、#4机在多次开机过程中，均出现发电机定子绝缘低（1 MΩ至3 MΩ），影响机组启动，经过对发电机绝缘的分析与处理，得到结论：定子绕组绝缘低，并不是没有绝缘，如果没有绝缘则说明定子线棒间或定子内部有对地短路，需要检查处理。
2 发电机定子绝缘电阻下降原因分析：引起绝缘电阻低有诸多因素，一般有三种可能性：１）绕组绝缘材料和加工工艺问题；２）绝缘老化或意外机械损伤；３）受潮原因所致。
浅析发电机定子绝缘电位外移测试方法及其应用
运行与维护2019.21 电力系统装备丨131Operation And Maintenance电力系统装备Electric Power System Equipment2019年第21期2019 No.21运行效能较低。
该建设方式适合目前我国智慧电网发展多分段、复杂化、系统改造成本控制要求严格的特点，尤其是在城市电网中，符合开闭站配电站的相关优化联络要求，可以实现整个区域中压配电网优化有效连接，减少运行当中的负荷，提高转带路径选择的科学性与灵活性，尽可能避免新增负荷，对于配网运行压力带来过大影响。
3.3 配电网架分析提高电力运行能力还要对联络分级进行优化管理，合理选择不同联络路径，对于网络负荷的转移影响以及贡献，通过无效联络方式查找，以及冗余数据分析，尽可能提高供电网络正常运行时转带的效率，降低转带方式的数量，提高供电网络对于用电需求，和用电负荷增加的敏感程度，避免由于人为控制，造成反应速度低误差高的现象。
这种配电网价管理方式还可以与数字化控制联合在一起，尽可能提高维护巡视检修上面备用路径管理效率，将整个工作的重点，放到主要转带路径的维护与管理上，避免频繁开启备用线路，导致整个网络的运行效率下降，增加无效联络。
3.4 故障隔离和停电恢复最大供电能力理论还可以应用在配电网智能建设故障隔离和停电恢复的过程当中，由于目前城市化工业建设化过程当中，大负荷电子设备数量不断增多，结构越来越复杂，对于电网的要求也越来越高，如果长时间停电，则会对于企业生产和人民正常生活造成非常严重的影响。
通过结构优化，尽可能通过启发式规则，来滤掉一些不必要的供电恢复路径，可以从网络架构上进行电网联络的科学设计，并且应用最大供电能力理论，对其进行指导，可以衡量投资的有效性，选择在多路径之下的最短路径，避免盲目投资造成资金投入过多，后期无法回收，以及给后期维护带来隐患。
3.5 标准化管理目前我国还没有统一的,最大供电能力理论应用管理标准，因而在未来发展过程当中，运用配网架设最大供电能力理论，可以显著提高架设的清晰度，对于不同的接线无序现象进行分析，解决交叉供电的供电范围不清晰问题。
发电机定子部分的检修与试验
发电机定子部分的检修与试验发电机定子绕组在检修中，如内冷水系统停运，需将发电机定子存水全部放掉并吹净；在发电机检修场地，如环境温度低于5℃，应对发电机定子采取保温或加热措施；25℃时空气的相对湿度不超过80%。
在更低的温度下应无结露，在更高的温度下相对湿度应更低一些。
1.3.1铁芯的检查1.3.1.1 仔细检查铁芯各部位，有无由于振动产生的铁锈和腐蚀粉末、锈斑、局部过热痕迹、碰伤现象。
