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發(fā)電機(jī)匯水管絕緣異常原因分析及處理措施

文檔作者：楊世強(qiáng) 何信林雷陽蘭昊文檔來源：西安熱工研究院有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2024年09月26日
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上一篇：火電廠汽水管道振動(dòng)原因及消振措施分析

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發(fā)電機(jī)匯水管絕緣異常原因分析及處理措施
楊世強(qiáng),何信林,雷　陽,蘭　昊
(西安熱工研究院有限公司,陜西西安７１００５４)
摘　要:在新建電廠中,水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)組匯水管絕緣問題往往導(dǎo)致發(fā)電機(jī)主絕緣測試不合格的虛假現(xiàn)象, 進(jìn)而造成
現(xiàn)場交接試驗(yàn)無法進(jìn)行,最終影響整個(gè)電廠的施工進(jìn)程. 針對(duì)某廠６６０ MW 發(fā)電機(jī)匯水管絕緣異常問題進(jìn)行深入分
析,并提出有效解決措施,為同類機(jī)型提供借鑒.
關(guān)鍵詞:水內(nèi)冷發(fā)電機(jī);絕緣;交接試驗(yàn)
中圖分類號(hào):TM９３４
AnalysisandTreatmentofInsulationAbnormityofGeneratorCatchmentsTube
YANGShiqiang,HEXinlin,LEIYang,LAN Hao
(Xi′anThermalResearchInstituteCo．,Ltd．,Xi′an７１００５４,China)
Abstract:Inthenewpowerplant,falsephenomenaofunqualifiedmaininsulationtestofgeneratorduetoinsulationabＧ
normityofcatchmentstubeoccurs．Consequently,thehandovertestcannotbecarriedout．Ultimately,itwillaffectthe
constructionprocessofthewholepowerplant．Inthispaper,theinsulationabnormitytocatchmentstubeof６６０MWgenＧ
eratorwasanalyzedindepth,andaneffectivesolutionwasproposed．Atthesametime,itcouldprovidesomereference
forthesamegeneratorunit．
Keywords:waterＧcooledgenerator;insulation;handovertest
收稿日期:２０１９Ｇ０５Ｇ２０
作者簡介:楊世強(qiáng)(１９９０－),碩士研究生,從事高壓電氣設(shè)備特
殊性試驗(yàn)研究工作.
０ 引言
本文所述機(jī)組為上海電氣電站設(shè)備有限公司發(fā)電機(jī)廠
產(chǎn)品,發(fā)電機(jī)采用水氫氫冷卻方式,即定子鐵心徑向氫
冷,轉(zhuǎn)子斜流氫冷,定子繞組采用封閉式循環(huán)獨(dú)立水系統(tǒng)
進(jìn)行冷卻.由于發(fā)電機(jī)定子線棒采用封閉式循環(huán)獨(dú)立水系
統(tǒng)進(jìn)行冷卻,因此檢查該類型發(fā)電機(jī)絕緣必須采用專用的
水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)絕緣表.水內(nèi)冷是通過線棒內(nèi)流通的水質(zhì)合
格的除鹽水帶走熱量來實(shí)現(xiàn)冷卻的.冷卻水設(shè)計(jì)進(jìn)水溫度
為３５℃,不能大于５０℃.發(fā)電機(jī)內(nèi)冷卻水循環(huán)路徑為從
勵(lì)端的水電過渡接頭和絕緣引水管分流到各定子線棒內(nèi)的
空心導(dǎo)線中,把發(fā)電機(jī)定子線棒鐵耗產(chǎn)生的熱量帶走;攜
帶了熱量的發(fā)電機(jī)內(nèi)冷卻水匯集到汽端大匯水管,輸出到
外部密閉的冷卻系統(tǒng)冷卻后,重新進(jìn)入下一個(gè)循環(huán),達(dá)到
冷卻定子繞組的效果.
在新建電廠中,常出現(xiàn)匯水管絕緣異常問題,主要原
因包括:安裝人員疏忽導(dǎo)致匯水管法蘭連接處的絕緣墊漏
裝,造成直接金屬性接地,或絕緣墊質(zhì)量不合格導(dǎo)致匯水
管對(duì)地絕緣電阻不滿足要求[１Ｇ３];個(gè)別測溫元件的金屬屏
蔽線與匯水管接觸等原因也可能造成金屬性接地故
障[４Ｇ５].上述情況都會(huì)造成水內(nèi)冷搖表測量主絕緣時(shí)出現(xiàn)
儀器性能不穩(wěn)定、測量讀數(shù)明顯不合理甚至無法測量的問
題,以至于無法判斷發(fā)電機(jī)主絕緣.
