張雨霖，姚萬燦，洪志勇

（江西中電投峽江發(fā)電有限公司，江西 南昌330038）

1 概況

峽江水電站位于吉安市峽江縣境內(nèi)，壩址地處贛江中游，電站安裝9臺(tái)單機(jī)容量40 MW燈泡貫流式機(jī)組，總裝機(jī)容量360 MW。電站第9號(hào)發(fā)電機(jī)為三相交流同步發(fā)電機(jī)，采用常壓密閉風(fēng)扇強(qiáng)迫通風(fēng)冷卻和二次冷卻水循環(huán)系統(tǒng)。

并網(wǎng)投產(chǎn)前對(duì)第9號(hào)機(jī)組轉(zhuǎn)子絕緣進(jìn)行測(cè)量，轉(zhuǎn)子絕緣值僅為0.02 MΩ，不符合電氣設(shè)備交接試驗(yàn)規(guī)程（GB50150-2006）中“轉(zhuǎn)子繞組的絕緣電阻值不宜低于0.5 MΩ”的規(guī)定。當(dāng)時(shí)設(shè)備狀態(tài)為勵(lì)磁滅磁開關(guān)合閘位置，發(fā)電機(jī)保護(hù)全部投入狀態(tài)，未進(jìn)行其它解線、短接等工作。

2 原因分析

2.1 第9號(hào)機(jī)組轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和組成

轉(zhuǎn)子主要由轉(zhuǎn)子支架、磁軛、磁極、轉(zhuǎn)子引線組成。轉(zhuǎn)子外徑φ8 198 mm，磁極高度1 611 mm，84個(gè)磁極，工地疊磁軛沖片、磁極，轉(zhuǎn)子總重159.5 t。 轉(zhuǎn)子支架廠內(nèi)整體加工、成型后整體運(yùn)輸。

磁極鐵芯由1 mm厚的磁性鋼板疊壓而成，鐵芯長(zhǎng)1 489 mm，鐵芯沖片采用磷化絕緣處理減少損耗。 鐵芯的極身包繞絕緣材料，鐵芯與線圈之間用絕緣材料塞緊固定線圈，保證絕緣要求。磁極線圈采用帶有散熱翅的銅帶焊接而成，增加了線圈的散熱能力。轉(zhuǎn)子磁極符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的“F”級(jí)絕緣，由銅排繞制而成，表面光潔，邊緣不得有鋸齒狀缺陷，匝間墊Nomax絕緣紙，并與銅排熱壓成一體（見圖1）。

圖1 轉(zhuǎn)子安裝圖

2.2 第9號(hào)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子并網(wǎng)前試驗(yàn)結(jié)果

轉(zhuǎn)子吊裝前在安裝間的整體試驗(yàn)，主要的試驗(yàn)內(nèi)容有：①各個(gè)磁極掛裝焊接后整個(gè)轉(zhuǎn)子耐壓試驗(yàn)；②轉(zhuǎn)子整體交流阻抗和直流電阻試驗(yàn)（試驗(yàn)參數(shù)如表1）。

經(jīng)試驗(yàn)得出，機(jī)組并網(wǎng)前轉(zhuǎn)子絕緣測(cè)試值為0.02 MΩ。

2.3 第9號(hào)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)前轉(zhuǎn)子絕緣過低因素分析

分析第9號(hào)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)前轉(zhuǎn)子絕緣過低主要有3個(gè)方面的原因：①第9號(hào)機(jī)組作為電站首臺(tái)安裝的機(jī)組，廠房建設(shè)還尚未完工，空間沒有封閉，現(xiàn)場(chǎng)條件差，長(zhǎng)期置于外部，導(dǎo)致絕緣材料內(nèi)部受潮，絕緣介質(zhì)變化；②在安裝過程中，由于操作不當(dāng)，工藝水平引起磁極在安裝過程受損；③在測(cè)量轉(zhuǎn)子絕緣方式方法上存在操作不當(dāng)?shù)男袨椤?/p>

表1 第9號(hào)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子并網(wǎng)前試驗(yàn)參數(shù)表

3 測(cè)量與處理措施

3.1 干燥法

2013年7月31日，機(jī)組進(jìn)行了第一次開機(jī)空轉(zhuǎn)并進(jìn)行各項(xiàng)機(jī)械試驗(yàn)和各項(xiàng)數(shù)據(jù)的測(cè)量，空轉(zhuǎn)2天后停機(jī)測(cè)得轉(zhuǎn)子絕緣為0.05 MΩ。隨后采用外熱源烘干加熱，投入加熱器，開機(jī)空轉(zhuǎn)，停風(fēng)機(jī)冷卻水，給發(fā)電機(jī)一個(gè)封閉的環(huán)境進(jìn)行干燥并對(duì)定轉(zhuǎn)子溫度進(jìn)行監(jiān)視，隨后轉(zhuǎn)子接入500 A直流電焊機(jī)作為勵(lì)磁電流給轉(zhuǎn)子做短路干燥，直流電流緩慢遞升加入，并監(jiān)視定子轉(zhuǎn)子溫度，兩天后測(cè)得轉(zhuǎn)子絕緣為0.1 MΩ，定子絕緣上升為150 MΩ，決定對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行分段測(cè)絕緣，拔碳刷，刷架及勵(lì)磁電纜絕緣。對(duì)下列部件分別測(cè)量絕緣：