检查通风槽中小工字钢紧固程度，有无倒斜变形。
检查两端梯形铁芯，有无松动过热、折断和变形。
1.3.1.2 检查两端铁芯压圈、压指和铜屏蔽环是否有过热、变形及松动现象。
1.3.1.3 检查定子铁芯压紧情况以及压指有无压偏情况。
特别是两端齿部，如有松弛现象，必须处理后方可投运。
对铁芯绝缘有怀疑时，应进行铁损试验。
1.3.1.4 检查各部通风孔是否堵塞，各通风孔应干净畅通。
1.3.1.5 检修中应采取有效措施保护铁芯不受碰撞损伤。
膛内应保持清洁，特别应防止将焊渣、工具及其他金属物遗留在发电机内。
1.3.2 铁芯的修理1.3.2.1 如果铁芯内径齿部有锈斑和丹粉现象，可用毛刷先清理干净，再刷上几遍绝缘漆即可。
1.3.2.2 若铁芯片间损坏较严重，可用改锥轻轻撬开矽钢片，注意不得碰伤线圈，用干燥清洁的压缩空气彻底吹扫，再用四氯化碳进行清洗，然后灌入绝缘清漆或环氧胶，将两矽钢片间塞入5－8丝的天然云母薄片，塞入深度越深越好，待完全自然固化或加热固化后，除去多余部分并整形。
1.3.2.3 若铁芯表面有局部短路现象，在其周围用医用棉或腻子将缝塞严。
用30%－35%浓度的硝酸溶液，反复用毛刷刷洗。
当溶液出现铁红色，说明铁元素和硝酸发生了化学反应，生成了硝酸铁和硝酸亚铁悬浮溶液中。
然后再用同样的溶液同样的办法刷洗，重复上述过程，直至铁芯试验合格为止。
由于矽钢片绝缘和线棒绝缘材料是黄色绝缘呈酸性，所以稀硝酸不会和它们发生化学反应，虽然如此，但也不准将硝酸液滴漏到线棒和其它铁芯上。
大型水内冷发电机定子线圈泄漏缺陷处理实践与研究
励磁 电流（ Ｒ ＭＣ ）
功率因数
０５ ． 滞后一．超前 ８ ０ ９
图
１
２ ８
大型水 内冷发 电机定子线圈泄漏缺 陷处理实践与研究
２ １． ０ ０№１
２ 漏 点 的查找
发电机运行期间， 氢气与定子冷却水之间压差为 ０ ｂｒ ． ａ。当线圈有漏点存在时 ， ４ 氢气向冷却水 回路的渗 透速率增加 ，渗入到水中的气泡在集气罐的气水分离 室中储存起来 ，当气体充满整个集气腔时 ，排放阀动 作 ，排放 出气体 ，排放阀定时动作时间设定为 ４ 。因 ｈ 此 ，从氢 气排 放 阀 的动作 时 间上 可 以判断 出定 子线棒 是否存在漏点 。制造厂在运行规范中对排气时间的说 明为 ：“ 储气罐 的正常排放时间为 ４ ，低于 ２ 允许继 ｈ ｈ 续运行 ， 低于 ３ｍｎ ０ ｉ 建议停机处理 ， 任何情况下排气 时 间不 能低 于 １ｍ ｎ。 气体排 放 阀动作 时间小 于 ４ ５ ｉ” 在 ｈ 的情况 下 ，即表 明发 电机 定子线 圈存 在漏点 。 满 功率 运行期 间 ， 电机 定子线 圈 的进水 口水 压力 发 为 ４６ ａ，出水 口压 力为 １ ｂｒ ．ｂｒ ． ａ 左右 。如果排 放 阀动 ２ 作时 间小 于 ４ ，在运行 阶段 有必要 进行一 次变 化氢压 ｈ 的试验 ，以判断漏点的所在区域 。 如当氢压升高以后 ， 排氢 时 间明显缩 短 ，则表 明漏点 位 于进 口汇水 环侧 ， 若没有 明显 变化 ，则说 明漏点位 于 出水 汇水 环侧 。通 过氢压 变化 的试 验 ，可 以大致判 断 出漏点 的影响 ，同 时也为 停机检 修 时的漏点 定位打 下很好 的基 础 。
