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汽轮发电机定子绝缘测量方法解析

作者: 发布时间:2020-01-19 09:49:05 阅读: 56 次

 

关键词:

汽轮发电机;定子绕组;绝缘电阻;吸收比;水内冷;空冷;汇水管;极化指数

 

前言:

汽轮发电机的定子绕组绝缘电阻的测量能有效地发现定子绕组的整体缺陷和定子线圈端部等部分的局部缺陷。根据其测量的阻值和吸收比的变化来检查和判断发电机绝缘状态,是保证机组安全稳定运行的重要手段。目前我国电网内运行的汽轮发电机大致可以分为两类:一种是容量相对较小的空冷型机组,另外一种是水内冷型的大型发电机组。由于水内冷型机组受到水回路的影响非常大,用普通摇表测量得出的数据分散性很大,甚至出现绝缘电阻值和吸收比为负的问题,并由此导致无法正确判断发电机绝缘状况而严重影响机组的开机速度。本人现将自己在历年的工作中对发电机定子绝缘电阻进行测量时所遇到的问题和解决办法与大家一起进行分析和探讨。

 

一、小型空气冷却汽轮发电机定子绕组的测量

选择兆欧表的试验电压应根据定子绕组额定电压以及绕组的绝缘状态选择,特别对于低压或受潮严重的电机尤为重要。测量绝缘电阻通常采用的试验电压为5005000V(国外有5000V电压等级),当绝缘良好和干燥状态下,绝缘电阻值与试验电压大小关系不大。空冷机组一般用普通的兆欧表测量就可以满足要求,一般兆欧表的电压为2500V,输出电流为3mA,正常情况下基本能满足测量要求,但当发电机绝缘受潮时,绝缘电阻下降后,兆欧表不能满足现场要求,测量时兆欧表的出口电压会下降,测得的绝缘电阻和吸收比可能为负值,而且每次测量的绝缘电阻值也不稳定。遇到这种情况时,我们就需要选用一只大容量的兆欧表来测量判定其阻值,并且还需要处理好受潮部分的缺陷。发电机受潮大体可分为整体受潮和局部受潮,现分别将这两种情况的一些应对措施简单介绍一下。

1、发电机整体受潮缺陷

当发电机处于停机状态时,由于停机后,发电机本体温度会降低,其绝缘受外界环境的影响很大,特别受湿度的影响更明显,因此在阴雨天气时,空气中的潮气很容易被吸附进去,这就会导致发电机整体受潮,绝缘水平急剧下降。为此一般情况下,当发电机转为检修状态时,一定要投入温度加热器,如果没有加热器,可以在发电机冷风室加入一定数量的红外线灯泡,而且冷风室门尽量不要敞开,保持冷风室湿度在50%左右,这样维持35个小时,绝缘基本能够恢复。

2、发电机局部受潮缺陷

发电机局部受潮缺陷一般发生在发电机在外部。例如一台50MW空冷发电机出口线部分的环氧树脂板,其受潮几率很大,另外引出线部分的支持瓷瓶,也有可能因为受潮或灰尘较多使得绝缘下降。当遇到这样的问题时,可以先将表面的灰尘擦拭干净,再用一只电吹风对其加热,这样可以使其表面的潮气快速挥发掉,绝缘电阻很快会上升,效果也比较明显。

 

二、水内冷型发电机绝缘电阻的测量

1、水内冷型发电机定子绕组绝缘电阻的测量原理。

采用水内冷发电电机组,在进行通水情况下的绝缘电阻测量时,如果用普通的兆欧表测量,由于汇水管接地,会分流一部分电流,这时测量的绝缘电阻并非是真实的绝缘电阻值,而是线圈主绝缘与水回路电阻的并联值。这一点可以从图一很好的反应出来

 图片1.png图片2.png

图一                     图二

 

RX为定子对地绝缘电阻;RY为定子绝缘对引、汇水管的电阻;RH为引、汇水管对地电阻

从图一可知,由于水回路电阻的分流作用,如果冷却水的电导率超标,水回路电阻RY变小,流经Rx的电流被Ry分流增加,这时普通兆欧表必然无法正确测得真实的绝缘电阻值。因此,大型水内冷性发电机组的定子绝缘电阻必须采用专用的兆欧表进行测量,其原理如图二所示。

从图二可知,流过水回路RY的电流Iy没有计入检流计Ij中,流经Rx定子主绝缘电流Ix有一部分流进了检流计Ij,另一部分通过引、汇水管Ih分流了,因此检流计Ij由于RH的分流作用,也不能完全反应定子主绝缘的真实值。但是如果能保证引、汇水管对地绝缘RH值足够大,分流的电流Ih非常小,Ij就越能反应定子绝缘的真实值。

 

2、影响定子绝缘测量精度的主要因素

1)外围设备对的定子绝缘精度的影响

由于大型发电机组多采用发、变组单元接线,中间无断路分断,对发电机的断引很困难,因此只能测量连同外围设备的整体绝缘,那么这些外围设备如封闭母线、主变、厂用变、励磁变等设备的绝缘状态对发电机绝缘的测量会产生重要影响。

2)冷却水电导率对定子绝缘测量精度的影响

当电导率超过规定,水回路电阻RY不能满足要求,这时专用兆欧表的容量也就无法满足,因此电力预防性试验规程规定,发电机定子冷却水电导率为0.15μs/cm,更大不能超过0.2 μs/cm,这样水回路电阻RY基本能大于100KΩ,一般水内冷专用兆欧表在2500V电压下,基本能满足要求。

3)引、汇水管对地绝缘电阻RH对定子绝缘精度的影响。

从图二可知,RH越大,检流计微安表上电流Ij越接近Ix,从而越能反应主绝缘的真实值,RH主要由环管支架的绝缘电阻、绝缘法兰的电阻和装环管上的温度传感器的对地绝缘电阻三部分组成,因此处理好这三部分的绝缘,对测量主绝缘的精度会提高很多。

 

小结:绝缘电阻测量作为评价发电机定子绕组绝缘状态的依据已有半个多世纪的时间,由于方法有效而经常被用于绝缘受潮、油污或存有缺陷的诊断。但由于国内外标准中关于绝缘电阻更低允许值的规定相差较大,且不同温度下绝缘电阻换算关系式不同,现场工程技术人员进行此工作时常会遇到一些麻烦。此外,绝缘电阻与温度有较大关系,但有些标准中在规定更低允许绝缘电阻值时对于温度没有明确规定,如用接近工作温度、热状态或温升试验后等,则所测绝缘电阻值必然存在差异。

  鉴于极化指数对判断定子绝缘干燥程度的有效性,在国内已具备相应仪器制造能力的条件下,建议应以极化指数代替常用的吸收比的测量。

 

 

参考文献:

1] GB5051091 电气装置安装工程电气设备交接试验标准[S].

2] GB856488水轮发电机组安装技术规范[S].

3] DLT5961996.电力设备预防性试验规程[S].

4] 陈化钢.电气设备预防性试验方法.北京.水利电力出版社.1999.4  

5] 朱匡宇.电力设备预防性试验规程讲座.1999