（1）滑環(huán)銅排轉(zhuǎn)子絕緣 0.1 MΩ；

（2）拆轉(zhuǎn)子磁極與銅排引線，滑環(huán)銅排轉(zhuǎn)子絕緣0.1 MΩ；

（3）分段測(cè)拆磁極間連接線，測(cè)轉(zhuǎn)子磁極絕緣：01～14：0.4 MΩ；14～28：3.0 MΩ；29～50：0.5 MΩ；51～64：0.4 MΩ；65～84：0.2 MΩ。

恢復(fù)轉(zhuǎn)子接線，繼續(xù)開機(jī)干燥，采用直流電焊機(jī)向轉(zhuǎn)子提供勵(lì)磁電流，經(jīng)過幾天反復(fù)的停機(jī)測(cè)量，開機(jī)加熱干燥，轉(zhuǎn)子絕緣逐步上升為0.45 MΩ，基本滿足要求。2013年9月1日，第9號(hào)機(jī)組成功并網(wǎng)投產(chǎn)72小時(shí)試運(yùn)行停機(jī)后立即測(cè)量轉(zhuǎn)子絕緣為1.5 MΩ，停機(jī)后三天內(nèi)轉(zhuǎn)子絕緣逐步下降至 1.2 MΩ、0.6 MΩ、0.28 MΩ。 電站組織技術(shù)人員進(jìn)行分析絕緣下降原因，并提出可能測(cè)量方法有誤的設(shè)想。

3.2 改接線方式測(cè)量法

為查明第9號(hào)機(jī)組轉(zhuǎn)子線圈引出線和繼電保護(hù)裝置的實(shí)際接線，2013年9月6日對(duì)第9號(hào)機(jī)組保護(hù)屏、滅磁開關(guān)柜、水輪機(jī)端子箱、發(fā)電機(jī)端子箱、發(fā)電機(jī)艙設(shè)備接線進(jìn)行詳細(xì)檢查發(fā)現(xiàn)以下情況：

（1）發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地保護(hù)與失磁保護(hù)均按設(shè)計(jì)圖要求并接于轉(zhuǎn)子電壓正負(fù)極之間。

（2）轉(zhuǎn)子接地保護(hù)與失磁保護(hù)的接入點(diǎn)，設(shè)置在滅磁開關(guān)柜內(nèi)的轉(zhuǎn)子線圈引出線處未經(jīng)滅磁開關(guān)，即與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子線圈直接并聯(lián)關(guān)系（設(shè)計(jì)圖紙中未明確保護(hù)接入點(diǎn)在何處）。

經(jīng)與保護(hù)廠家溝通，對(duì)方告知發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置正常運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子線圈經(jīng)保護(hù)裝置內(nèi)高值電阻后接地，接地阻值約為20～40 kΩ。遂進(jìn)行原因分析：可能在測(cè)量轉(zhuǎn)子絕緣測(cè)量時(shí)，因帶有保護(hù)裝置回路接地電阻，故而直接測(cè)量轉(zhuǎn)子線圈絕緣，測(cè)出的絕緣電阻值等于保護(hù)回路接地電阻值約為20～40 kΩ，（500 MΩ搖表讀數(shù)為0.1 MΩ）此時(shí)的測(cè)量值并不是轉(zhuǎn)子線圈真正的絕緣電阻。

組織人員先后采用以下2種方式進(jìn)行測(cè)量：

（1）斷開發(fā)電機(jī)保護(hù)屏轉(zhuǎn)子接地保護(hù)開關(guān)1K2、失磁保護(hù)開關(guān)1K3，滅磁開關(guān)分閘位，在滅磁柜轉(zhuǎn)子線圈引出線測(cè)量，絕緣值為9.3 MΩ；

（2）甩開機(jī)組保護(hù)屏內(nèi)VD1和VD4端子外接線，滅磁開關(guān)分閘位，測(cè)量轉(zhuǎn)子線圈絕緣值為9.3 MΩ。

分析2種測(cè)量方法都是正確的，效果也一樣，基本原理相同，都是斷開并聯(lián)于轉(zhuǎn)子線圈的保護(hù)回路（見圖2），測(cè)得的數(shù)值是轉(zhuǎn)子線圈的真實(shí)絕緣電阻值，符合規(guī)范要求。

圖2 轉(zhuǎn)子線圈引出線接線圖

4 結(jié)論

從第9號(hào)機(jī)組并網(wǎng)前轉(zhuǎn)子絕緣一直偏低來看，不僅存在客觀原因，如：受安裝現(xiàn)場(chǎng)潮濕、灰塵大等不利因素，同時(shí)有主觀上的測(cè)量方法不當(dāng)?shù)纫蛩赜绊?。所以面?duì)設(shè)備異常情況或狀態(tài)時(shí)，需要拓展思路，從電站實(shí)際接線等設(shè)計(jì)方面進(jìn)行思考，認(rèn)真從人、機(jī)、料、法、環(huán)方面查找原因，及時(shí)確診根本原因，并實(shí)施改進(jìn)措施，保證試驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的正確可靠性。

［1］劉國(guó)選.燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行與檢修［M］.北京：中國(guó)水利水電出版社，2006.