上层 下层
某厂 ｌ 号发电机 自２０ 年以来的连续 ５ ０１ 次大修中 ， 均 在 定子线 棒端 部发现 漏点 ，投 入 了大量 的人力 进行 漏 点的修复工作。经过几年的实践和研究 ，在发电机定 子线圈漏点的查找和修复上形成了一套行之有效的方
大型发电机定子绝缘低处理方法
大型发电机定子绝缘低处理方法摘要: 分析了大型发电机定子绝缘低的根本原因，提出了应对定子绝缘低的处理方法，为发电厂汇水管死接地类型的发电机绝缘处理作为参考。
关键词：发电机;绝缘引言广东某电厂4号发电机为东方电机厂生产的日立东方QSFN型水-氢-氢冷却方式大型发电机组。
转子、定子铁心采用氢冷的方式。
定子冷却水系统用于冷却发电机定子绕组。
该类型机组定子进、出水汇流管直接接地。
每次停机再启动时均会发生定子绝缘小于制造厂规定1MΩ的情况。
为了恢复发电机定子绝缘到制造厂要求，现场进行了多种多样的处理方法，但是处理效果很少满足技术文件的要求。
为了能够保证在绝缘不能满足要求情况下，安全启动，本文对该类型发电机绝缘低的机理进行分析，对绝缘测试方法进行比较，以给同类型发电机机组启动提供技术支持。
发电机定子绝缘结构分析东方电机股份有限公司生产的 QFSN-660-2-22A发电机额定电压 22kV，定子绕组由嵌入铁心槽内 84 根条式线圈组合而成，上下层各 42 根。
绕组端部为篮式结构，并且由连接线连接成规定的相三相，双层绕组，双支路并联，Y 连接。
定子线圈主绝缘采用连续式 F 级环氧粉云母带连续绕包后模压固化成型。
定子绕组是由实心股线和空心导线混合编织换位组合而成。
线棒的空实心股线均用中频加热钎焊在两端的接头水盒内。
定子线棒是通过空心股线中的水介质来冷却的。
冷却水从励端的汇流管和绝缘引水管并通过线棒端头的水接头进入线圈，冷却线圈后再经过汽端的绝缘引水管和汇流管排入外部水系统。
定子绝缘低处理过程2015年2 月 16 日4 号机停机，2 月 28 日运行人员测量 4 号发电机定子绝缘0.27MΩ。
定子绝缘低于规程要求的不小于1MΩ。
虽然该类型发电机绝缘测试很少能够达到该标准要求，但是由于时间充裕，接下来进行了连续处理。
3 月5 日用酒精清抹发电机出线套管机外部分。
在进行气体置换后，3 月 6 日打开发电机励端人孔门，进入励端出线小室清抹出线套管及横向支持瓷瓶，解开发电机与封闭母线连接。
大型水内冷水轮发电机定子绝缘测量及直流耐压试验
圈主绝缘等效电阻与水 回路 电阻的并联值（ｎ １ ｉ图 所示） 。 在 这种 测量方 式下 ， 由于水 回路 电阻相对较 小 ， 兆 欧表 需要 向两条 并联 支路分 别提供 较大 的 电流 。按制 造厂 （ 外方 ） 出的用 １ ０ 提 ０Ｖ普 通兆 欧表 测量 定 子线 ０ 圈绝 缘 、 组绝 缘 电阻值 不小 于 ０２Ｍ 的说 法 来看 ， 机 ． Ｑ 当绝 缘 电阻为 ０２Ｍ ． Ｑ时 ， 欧 表必 须提 供 ５ｍ 兆 Ａ的 电 流， 而现在 使 用 的普 通 电子 式 兆 欧表 ， 多 只 能 提供 最 １ｍ 右 的 电 流 ， 此 当绝 缘 电阻 真 正 只 有 ０２Ｍ － 垅 因 ． Ｑ
