用表面电位法寻找发电机线圈端部的缺陷

1、用表面电位法寻找发电机线圈端部的缺陷摘 要 正规的预防性试验，一般很难发现发电机定子线圈端部绝 缘的缺陷。直接加压表面电位法试验能有效地找出定子线圈的端部绝缘缺陷。本文从机理试 验方法、注意事项等方面阐明表面电位法，并以水内冷汽轮发电机为例说明。 关键词 表面电位；线圈端部；绝缘缺陷1 前言    发电机线圈端部绝缘缺陷如未能及时发现而任其发展就会酿成大事故。国产200MW和300MW发 电机多次发生定子线圈端部事故或障碍。例如，某热电厂11号机的相间短路事故，该发电机 于 1989年出厂投运后，因B相引线接头长期渗水，导致该处绝缘强度不断降低，终于在1992年3

2、 月26日被击穿短路。B相引线被烧熔，除5股实心导线外，其余导线均被烧断，水接头也被烧 坏 ，A相引线的实心导线烧断17股。又如某发电厂5号发电机，1991年投运，1992年4月16日发 生相间短路事故。原因是第37槽线棒鼻端与第28槽线棒的渐开线末端绝缘劣化破坏，表面电 位不断升高，形成相间击穿。类似上述事故端部绝缘缺陷，如能及早发现，事故是可以避免 的。    这里介绍行之有效的表面电位法，它能及时发现发电机定子线圈端部绝缘存在缺陷的部位和 性质，以便及时处理，消除缺陷，保证安全运行。2 线圈端部绝缘表面电位测量法2.1 表面电位易升高的部位 

3、60;  发电机线圈端部的联结部位、引线、过渡引线等处的手包绝缘以及与模压绝缘的搭接处的绝 缘，由于制造或检修质量不良，引起绝缘不断劣化，表面电位随之升高的部位。2.2 正加压表面电位法    此法是在定子线圈的导线上施加一定的直流电压，测量线圈端部绝缘的表面电位。根据测出 数值的大小，以判断绝缘强度的现状。正加压表面电位法的测试触头的原理接线如图1。图1 正加压电位法测试触头的原理接线图2.3 表面电位法判别绝缘的机理    图1中，静电电压表用于测量电位较高时的读数，直流微安表用于测量几十伏至几百伏之间 的读数。现以检测

4、水内冷定子线圈端部冷却水接头部位绝缘的表面电位为例加以说明，见图 2。直流高压加在导线上，在线圈端部绝缘的表面进行测式，其等效电路如图3。1-测试表面 2-绝缘引水管图2 正加压电位法测试部位示意图S-被试表面，Ry-引水管电阻，R2-主绝缘体积电阻，Rf1-防晕层高阻段表面电阻，Rf2-主绝缘端部表面电阻，Rw-手包绝缘与横压绝缘搭接处的体积电阻图3 冷却水接头表面电位测试等效电路图    测试前先将待检查部位编号，包括端部绝缘盒的两侧，引线的手包绝缘与模压绝缘的搭接处 以及其它可疑的部位。测量时用0.01厚的铝箔或锡箔包在被试表面的外侧，金属箔 要贴紧，不允许

5、存在大面积的气隙。线圈根部的形状不规则，金属箔不容易贴紧，可用少量 凡士林涂敷。因主绝缘的体积电阻R2Rf1、Rf2，因此测试回路可简化为图4。从图4看出 ，Ry的大小，对于测量结果没有影响，但如Ry  太小且又受试验设备的容量所限，则有可能加不上电压。一般来说，只要内冷水的 导电率能满足耐压的要求即可。测试结果反映了Rw对Rf1、Rf2和RV、R回路的比值关系。当Rf1、Rf2和RV、R一定值时，S对地 电位越小则RW越大，反之亦然。RW即手包绝缘与模压绝缘搭接处的体积电阻，故电位的 大小，能直接反映出该处手包绝缘强度的现状。R微安表串联电阻，Rv静电电压表内阻图4 测试等效简化电

6、路2.4 正加压表面电位测试所需设备    发电机直流耐压试验装置一套，07.5/30kV静电电压表一只，带金属探针的绝缘杆一 根 ，其内部串有多个电阻元件，电阻总值100M，容量12W，即图2和图4的R，称之为保护 电阻，以及精度0.5级、0100/150的直流微安表一只。当发电机泄漏电流太大时，保 护电阻起保护微安表的作用。绝缘测试杆有不少于1m的安全长度。2.5 正加压电位法的测试方法及注意事项    定子线圈在水压试验后通过的条件下试验，水质应合格，即开启式冷水系统水的导电率不大 于5.0S/cm，独立密封冷水，系统水的导电率

