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。空冷式发电机在停运状态下绝缘极易受潮，主要表现在泄漏电流显著增加、绝缘电阻显著降低。
1.5定子绕组及其附属连接部件、紧固件绝缘材料老化和加工工艺不良
绝缘材料影响着发电机使用的安全性和可靠性，在长期的现场运行中，发电机由于受到电气故障、温度、摩擦和机械振动的共同作用以及不同外部环境条件的影响，其定子绕组以及铁心叠片之间的绝缘部分会逐渐产生老化，绝缘电阻值下降，最终丧失其应有性能。
2某电厂定子绝缘问题分析处理案例
2.1机组概况
国网某力发电厂1号发电机单机容量为85MW。定子共有线圈396个，主引出线和中性引出线各3根，为双层条式波绕组，2Y型连接，额定电压13.8kV，绝缘等级F级。三十多年来，1号机组一直运行可靠，工况良好。但2013年开始，1号发电机的定子绝缘逐渐出现问题，主要体现在A、C两相直流泄漏电流相继出现数值偏大情况。2.2绝缘缺陷2013年4月，在1号发电机预防性试验中发现A相直流泄漏电流数值明显偏大（定子绕组两端均断引，下同），A相直流泄漏电流数值在2.0UN电压下达到了B、C两相的5倍以上，不符合规程中“在规定试验电压下各相泄漏电流的差别不应大于最小值的100%”的要求。考虑到机组停机时间较长，定子绕组有可能局部受潮，为了进一步确认是否存在绝缘缺陷，将机组空转干燥4h后，在热状态下进行试验，试验数据见表1。
从表1中可看出，1号机三相绝缘电阻和吸收比及直流耐压试验虽然合格，但A相直流泄漏电流数值在2.0UN电压下高达320.5μA。经验证明，测量泄漏电流能发现电力设备绝缘贯通的集中缺陷、整体受潮或有贯通的部分受潮以及一些未完全贯通的集中性缺陷，故判定1号发电机定子存在绝缘缺陷。
表1定子绕组绝缘电阻，吸收比、泄漏电流
2.3分析查找
2.3.1初次分析查找
线棒绝缘本身存在问题的概率微乎其微，如果整体模压线棒本身存在问题，线棒多年以来的绝缘电阻和交流耐电压试验一般就能够反映出来。泄漏电流主要由表面途径的泄漏所致，发电机泄漏电流异常增大，应该首先从绕组的受潮和污秽情况查起。通过对试验情况分析，认为存在两方面的原因：一是因检修时间长，机组整体吸潮，致使绕组表层局部受潮；二是由于在未吊出转子的情况下，各绕组表面的污垢难以清扫干净，且各相各个支路清洁情况不一，可能出现A相绕组泄漏电流增大的情况。于是采取了以下解决对策：（1）通过拔掉转子磁极对定子线棒端部、槽口和两端引线等重点部位进行全面清扫；（2）在试验前让发电机并网运行干燥。2013年10月13日进行了处理后试验，试验结果表明A相直流泄漏电流依然偏大，并没有改观。
2.3.2再次分析查找
测量泄漏电流能有效检出发电机主绝缘受潮和局部缺陷，特别是能检出绕阻端部绝缘缺陷。分析认为，1号发电机已运行了30多年，发电机在长期的运行、检修中可能存在绝缘老化、受损情况，因此应重点检查定子线棒槽口部位、两端引线紧固部位、引线手包绝缘处和接头绝缘盒等关键部位的绝缘情况。随即对定子线棒槽口部位、两端引线紧固部位、引线手包绝缘处和接头绝缘盒等关键部位进行了仔细检查。经过检查发现：部分接头绝缘盒顶部环氧泥有龟裂现象，经核实A相占龟裂总槽数的60%。根据检查结果，采取了以下解决对策：（1）用环氧胶将龟裂部位重新进行填充，并经24h固化；（2）对定子绕组端部及过桥等处绝缘表面用酒精仔细擦拭清理。
2.3.3第3次分析查找
将前几次试验结果进行了综合比较和分析，发现湿度和温度对于试验数据影响很大。特别是最近两次试验的湿度相差较大，试验数据也相差较大。说明定子绝缘强度随湿度和温度变化差别明显，且容易吸潮。由此分析产生缺陷的主要原因还是在绕组表面或其紧固部件等部位。
结语
通过某电厂定子绝缘问题分析处理案例，可以得出以下四点结论仅供考：（1）进行直流泄漏电流试验能比较直观地反映出定子绕组端部的集中性缺陷。（2）直流泄漏电流偏大，除了检查定子绕组受潮和污垢情况外，还应重点检查定子线棒槽口部位、两端引线紧固部位、引线手包绝缘处和接头绝缘盒等关键部位。（3）定子绕组接头绝缘盒如有龟裂现象，应立即用环氧胶将龟裂部位重新进行填充。（4）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，中性点处电木绝缘支撑块老化是产生定子绕组绝缘下降的重要原因之一。中性点绝缘支撑块应有良好的绝缘材质制成，如是胶木材质制成应尽早更换为环氧绝缘材质。
参考文献：
[1]张丹.封闭母线瓷支撑绝缘子缺陷对机组定子绕组绝缘测量的影响[J].大电机技术，2009（6）：10-12.
[2]满宇光，闵广达.瑞丽江一级电站6号发电机定子绕组泄漏电流不平衡问题的处理[J].大电机技术，2010（5）：1-5.
论文作者:宋俊峰,郑文强
论文发表刊物:《电力设备》2018年第15期
论文发表时间:2018/8/16
标签：定子论文; 绕组论文; 发电机论文; 电流论文; 部位论文; 引线论文; 缺陷论文; 《电力设备》2018年第15期论文;