关 键词 ： 水内冷发电机； 低压屏蔽法； 定子绝缘； 直流耐压试验
中图分 类号 ：Ｋ ３ Ｔ ７ 文献标 志码 ： Ａ
Ｉ ｓ ｌｔ ｎ ｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔａ ｄ ＤＣ ｅ ｔ ｇ ｏ ｔｔ ｒ ｏ ｒ ｅ ｗａ ｅ ・ｏ ｌｄ ｈ ｄ ｏ－ｅ ｅ ａ ｏ ｎ ｕａｉ ａ ｕ ｅ ｎ ｎ ｏ ｔｓ ｎ ｆｓａ ｆｌ ｇ ｔｒ ｃ ｏｅ ｙ ｒ ・ ｎ ｒ ｔ ｒ ｉ ｏ ａ － ｇ
水 内冷式 大型水 轮发 电机组 的定 子绕组 绝缘 电 阻
该 类水 轮发 电机组 在 国内 的应 用积 累 了经验 。
测量 和直流 耐压 试验…能 有效 发现定 子线 圈端部 绝缘 １ 缺 陷 ， 可 根据泄 漏 电流 的 变化 检 查 和 判 断发 电机 绝 并
缘状态 ， 是保 证机 组安 全稳定 运行 的重要 手段 。 由于 三峡工 程左岸 电站水 轮发 电机 组定 子绕组 采
组冬 季检修 的机会 ， 析 研 究 了影 响定 子 绝缘 测 量 的 分
多种 因素 ， 取 了一系列 技术 改造措 施 ， 终 总结 出了 采 最
水内冷发电机定子水冷却回路堵塞的缺陷处理
左右 。爱李 艘筠 施规 定“ 电机 定 子引 水管 出水温 发 差 达 ｌ ， ２ 或证 …・ 水溢 度超 过 ８ Ｃ ， 确 认 囊 ５ｃ 时 在 测温元 产 膏 蒋 ， ： 鹰
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发 现 ， 成 汽 轮发 电机 多 次发 生 定 子绕 组 端部 短 路 酿 事故 。这大 部分是 由于发 电机定 子引 线手包 绝缘 及
端部绝 缘盒 结构存 在 制造 缺陷 而造成 的。对 于环 氧
粉 云母绝 缘 定 子线棒 因端 部成 型 不 规整 ， 包 绝缘 手 固化 工 艺 不 良 ， 缘 分层 严 重 ， 线 间填充 又 不严 绝 导
２ 缺 陷 的分 析 及 处 理
表 明 ， 行 手 包 绝缘 试 验 ， 有 效发 现 手 包绝 缘部 分质 量 问题 ， 能有 效 检 测水 路 端 部 渗 漏情 况 。 进 能 类 号 ： Ｍ３ １ Ｔ １
文 献 标 识 码 ： Ｂ
文 章 编 号 ： ２ １ ）３ ０ ９ ０ Ｘ（ ０ ０ ０ — ３ — ２
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绝 缘及 端部 接 头 等处 的 绝缘 工 艺质 量 ， 以往 制 造 在 厂 与 运行 部 门没 有 有 效 统 一 的检 验 方 法 及 判 别 标 准， 使该 部 位存 在 的绝 缘 隐 患得 不 到有 效 的检 测 与
做 定 子绕 组 进行 直 流 及 交 流耐 压 试 验 时 ， 远离 铁 芯 的绕 组 端 部 接 头及 引 线 接 头 的 手 包 绝缘 层 问 的 电