7、不大于2.0S/cm。 在定子的水能完全吹净的条件下，也可不通水进行反加压法的测试 ，但实际上定子空心线圈内水份很难完全吹净，故一般仍用正加法，测试时必须注意安全， 应按高压带电作业进行。    绝缘缺陷处理后复试时，应等待绝缘充分干燥后才能进行有效测试。    对新机采用正加压表面电位法时，因Rf1、Rf2较小，从图4看出，将出现微安 表 回路中是否串联R，对测量结果基本没有影响。为了避开测试盲区，最好事先测定R f1和Rf2，如果它们小于100M，则可清扫绝缘表面以提高Rf1和Rf2 值。如仍不能大于100M，应重选参数，或改用反

8、向加压泄漏电流法。2.6 试验电压和判别标准    环氧粉云母绝缘电阻呈非线性，如所施电压太低，则表面电位区别不大收不到效果；但若所 施电压太高，由于测试时间较长，会加速绝缘老化，故宜选用定子额定值作为直流试验电压 ，因为它低于运行电压的峰值，破坏性小。许多试验证明，0.9倍额定电压值已能有效地检 测出绝缘的缺陷。    关于判别标准，即表面电位高于某一值则必须进一步检查绝缘，这要靠经验。某热电 厂200MW发电机的测试和处理表明，当直流试验电压20kV时，凡测值在1000V以上各点均有不 同程度的缺陷；3000V以上各点有较严重的缺

9、陷；800V以下一般认为良好。电力、机 械两工业部安全技字199486号文关于这方面有推荐值。3 正加压表面电位法测试实例    某发电厂6号发电机(QFSN-200-2)初步分析估计，绝缘缺陷应在AC相绕组端部。该厂对6号机 汽 励两侧绝缘盒的两端进行正向加压表面电位测试，结果汽轮机侧有两处电位达1.32kV，其余 均在1kV以下；励磁机侧有92处大于2kV，40处大于3kV。再用2.5kV兆欧表测两盒之间的绝缘 电阻，大部分有几百兆欧，估计高电位的形成可能是由于涤玻绳的绝缘性能不良，致使个别 有缺陷的绝缘盒的表面电位，通过涤玻绳而传导到其它绝缘盒。拆涂全部涤玻

10、绳后，再测试表面电位，则励侧只剩4点大于3kV即22号 、36号 、38号盒头部和48号盒根部，1点大于2kV即27号盒头部。根据测试结果，打开有缺 陷的绝缘盒，查出36、38号盒内环氧树脂填料有空洞，并有放电痕迹，形成了A、C相泄漏通 逍。通过数据分析还发现：a.绝缘盒的盒口接缝都向迎风面，致使盒内积存油污，显著降低 绝缘强度；b.环氧泥未填实，有的甚至不满半盒；c.环氧泥固化不好，个别盒有裂纹，其中 36、38号盒环氧泥有明显空洞和放电痕迹，26号锥形头表面有过热痕迹，且手包绝缘松弛， 用手挤压，油往外渗出；d.端部加固用的涤下级绳表面污脏，试验时看见有爬电现象。  &

11、#160; 查出缺陷并处理后，再作正加压电位测试，励端表面电位测试结果见表1。将表中的相应值 比较，证明表面电位法能有效地检出并清除定子线圈端部的绝缘缺陷。    上述例证是电位法用于投运多年的汽轮发电机，也适用于交接试验中的新发电机。如沙岭子 电厂4号发电机，1995年交接试验所作正向加压表面电位试验，发现并处理励磁机端8处大于 1kV电位，保证了新机投运安全。对水轮发电机亦行之有效，如云峰发电厂的1号发电机。4 反向加压泄漏电流法    此法更适用于新机交接试验，它有许多优点，试验设备的容量不要求太大，加压方便，数字 反映出绝缘状态的灵敏度高。泄漏电流法也涉及判别标准问题。某电厂的经验是：大于10 0A说明有较为严重的缺陷；大于30A则认为存在不同程度的薄弱环节。表1 励端表面电位测试值单位：kV