【摘要】结合发电机系统结构及高压试验原理深入分析发电机绝缘测试不合格原因并最终处理了故障点。
【关键词】 发电机系统 绝缘 测温元件
1前言
发电机在启动前需进行绝缘电阻测试，并应满足预防性试验规程要求。如果出现绝缘电阻不合格故障不及时解决就可能烧毁发电机，造成巨大的设备损失。因此在实际工作中的发电机绝缘问题应给予足够的重视，从而保证发电机系统的长期稳定运行。
某电厂4×600MW发电机均采用由上海汽轮发电机有限公司引进美国西屋技术生产的汽轮发电机组，型号为QFSN-600-2。发电机的冷却方式为水、氢、氢。励磁采用瑞士ABB公司制造的自并励静止励磁系统。系统配置可分为五大部分，励磁变压器、数字式UNITROL 5000自动电压调节器（简称AVR）、可控硅整流桥、灭磁与过电压保护装置、起励装置。系统的连接及基本原理是：从发电机端部经三相封闭母线连接到励磁变的一次侧；20KV高压变比成0.9KV并经三相封闭母线连接到可控硅整流桥，可控硅整流桥输出通过碳刷连接到与发电机转子绕组直接相连的滑环。
2发电机的监测温度系统
1、监测定子铁芯温度
在定子边端铁芯的齿顶和轭中、压指及磁屏蔽上设置热电偶，汽励两端各6个，两端共12个热电偶元件。铁芯中部两个热风区的齿部和轭部各埋置2个热电偶，两个热风区共4个热电偶元件。总共16个铜-康铜T分度热电偶监测铁芯温度。
2、监测定子绕组、主引线及出线瓷套端子温度
在近汽端定子槽部上下层线棒之间埋置电阻测温元件，每槽1个，共42个Cu50铜电阻或Pt100铂电阻测温元件监测线棒层间温度。在汽端总出水汇流管的上下层线棒出水接头上各装有测温热电偶1个，共有84个铜-康铜T分度热电偶监测回水温度。在出线盒内出水汇流管的水接头上各装1个热电偶，共有6个铜-康铜T分度热电偶元件监测主引线及六个出线瓷套管端子的回水温度。
3.监测定子绕组冷却水总进出水管水温
在励端总进水管和汽端总出水管上各设1个双支式镍铬-康铜E分度热电偶元件（共2个），其中各有1支接ATC。
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3 ZC-37水冷发电机设备绝缘电阻专用测试仪
技术性能及适用范围：
1． 供电电源：交流220V±10%
2． 额定电压：直流2500V±10%
3． 测量范围：0.5MΩ-1000MΩ
4． 精度等级：2.5级（弧长误差）
5． 使用条件`温度：0~+40℃相对湿度不大于80%
6． 使用范围：
（1） 引水管电阻（即绕组与进出汇水管间的电阻）Ry≥100KΩ
（2） 汇水管（进出管并联）对地绝缘电阻Ru≥30KΩ
7．外型尺寸：260*260*250mm，重约10Kg
4故障经过
某电厂#3发电机保养起机前摇发电机绝缘在50～200MΩ之间摆动。
首先根据ZC-37水内冷发电机绝缘电阻测试仪使用说明排除试验方法及接线问题。试验结果：励侧汇水管对地电阻25~38KΩ，汽测汇水管对地电阻100~120KΩ，引水管对线棒电阻250~280 KΩ，发电机绝缘在50～200MΩ摆动。从试验结果看存在两方面的异常。第一，绝缘摆动；第二，绝缘低于上次测量值的三分之一。分析绝缘低可能由于发电机长期备用受潮所致，另外绝缘低可能由于定冷水质不合格造成。基于以上原因要求运行人员加强定冷水置换、排污、启动离子交换器等措施改善水质。并对定冷水进行加热、往发电机内部通入干燥的压缩空气驱潮。采取这些措施后发电机水质经化验电导率合格为0.29μs/cm，但铜离子含量超标达0.74μg/l。再测发电机绝缘在60～250MΩ之间摆动。绝缘有所提高，但绝缘摆动及绝缘不合格还是没有消除。继续对定冷水加热并进行空气置换后又拆开发电机中性点软连接分相测量结果单相绝缘都能到达1000MΩ以上，仍然存在小范围摆动。
为了排除试验仪器存在故障，换了块新的ZC-37水摇表测发电机整体绝缘达1000MΩ以上，但还是有小范围摆动。并从京隆电厂借用一块武汉康达KD2676发电机绝缘测试仪复测整体绝缘在1.48GΩ，且极化指数、吸收比均合格，但仍存在摆动问题。从以上多次试验结果表明发电机主绝缘应该没有问题，只是受到定冷水质影响，但绝缘摆动还是没有找到根源。
经过多次的试验发现在测试汇水管对地电阻、绕组与汇水管电阻时都出现不同程度的摆动。为了验证摆动情况用指针式万用表代替数字式万用表测试，测试结果：励侧汇水管对地电阻在31~45KΩ之间摆动，而汽测汇水管对地电阻130KΩ、引水管对线棒电阻290 KΩ没有摆动现象。励侧汇水管对地电阻摆动只能是受到外界电信号的干扰。发电机系统处于停运状态，唯一可能的干扰源来自发电机监测系统中的测温元件。于是联系热工人员断开所有发电机测温前置放大器电源。再测励侧汇水管对地电阻32KΩ，没有产生任何摆动现象。接好ZC-37水摇表测试发电机整体绝缘1000MΩ以上，也没有出现摆动，发电机绝缘完全合格。
同热控人员一道经过多次排除找到干扰励侧汇水管对地电阻是励端铁芯压指测温点51点在前置器中的通道坏。将51点测温通道更换备用通道后恢复，测试发电机绝缘电阻1000MΩ以上合格。
5故障原因分析
水摇表摇绝缘时要求引入发电机汇水管，首先励端汇水管对地电阻摆动是造成发电机绝缘电阻摆动且不合格的根本原因。而根据发电机结构汽励两端的铁芯压指测温元件共4只又与汽励两侧汇水管相通。因此，由于发电机励侧铁芯压指测温通道坏造成测温元件有脉动电信号产生，进而影响汇水管对地电阻产生摆动，最终造成发电机绝缘摆动不合格。
6结论
为了保证发电机的安全正常运行，必须重视发电机的绝缘电阻。在遇到发电机绝缘电阻的任何异常情况下都不能轻易忽视，一查到底。
在解决故障的过程中要敞开思路，充分注意到细枝末节，发散思维，结合各专业综合分析，最终故障一定能彻底解决。
参考文献：
[1]上海汽轮发电机有限公司 600~650兆瓦汽轮发电机产品说明书
[2]上海汽轮发电机有限公司 发电机测温系统图纸
[3]张文元 刘怀亮 ZC-37水冷发电机设备绝缘电阻专用测试仪说明书
论文作者:耿武扬
论文发表刊物:《电力设备》2019年第13期
论文发表时间:2019/11/5
标签：发电机论文; 电阻论文; 汇水论文; 测温论文; 热电偶论文; 元件论文; 绕组论文; 《电力设备》2019年第13期论文;