１ 測量過程出現(xiàn)的異常情況分析
在進(jìn)行交接試驗(yàn)前需對(duì)發(fā)電機(jī)主絕緣進(jìn)行測量,對(duì)于
水內(nèi)冷發(fā)電機(jī),需要解開匯水管接地線.上海電氣機(jī)組共
引出３根匯水管接地線.其中,汽端匯水管６９在汽側(cè)測
溫及報(bào)警元件的接線端子板上;勵(lì)端匯水管７０、出線小匯
水管７１在勵(lì)側(cè)測溫及報(bào)警元件的接線端子板上.廠家技
術(shù)要求,在通水時(shí)測量３根匯水管并聯(lián)后對(duì)地絕緣電阻值
不小于３０kΩ.發(fā)電機(jī)主要技術(shù)參數(shù)見表１.
表１ 發(fā)電機(jī)主要技術(shù)參數(shù)
Tab．１Maintechnicalparametersofgenerator
參數(shù)信息參數(shù)信息
型號(hào)QFSNＧ６６０Ｇ２ 額定轉(zhuǎn)速/(r/min) ３０００
額定電壓/kV ２０ 空載勵(lì)磁電壓/V １３９
額定勵(lì)磁電壓/V ４４５ 額定功率/MW ６６０
額定頻率/Hz ５０ 冷卻方式水氫氫
空載勵(lì)磁電流/A １４８０ 額定勵(lì)磁電流/A ４５３４
接法YY
　　發(fā)電機(jī)水搖表測得發(fā)電機(jī)主絕緣一直不理想.經(jīng)檢
查,匯水管存在極化電勢現(xiàn)象,汽端匯水管２１２．９mV,
勵(lì)端匯水管１１０．１mV,出線匯水管１４９．４mV,３根匯水
管并聯(lián)絕緣電阻正側(cè)１０．７ MΩ,反側(cè)為０.具體數(shù)據(jù)見
表２.
１４４
電工技術(shù)　電氣測試
2019 21期　　　
表２ 匯水管極化電勢與絕緣電阻
Tab．２Polarizationpotentialofcatchmenttubeand
insulationresistance
匯水管編號(hào)
６９ ７０ ７１
極化電勢/mV ２１２．９ １１０．１ １４９．４
絕緣電阻正測/kΩ ６４．５ ３７９ ５．１３
絕緣電阻反測/kΩ ０ ３７９ １．２７
　　受極化電勢的影響,正反測量數(shù)據(jù)不一致,導(dǎo)致水搖
表無法正常測出發(fā)電機(jī)真正的絕緣電阻.在無法消除匯水
管極化電勢的情況下測量發(fā)電機(jī)主絕緣,其絕緣電阻隨時(shí)
間出現(xiàn)降低的非常規(guī)現(xiàn)象,見表３.
表３ 發(fā)電機(jī)絕緣電阻
Tab．３Insulationresistanceofgenerator
測試?yán)@組
絕緣電阻/MΩ
R１５s R６０s
吸收比
A相２７５ １８５ ０．６７
B相３０５ ２２８ ０．７４
C相３５４ ３０４ ０．８５
　　在發(fā)電機(jī)本體匯水管法蘭處直接測量,結(jié)果與在引線
處測量的結(jié)果一致,由此排除發(fā)電機(jī)內(nèi)部引線存在問題的
可能.拆下匯水管法蘭連接處的絕緣墊,測量其絕緣正
常.依次測量發(fā)電機(jī)測溫元件對(duì)地絕緣電阻,也未發(fā)現(xiàn)問
題.至此分析認(rèn)為,匯水管的極化電勢較大,兆歐表本身
無法對(duì)極化電勢補(bǔ)償成功,影響到兆歐表測量定子繞組絕
緣電阻的結(jié)果.可導(dǎo)致極化電勢產(chǎn)生的因素較多,包括材
料、水質(zhì)導(dǎo)電率、pH 值、銅含量、硬度、添加的樹脂離
子等.