２ １ 第 ３期 ０ ０年
河 南 电 力
３ ９
水 内冷发电机定子端部绝缘缺陷测试及处理
郭 磊， 张少锋 ， 刚 ， 磊 付 赵
（ 河南 电力试验 研 究院 ． 南 郑 州 ４ ０ ５ ） 河 ５ ０ ２
摘 要： 结合 现 场试 验 介 绍 了几 起 水 内冷发 电机 定 子 绕 组 端 部 手 包绝 缘 缺 陷情 况 ， 提 出 了有 效 的 处 理 意 见 。 实 践 并
ｗａ ｅ ｃ ｏ ｅ ｐｅｉ ｅ ｔｒ— ｏ ｌ ｄｐｉ ｌ ． ｎ
Ｋｅ ｒ ｓ ｗａ ｅ ｃ ｏ ｅ ｅ ｅ ａｏ ｙ ｗｏ ｄ ： ｔｒ— ｏ ｌ ｄ ｇ ｎ ｒ ｔ ｒ
头及 引线接 头 的手 包绝 缘缺 陷却 极不 灵敏 。 因为在
Ｏ 前 言
大 容量 水 内 冷 发 电 机 定 子 绕 组 引 线 接 头 手 包
压 值 甚小 ， 几乎 接 近 于零 。这 些部 位 若 绝缘 存 在 缺 陷 ， 不 能 有效 的检 出 。 因此针 对 交 直 流耐 压 试验 就
存 在 的不 足 ， 目前 采用 在 被测 接 头 绝 缘外 表 面 外包 锡 箔纸 或 铝 箔纸 作 为 一个 电极 。 导 体作 为 另 一个 其 电极 ， 可 以直接 测量 接 头绝 缘 的质量 。实测 表 明 ， 就
干扰较小 、 敏度较高 、 灵 能成 功检 测 出手 包 绝 缘 缺
陷 的 有效 方 法 ，在 现 场 进 行 此 项 试 验 是 十 分 必 要
实 ， 者 线棒 端 部 渗漏 水 ， 能 导 致 引 线绝 缘 的整 或 都 体 性差 。 电气 强度 降低 。
的 。下 面通 过介 绍 和分析 几起 典 型 的水 内冷 发 电机
Ｃｈ ｃ － ｓ ｎ ｎ ｎ ｌ ｇ ｏ ｔ ｅＩ ｓ ｌｔｏ ａ ｔ ｅ ｋ ｔ ｔ ｇａ ｄＨａ ｄ ｉ ｆ ｈ ｎ ｕ ａｉ ｎ Ｆ ｕ ｓ ｅ ｉ ｎ ｌ ａ ｅＷ ａｅ ｃ ｏ ｅ ｎ ｒ ｔ ｒＳ ａｏ ＇ Ｅ ｄ ｔ ｈ ｔｒ．ｏ ｌｄ Ｇｅ ｅ ａｏ ｔｔ ｒ ｎ ｓ ｔ ｓ
定 子 绕组 手 包 绝缘 试 验 （ 文 中试验 是 反 接法 、 本 电 流法 ） 合 格 的事 例 ， 结 出手 包 绝 缘 试 验 故 障 类 不 总
型 ， 明此试 验 的重 要性 。 说
１ 定 子 绕 组 端 部 手 包 绝 缘 试 验
现行 的 Ｇ ５ １ ０ ２ ０ 《 Ｂ ０ ５ — ０ ６ 电气 装 置安装 工程 电 气 设备 交接 试 验标 准 》 交接 试 验 时 应对 发 电机 定 在 子 绕组 进行 直 流及 交 流 耐压 试验 ， 两项 试 验能 有 这
Ｇｕ ｅ ， ｈ ｎ ｈ ｏ Ｆ ｎ Ｆ ｎ Ｚ ａ ｇ Ｌ ｉ ｏ Ｌ ｉ Ｚ ａ ｇ Ｓ ａ — ｅ ｇ， ｕ Ｇａ ｇ， ｈ ｎ ｅ
（ ｅ ａ ｌｃ ｉ Ｐ ｗ ｒ ｓａｃ ｓｔｔ， ｈ ｎ ｚ ｏ ５ ０ ２ Ｃ ｉａ Ｈ ｎ ｎＥｅｔ ｃ ｏ ｅ ｅｒｈＩ ｔｕｅ Ｚ ｅ ｇ ｈ ｕ４ ０ ５ ， ｈｎ ） ｒ Ｒｅ ｎｉ