摘要：随着电网结构的变化，新能源和水电项目增长较快，火力发电机组长时间停机备用的现象越来越普遍。在经历了长期停运后，常会出现发电机绝缘较低甚至不合格的情况，严重时会延误机组的启动。而总结原因，大部分绝缘降低是由于大型汽轮发电机的出口封闭母线、内冷水及其他辅助设备出现异常所导致，而并非是机组绝缘真的出现了问题，本文针对近年来现场遇到的发电机绝缘偏低的现象及查找过程进行总结和分析，列举出几起较典型的汽轮发电机因外部因素导致绝缘偏低的原因。
关键词：发电机绝缘；封闭母线；微正压装置；发电机内冷水
大型发电机组一般采用定子水内冷方式以加强定子线圈的冷却，并采用机端加装封闭母线的方式防止机端短路、受潮。发电机测量绝缘时，必须考虑到内冷水以及封闭母线异常对发电机绝缘值的影响，而大部分的绝缘测试值偏低都与此二者有关。
1.封闭母线膨胀节破裂
发变组接线方式的发电机，为防止机端导体受潮及短路，通常在出口处至机端励磁变、主变和高厂变的连接导体外侧加装封闭母线。对于发电机出口没有设置GCB的机组，封闭母线内的导体固定连接着主变、励磁变、避雷器和高厂变等元件，因此测试发电机绝缘时，实际上测到的是发变组回路的整体绝缘。由于封闭母线本身距离较长，无法保证自身做到绝对的密封，在遇上阴雨潮湿天气时，就极有可能造成封闭母线内部湿度增大，进而导致发电机测出的绝缘值下降。针对这种情况，封闭母线一般会配置一套微正压装置和热风保养装置，通过微正压装置充入干燥的压缩空气起到密封作用，阻止潮气进入，如果已经造成潮气进入，还可通过热风保养装置对充入的压缩空气进行加热，用加热后的空气来起到干燥驱潮的作用。
在一次机组停运期间，定期测试发电机绝缘时发现绝缘偏低，检查发现，封闭母线微正压装置能够正常充入压缩空气，压缩空气压力正常，各手动门开启正常。为快速提升绝缘，开启热风保养装置，投用加热器持续吹扫，长期吹扫仍不见效，绝缘值几乎未见明显变化，跟踪测试时还发现绝缘值在夜间和凌晨时还会急剧降至接近零值。而一旦遇到晴天且有太阳曝晒时，几个小时就会出现明显的增长，天气较好时会暴涨几十倍。绝缘与天气、温度的变化关联密切，充气保养和加热吹扫完全失去作用，就像是导体完全暴露在空气中一样，技术人员针对这种情况进行分析，推测封母存在较严重的密封不良。为了验证这个判断并快速找到泄漏点，现场对三相封闭母线进行了简单的保压试验，先关闭两相封闭母线的进气门和相间联通门、测压手动门，在另一相中充入压缩空气，然后关闭该相封母的进气门检查压力变化情况。结果发现B相在封闭母线充满气体并关闭进气门后，气压出现了明显和快速的下降，封母内压力不到一分钟即降至零，证明了之前的判断，即B相封闭母线存在较明大的漏点。经搭设脚手架对封母进行全面排查，在距地面较高处、主变B相水平段膨胀节发现了较明显的裂纹。更换膨胀节并进行密封处理，再次进行保压试验，压力可维持较长时间。通入热风进行吹扫，发现绝缘上升明显，且之后未再发生绝缘随天气变化的情况。
在封闭母线存在较大的破裂点时，外部潮气很容易进入，且只要一点受潮即造成全段绝缘下降。在此情况下，通风和加热均无效，通入的压缩空气直接在破裂点处漏出，无法形成压力达到吹扫的目的。另一方面，潮气从漏点进入后积聚在封闭母线内，在夜间气温下降时，进入封母较深处的潮气还会形成凝露，造成绝缘进一步下降。天晴且太阳曝晒后受潮点被外部大气干燥，且曝晒形成的加热效果远超出热风保养装置的作用，引起绝缘迅速回升。
由此可见，长期停运的机组还是应该定期测试定子绝缘，以便在出现异常时及早发现。出现异常后应跟踪测试，找出绝缘变化的规律并分析原因。封闭母线也应定期进行保压试验和外部排查，以判断封母是否存在密封不严的问题。
2.内冷水汇水环引出线断线