２ 應(yīng)對(duì)異常情況的處理措施
針對(duì)極化電勢,常采取的措施包括:對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)出水
水質(zhì)進(jìn)行化驗(yàn)(包括導(dǎo)電率、pH 值、銅含量、硬度等),
若有不合格指標(biāo),則需延長沖、排水時(shí)間(邊沖、邊排),
同時(shí)將離子交換器投入使用;汽勵(lì)端排污孔排放幾次;匯
水管接地放電;復(fù)測匯水管絕緣;所有測溫元件并聯(lián)接
地.但是采取以上措施后,仍無法消除極化電勢.用水內(nèi)
冷專用搖表測量發(fā)電機(jī)主絕緣,測量數(shù)據(jù)不符合常規(guī)現(xiàn)
象,數(shù)據(jù)見表４.
為測出真正的絕緣情況,采用大容量具有補(bǔ)償極化電
勢的水內(nèi)冷直流高壓發(fā)生器消除極化電勢的影響.
表４ 水質(zhì)化驗(yàn)結(jié)果
Tab．４Waterqualitytestresults
項(xiàng)目化驗(yàn)數(shù)據(jù)廠家控制標(biāo)準(zhǔn)
電導(dǎo)率/(μs/cm) ０．５６ ０．５~１．５
pH 值７．８ ７~９
小硬度/(μmol/L) ０ ０
銅離子/μgL １８．６ ≤２０
　　經(jīng)與發(fā)電機(jī)廠、業(yè)主方討論分析,采用大容量的可補(bǔ)
償極化電勢的水內(nèi)冷直流高壓發(fā)生器設(shè)備檢驗(yàn)發(fā)電機(jī)主絕
緣,直流耐壓設(shè)備可看作是更高電壓的絕緣兆歐表,不會(huì)
對(duì)發(fā)電機(jī)定子絕緣造成絕緣破壞,電壓更高更能反映出定
子的絕緣狀況,且發(fā)電機(jī)的額定電壓為２０kV,并不是對(duì)
定子做直流耐壓.將測試電壓調(diào)至１００００V,根據(jù)定子繞
組的泄漏電流來判斷定子繞組正常的絕緣電阻情況.要求
１００００V下的泄漏電流不大于１０μA,即可認(rèn)為絕緣電阻
不小于１GΩ.測試結(jié)果:A相１５s泄漏電流為１４μA,６０
s泄漏電流為８μA;B相１５s泄漏電流為１６μA,６０s泄
漏電流為１０μA;C相１５s泄漏電流為１７μA,６０s泄漏
電流為相１１μA.計(jì)算后的絕緣電阻見表５,都在１GΩ左
右.
表５ 發(fā)電機(jī)絕緣電阻(復(fù)測計(jì)算)
Tab．５Insulationresistanceofgenerator(reＧmeasurement
andcalculation)
測試?yán)@組
絕緣電阻/MΩ
R１５s R６０s
吸收比
A相７１４ １２５０ １．７５
B相６２５ １０００ １．６０
C相５８８ ９０９ １．５４
　　經(jīng)發(fā)電機(jī)廠、業(yè)主方同意,進(jìn)行直流與交流耐壓試
驗(yàn),結(jié)果數(shù)據(jù)見表６、表７.
表６ 定子繞組直流耐壓和泄漏試驗(yàn)
Tab．６DCwithstandvoltageandleakagetestofstatorwindings
相別１０kV ２０kV ３０kV ４０kV ５０kV ６０kV
A/μA ８ １３ １６ ２３ ３３ ４１
B/μA １０ １２ １５ ２１ ３５ ４５
C/μA １１ １４ １６ ２０ ３７ ４６
表７ 定子繞組交流耐壓試驗(yàn)
Tab．７ACwithstandvoltagetestofstatorwinding
相別試驗(yàn)頻率/Hz 試驗(yàn)電壓/ kV 時(shí)間/min
A相４９．８ ３２．８ １
B相４９．８ ３２．８ １
C相４９．８ ３２．８ １
　　根據(jù)GB５０１５０—２０１６«電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交
接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)»,直流泄漏的判別標(biāo)準(zhǔn)為:各相泄漏電流的
差別不應(yīng)大于最小值的１００％,當(dāng)最大泄漏電流在２０μA
以下,根據(jù)絕緣電阻值和交流耐壓試驗(yàn)結(jié)果綜合判斷為良
好時(shí),可不考慮各相間差值[６].據(jù)此可判斷直流耐壓與泄
漏試驗(yàn)合格.發(fā)電機(jī)交流耐壓試驗(yàn)三相均通過耐壓考核,
時(shí)間為１min.結(jié)論合格.
