劉 浩

(淮滬煤電有限公司田集發(fā)電廠，安徽 淮南 232098)

0 引言

發(fā)電機作為電廠的重要設(shè)備，在每次等級檢修及調(diào)停檢修中均需要測量發(fā)電機定子繞組的絕緣電阻，以判斷發(fā)電機的絕緣狀況，主要分為發(fā)電機停機后的絕緣測量以及啟機前的絕緣測量。若等級檢修或調(diào)停檢修周期過長，且天氣狀況不良的情況下，后期還需定期連續(xù)測量發(fā)電機絕緣電阻以保證發(fā)電機能夠正常啟動。

測量水內(nèi)冷發(fā)電機定子絕緣電阻是檢查其絕緣狀況最簡便的輔助方法。由于水內(nèi)冷發(fā)電機的絕緣結(jié)構(gòu)不同于其他電氣設(shè)備，其定子繞組是由電回路和水回路并聯(lián)工作的，受內(nèi)冷水質(zhì)的影響制約。因此，若采用普通兆歐表，所測得的結(jié)果并非真正的絕緣電阻值，必須采用專用的水內(nèi)冷發(fā)電機絕緣電阻表測量，才能夠得到有效的絕緣電阻值。由于水內(nèi)冷發(fā)電機的系統(tǒng)較復(fù)雜，測量其絕緣電阻時干擾因素較多，若存在測量值不正常的現(xiàn)象，需進行一一排查。

1 水內(nèi)冷發(fā)電機定子繞組和匯水管結(jié)構(gòu)

水內(nèi)冷發(fā)電機定子繞組的絕緣包括槽部、端部、引出線瓷套管、絕緣引水管和冷卻水絕緣，發(fā)電機兩側(cè)有金屬環(huán)形匯水管，匯水管與定子空心線棒之間用絕緣引水管連接，匯水管進出口法蘭、兩側(cè)排污口法蘭以及匯水管支撐加強筋均需裝設(shè)絕緣襯墊。

2 測量絕緣電阻的方法

水內(nèi)冷發(fā)電機兩側(cè)及出線盒內(nèi)有匯水管，匯水管管壁上分別連接一根導(dǎo)線，通常叫作屏蔽線。運行過程中兩側(cè)匯水管屏蔽線接地，主要是為了人身和設(shè)備的安全，因為匯水管距發(fā)電機端部很近，且匯水管周圍埋設(shè)很多測溫元件，如果不接地，一旦線圈端部絕緣損壞或引水管絕緣擊穿，使匯水管帶電，會對在測溫回路工作的人員和測溫設(shè)備帶來危險。在停機測量發(fā)電機定子繞組絕緣電阻時，將屏蔽線連在一起接在絕緣電阻測試儀屏蔽端，以消除內(nèi)冷水中泄漏電流對絕緣電阻的測量，但有的水內(nèi)冷發(fā)電機匯水管是直接接地的。因此，水內(nèi)冷發(fā)電機定子繞組絕緣電阻測量分為通水和不通水兩種，對于前者可在通水的狀態(tài)下測量，后者需將匯水管及定子線棒內(nèi)的水吹凈，然后用普通的兆歐表測量即可。

測量發(fā)電機定子繞組絕緣電阻，實際上是在定子繞組(L)和地(E)之間加直流電壓,測量流過的電流及其變化情況來判斷絕緣好壞。電流越大絕緣電阻表所顯示的絕緣電阻值越小。由于水內(nèi)冷發(fā)電機外部水系統(tǒng)是接地的，且水中含有導(dǎo)電離子，當(dāng)直流電壓加在繞組和地之間，水中要產(chǎn)生泄漏電流，水中的泄漏電流流入絕緣電阻表的測量機構(gòu)，將使絕緣電阻讀數(shù)顯著下降，引起錯誤判斷。若將發(fā)電機匯水管屏蔽線接到絕緣電阻表的屏蔽(G)端，可使水中的泄漏電流I水阻泄漏經(jīng)絕緣電阻表的屏蔽端直接流回絕緣電阻表的電流負(fù)極，不流過測量機構(gòu)，也就不會帶來誤差，從而消除水中泄漏電流的影響，從而使得測試電流等于I絕緣泄漏。根據(jù)相關(guān)規(guī)定，在測量發(fā)電機絕緣電阻之前，內(nèi)冷水水質(zhì)合格，用萬用表測量匯水管對地阻值RH大于30 kΩ，匯水管對繞組阻值RY大于100 kΩ，方可進行絕緣電阻的測量。