在一次发电机检修工作结束后，测得发电机绝缘极低，基本达到零，初期怀疑是在发电机内部检查时，对绝缘造成了磨损或因潮气进入造成表面受潮。考虑到受潮的概率较大且处理起来较方便，因此首先采用加热内冷水打循环的方法进行驱潮，经两天热循环后无任何效果。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆现场人员据此判断可能是绝缘发生了磨损，为快速判断发生磨损的相别，现场将发电机中性点处连接线拆除，分相测量绝缘，却发现三相绝缘都极小且接近于零，现场分析认为三相同时磨损的机率极小，应该是测量回路存在异常，而能够造成三相测量值同时接近于零的因素，最有可能就是内冷水，经过反推，当汇水环引出线断线时，会使绝缘测试时流经内冷水的泄漏电流无法流入摇表屏蔽端，造成测量回路电流大大增加，引起绝缘测量值急剧下降，且汇水环同时连接三相绕组，一旦断线，就会造成三相测量值同时下降，符合现场情况。之前测试绝缘时，已将三根汇水环引出线并接，且汇水环整体对地电阻正常，因此之前并未怀疑到汇水环出现问题。现场将并接点拆开，并分别测量三个汇水环引出线对地绝缘，发现汽端汇水环引出线对地绝缘为无穷大，说明该引出线发生了断线，与之前的反向推断相一致。重新打开发电机汽端端盖后，直接对汇水环引出线进行检查，发现根断已断开，应为内部检查时检查人员踩踏所致。将汇水环引出线恢复连接，再次测量绝缘值正常。
由次可见，每次进行发电机内部检查时，应在检查过程中注意对汇水环引出线的保护，并在内部检查结束后复查引出线是否正常。应在分相测量发电机绝缘正常后再恢复外部接线和外部件，以免绝缘或测量回路发生异常造成返工。
3.封闭母线末端泄漏
在一次机组启动过程中，又发现发电机绝缘较低，且在压缩空气正常的情况下投入热风保养装置吹扫后仍无效，参考之前经验，对封闭母线外侧膨胀节外观检查均正常。考虑前段时间室外曾经下过雨，于是决定打开位于室外的垂直段膨胀节，检查内部有无雨水。垂直段膨胀节位于封闭母线区域的外部，封闭母线垂直末段的正下方，内有封闭母线与大气的分界点，并不完全处在微正压装置和热风保养作用的范围内，如果该处进水了，则微正压装置吹扫无效，也符合当前现象。打开膨胀节后，发现密封圈下部瓷瓶有明显的结露迹象，同时现场可听到轻微的漏气声。经仔细检查，发现是封闭母线末端的密封圈边缘有一个极小的渗漏点，从漏点处有热气向外漏出。经现场分析，由于前段时间天气潮湿，恰好微正压装置当时因设备异常停运，封闭母线内部进入了部分潮气，投入热风吹扫后，封母内部空气温度上升，吸潮能力增加，湿度上升，这时由于密封垫处存在漏点，有压力的热风带着潮气从此处渗出，带潮气的热风吹到温度较低的瓷瓶上发生冷凝和结露，在瓷瓶表面造成导电回路，导致测量出的发电机绝缘值较低。发生凝露的地方虽然也有少量压缩气吹扫，但由于周边空间较宽敞，压缩气渗出后压力减少，造成该处吹扫力度较小，较长时间无法恢复。现场用抹布擦干并用热风短时吹扫后绝缘即有明显上升。
由此可见，封闭母线末端与外界相通的结合面也存在泄漏的风险，且该处位置隐蔽，既可成为潮气的渗入点，又会在热风吹扫时在此处形成凝露，造成绝缘不升反降。因此定期对封母末端进行渗漏检查是十分必要的。
4.压缩空气进气阀故障
某台机组长期存在发电机定子绝缘偏低的现象，虽然处于合格值，但相对其他机组整体数值明显偏低，且吹扫和加热几乎没有效果。根据上述经验开展多处排查，不见明显异常。后经技术人员长期观察发现，当投用电加热时，压缩空气进气管道上压力表显示较高，在排除了表计和控制回路的因素后，认为是加热回路进气电磁阀存在异常。停运压缩气并对电磁阀进行解体检查，发现电磁阀的阀芯内部阀门芯处有橡胶材质，在热风作用下已发生严重硬化，无论电磁阀线圈的衔铁如何动作，它都处于同一状态，且正好处于使门芯截止的状态。即无论外部的状态信号如何显示，该电磁阀实际上都处于关闭的状态。再对微正压状态的进气电磁阀检查，也有老化、开启不灵敏的情况，造成封闭母线内充气不正常，由此也解释了绝缘偏低、加热无效的原因。现场同时也发现，由于现场对微正压装置不够重视，巡视和维护力度不够，封闭母线的内部压力表已损坏了较长时间，没有数据显示，因此无法从外部参数上判断电磁阀是否正常启闭，没有及早发现封闭母线内进气不正常的缺陷，最终影响到了发电机的绝缘。
5.结论
引发发电机绝缘偏低的因素很多，大多来自封闭母线和内冷水回路等辅助设备的异常，而生产现场普遍存在对辅助设备重视不够的情况，造成相关问题长期存在，得不到彻底解决。发现发电机绝缘下降时，应认真总结规律，根据规律和现象分析可能的原因并进行验证，以便找到真实原因并加以解决。
参考文献：
[1]郭凤萍. 发电机绝缘电阻吸收比偏低的原因分析.武汉钢电股份有限公司，2007
论文作者:朱建
论文发表刊物:《电力设备》2019年第11期
论文发表时间:2019/10/16
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