３ 結(jié)語
針對(duì)近幾年發(fā)電機(jī)匯水管絕緣問題頻發(fā),提出以下
建議.
(下轉(zhuǎn)第１４８頁)
１４５
電氣測試　電工技術(shù)
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　　由表１可知,對(duì)該雙出線GIS進(jìn)行５min的耐壓試
驗(yàn),施加５０kV和７０kV電壓時(shí),局放量均為１０pC.
表２ 雙出線GIS通流試驗(yàn)
Tab．２FlowＧthroughtestofdoubleoutputlineGIS
回路電阻/
mΩ
回路感抗/
mΩ
調(diào)壓器輸
出功率/kW
回路電流/
A
通流時(shí)間/
min
電纜段表
面溫度/℃
１．２ １．３ / / / ２５
１．２ １．３ ０．５ ５００ １０ ２８
１．２ １．３ １．９ １０００ １０ ３５
１．２ １．３ ４．２ １５００ １０ ４５
　　由表２可知,雙出線GIS通流試驗(yàn)時(shí)間為１０min,回
路的電阻為１．２mΩ,感抗為１．３mΩ,回路電流在５００~
１５００A 間變化時(shí),GIS電纜表面的溫度在２８~４５ ℃間
變化.
表３ 電壓電流雙施加法測試雙出線GIS
Tab．３MeasurementofdoubleoutputlineGISbydoublevoltage
andcurrentapplicationmethod
施加電壓/kV 回路電流/A 持續(xù)時(shí)間/min 局放量/pC 結(jié)果
/ / １０ /
５０ ５００ ５ １０ 通過
７０ １５００ ５ １０ 通過
　　由表３ 可知, 采用電壓電流雙施加法測試雙出線
GIS,同時(shí)施加５０kV 電壓和５００A 電流時(shí)局放量為１０
pC,施加７０kV電壓和１５００A電流時(shí)局放量為１０pC,測
試結(jié)果與表１、表２一致.這表明電壓電流雙施加法對(duì)電
力設(shè)備的測試結(jié)果準(zhǔn)確可靠.
４ 結(jié)語
針對(duì)電力設(shè)備的試驗(yàn)缺陷和運(yùn)行特點(diǎn),本文提出電壓
電流雙施加法,將升流器與變壓器組合在一起同時(shí)對(duì)電力
設(shè)備施加電壓和電流,從而使試驗(yàn)時(shí)的電壓電流更接近電
力設(shè)備實(shí)際運(yùn)行情況,使測試結(jié)果更準(zhǔn)確.電壓電流雙施
加法可應(yīng)用在電纜、高壓套管、雙出線GIS等設(shè)備的試驗(yàn)
中,在試驗(yàn)過程中應(yīng)將升流器套在需要施加感應(yīng)電流的位
置,電壓源應(yīng)采用無暈電壓源;使用電壓電流雙施加法與
使用標(biāo)準(zhǔn)方法的測量結(jié)果一致,表明電壓電流雙施加法對(duì)
電力設(shè)備的測試結(jié)果準(zhǔn)確可靠.
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(上接第１４５頁)
(１)在發(fā)電機(jī)安裝就位后通水前,應(yīng)依次測量各匯水
管的絕緣電阻,如果絕緣電阻偏低或沒有絕緣,那么問題
多出在發(fā)電機(jī)出線盒內(nèi)的小匯水管上及進(jìn)出水管上,此時(shí)
主要檢查進(jìn)出水管及排污管等處的絕緣法蘭和其連接螺栓
處的絕緣套管是否破裂或漏裝絕緣套管.
(２)依次測量測溫元件對(duì)地絕緣電阻,若發(fā)現(xiàn)缺陷,
則應(yīng)及時(shí)更換或處理,以免影響后期工作.
(３)出現(xiàn)匯水管極化電勢時(shí),需對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)出水水質(zhì)
進(jìn)行化驗(yàn),若有不合格指標(biāo),則需及時(shí)更換合格內(nèi)冷水;
同時(shí)將匯水管接地放電,所有測溫元件并聯(lián)接地放電.在
極化電勢無法消除的情況下,可采用本文方法測試發(fā)電機(jī)
主絕緣,合格后方可進(jìn)行交接試驗(yàn).
本文對(duì)大型發(fā)電機(jī)組匯水管絕緣電阻異常情況進(jìn)行了
深入分析并提出了解決方案,為同類機(jī)組提供參考.
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１４８

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