3 發(fā)電機絕緣電阻測量的影響因素

3.1 溫度的影響

溫度對發(fā)電機絕緣電阻的影響很大，一般絕緣電阻是隨溫度的上升而減小的，原因在于絕緣材料電阻系數(shù)很大，其導(dǎo)電性質(zhì)是離子性的。在離子性導(dǎo)電中，作為電流流動的電荷是附在分子上的，它不能脫離分子而移動。當(dāng)絕緣材料中存在一部分從結(jié)晶晶體中分離出來的離子后，材料就具備一定的導(dǎo)電能力，當(dāng)溫度升高時，材料中原子、分子的活動增加，產(chǎn)生離子的數(shù)目也增加，因而導(dǎo)電能力增加，致使絕緣電阻值降低。資料文獻表明，溫度每升高10 ℃，絕緣電阻值就下降一半，因此，每次測量的絕緣電阻值均應(yīng)換算到同一溫度才能進行比較。換算公式如下：

式中，Ri75℃為溫度在75 ℃時的絕緣電阻值(MΩ)；Rit為溫度在t℃時的絕緣電阻值(MΩ)；t為測量時的溫度(℃)。

3.2 濕度的影響

濕度對絕緣表面泄漏電流的影響很大，實測表明，在空氣相對濕度較大時進行絕緣電阻試驗，所測出的數(shù)據(jù)與實際值相差甚多，使測量結(jié)果無法作為參考。水膜和電場畸變是造成測量值與實際值差別甚大的主要原因。當(dāng)空氣相對濕度較大時，絕緣物表面將出現(xiàn)凝露或附著一層水膜，導(dǎo)致表面絕緣電阻大大降低，表面泄漏電流大大增加。另外，凝露和水膜還可能導(dǎo)致導(dǎo)體和絕緣物表面電場發(fā)生畸變，電場分布更不均勻，從而產(chǎn)生電暈現(xiàn)象，直接影響測量結(jié)果。

3.3 發(fā)電機出口附屬設(shè)備的影響

與發(fā)電機出線相連的設(shè)備主要包括封閉母線、勵磁變壓器、發(fā)電機中性點接地變壓器、電壓互感器、避雷器、發(fā)電機出口斷路器等。因發(fā)電機啟機前需測量絕緣電阻，由于時間關(guān)系，測量發(fā)電機絕緣電阻時會將以上設(shè)備一并帶入測量，這樣測得的值就是所有設(shè)備絕緣電阻的并聯(lián)值，若所有設(shè)備的絕緣均良好的情況下，測量值滿足要求，可以作為啟機參考，若發(fā)現(xiàn)絕緣值較低時，則需要檢查排除。

3.4 極化電勢的影響

在通水狀態(tài)下，測量發(fā)電機定子繞組絕緣電阻時，有時會發(fā)現(xiàn)測量A相絕緣電阻時數(shù)值正常，但當(dāng)測量B相或C相絕緣電阻時，絕緣電阻表指針指向無窮大。這是由于初始測量A相絕緣電阻時，三相介質(zhì)處于原始狀態(tài)，無極化現(xiàn)象，因此A相絕緣電阻值測量正常。但當(dāng)測量A相絕緣電阻時會對絕緣介質(zhì)產(chǎn)生極化，且極化電勢的放電時間較長，極化電勢通過水阻對機座放電，當(dāng)極化電勢與測試電壓反向時，所測量的絕緣電阻值比繞組的實際絕緣電阻大;若極化泄漏電流比絕緣泄漏電流大，絕緣電阻表的指針就會指向無窮大。

若測量發(fā)電機定子繞組絕緣電阻時存在此類現(xiàn)象，可通過以下方法判斷。

(1) 由于極化電勢的存在，會使匯水管上串有幾十毫伏的直流電壓，匯水管上所帶的直流電壓越高，絕緣電阻表指針擺動的幅度越明顯。因此可用萬用表測量匯水管對基座的直流電壓，如果為幾十毫伏至幾百毫伏，說明是極化電勢的影響。

(2) 用萬用表測量匯水管對繞組的電阻值RY及匯水管對地的電阻值RH，若正、反向測量值不一致，說明是極化電勢的影響。

為了消除極化電勢對測量結(jié)果的影響，可將發(fā)電機定子繞組及匯水管對地充分放電，且放電時間要足夠長，或者使用極化電勢補償功能較強的絕緣電阻表測量。

3.5 內(nèi)冷水水質(zhì)的影響

水內(nèi)冷發(fā)電機對內(nèi)冷水的水質(zhì)是有嚴(yán)格要求的，內(nèi)冷水運行系統(tǒng)是獨立封閉的，而且是不斷循環(huán)的過程，使用時間過長后，內(nèi)冷水的水質(zhì)也會變差，主要是因為水在循環(huán)的過程中與發(fā)電機金屬部件及空氣接觸產(chǎn)生雜質(zhì)而影響內(nèi)冷水的質(zhì)量，導(dǎo)致電導(dǎo)率增大、銅離子含量超標(biāo)等。電導(dǎo)率大會影響發(fā)電機絕緣電阻的測量；銅離子含量超標(biāo)會使匯水管產(chǎn)生極化電勢，也會影響發(fā)電機絕緣電阻的正常測量。根據(jù)DL/T 801—2010《大型發(fā)電機內(nèi)冷卻水質(zhì)及系統(tǒng)技術(shù)要求》標(biāo)準(zhǔn)，內(nèi)冷卻水水質(zhì)應(yīng)符合表1規(guī)定。

表1 發(fā)電機定子空心銅導(dǎo)線冷卻水水質(zhì)控制標(biāo)準(zhǔn)

3.6 匯水管屏蔽線斷線

匯水管屏蔽線接到絕緣電阻表的屏蔽端，可將水中的泄漏電流屏蔽掉，不流過測量機構(gòu)，從而消除了水中泄漏電流的影響，測量的絕緣電阻值為正常值。若有一側(cè)匯水管屏蔽線斷線，則斷線的匯水管對地電流將無法被屏蔽掉，造成部分匯水管與繞組間的阻值RY與繞組對地絕緣電阻RX并聯(lián)，由于RX值很大，產(chǎn)生的電流很小，而RY僅為幾百千歐，產(chǎn)生的電流很大，該電流將經(jīng)過絕緣電阻表的測量機構(gòu)，導(dǎo)致測量回路電流大大增加，因此測量的絕緣電阻會大大降低。

3.7 匯水管接地

若存在匯水管絕緣低或絕緣為零的情況，可從以下幾方面進行查找。

(1) 發(fā)電機匯水管冷卻水進、出口法蘭的絕緣。

(2) 發(fā)電機兩側(cè)匯水管排污口法蘭的絕緣。

(3) 發(fā)電機出線盒小匯水管排污口法蘭的絕緣。

(4) 絕緣引水管法蘭的絕緣。

(5) 埋入?yún)R水管內(nèi)的測溫元件的絕緣。

(6) 支撐匯水管的加強筋的絕緣。

(7) 發(fā)電機內(nèi)冷水的導(dǎo)電性能。

4 結(jié)束語

由于發(fā)電機系統(tǒng)較復(fù)雜，在絕緣電阻測量過程中，經(jīng)常會遇到各種各樣的問題，因此作為電氣試驗人員，一定要了解發(fā)電機的絕緣結(jié)構(gòu)，對測量中出現(xiàn)的問題要有判斷的方向和依據(jù)，做到及時、有效地解決問題。