350MW发电机定子绕组直流泄漏电流不平衡查找及原因分析

350MW发电机定子绕组直流泄漏电流不平衡查找及原因分析

徐展锋

广州粤能电力科技开发有限公司

摘要：针对某电厂350ＭＷ发电机先后2次发生绕组直流泄漏电流不平衡问题，通过测试三相定子绕组绝缘电阻、吸收比以及定子绕组在不同直流耐压下的泄漏电流，发现2次都是由定子泄漏电流偏大引起的，机组于第2次检修时更换了12、30、31号槽下层绕组和11、28、34号层槽上层绕组，并重新对绕组端部进行加固处理。通过本次机组A级检修，彻底消除了该机三相定子绕组泄漏电流不平衡的缺陷，满足ＤＬ／Ｔ596—1996《电力设备预防性试验规程》要求。

关键词：350ＭＷ发电机；泄漏电流；超标

如果发电机绕组泄漏电流不平衡，就会造成端部绝缘缺陷，导致绕组端部放电击穿。发电厂发电机模型QFSN-350-2,操作系统运行在2011年12月,2015年和2017年先后两个绕组直流泄漏电流在大修期间,这种不平衡,通过测试三相定子绕组绝缘电阻,吸收比率(R60/R15)和定子绕组的漏电流在不同直流耐压,终于在2017年维护水平完全解决了这个问题。本文介绍了这一缺陷的两种处理方法，为同类发电机处理类似缺陷提供参考。

1B级检修泄漏电流不平衡查找及处理

2015年8月，在机组B级检修时，发现在额定电压2.5倍时，定子绕组三相漏电流差达到862%。(标准是100%)。经过现场处理后，发电机定子泄漏电流和直流耐压试验偏差仍不合格，即缺陷不能真正消除。经过研究，计划在A机组下次检修时将缺陷完全消除。

1.12015年机组B级检修前试验数据

在2015年8月机组进行B级检修，在修前进行三相定子绕组绝缘电阻和泄漏电流及直流耐压试验，额定电压Ｕｎ＝20ｋＶ，定子绕组绝缘电阻Ｒ60（60S）与Ｒ15（15S）的比值分别为3.７1ＧΩ／2.04ＧΩ（比值1.81）、4.19ＧΩ／1.39ＧΩ（比值3.01）、5.09ＧΩ／2.04ＧΩ（比值2.49），可以看出，三相定子绕组绝缘电阻（Ｒ60、Ｒ15）和吸收比均满足ＤＬ／Ｔ596—1996《电力设备预防性试验规程》要求。

2015年8月为B类机器,之前修复三相定子绕组绝缘电阻、泄漏电流和直流耐压试验,额定电压Ｕｎ＝20ｋＶ，定子绕组绝缘电阻Ｒ60（60S）与Ｒ15（15S）的比值分别为3.７1ＧΩ／2.04ＧΩ（比值1.81）、4.19ＧΩ／1.39ＧΩ（比值3.01）、5.09ＧΩ／2.04ＧΩ（比值2.49），可以看出，三相定子绕组绝缘电阻（Ｒ60、Ｒ15）和吸收比均满足ＤＬ／Ｔ596—1996《电力设备预防性试验规程》要求。B级检修前定子绕组在不同直流耐压下的泄漏电流见表1.

表1B级检修前定子绕组在不同

直流耐压下的泄漏电流μA

由表1可以看出，B相定子绕组泄漏电流偏大，定子绕组泄漏电流不平衡达到了７93％，不满足ＤＬ／Ｔ596—1996的要求。

1.22015年机组B级检修B相泄漏电流偏大查找

通过清洗端子、表面电位测试、可疑夹钳去除、紫外成像、冲击法和卤素气体检测等方法，找出了可能的故障原因。最后，采用定子绕组半分割的方法，最终找出原因。

A.确定查找所使用的仪器：首先将发电机定子管状导体里的水在干燥的压缩空气环境下吹干,然后用普通型号的直流耐压试验装置,为该机器三相定子绕组直流耐压试验,由试验结果发现,三相定子绕组漏电流的值和在水的情况下测试数据基本上都是相同的,所以设备可以采用B相定子绕组漏电流大找工作。

B.排除引出线、中性点套管：为了排除引出线和中性点套管存在缺陷，影响到B相定子绕组泄漏电流偏大，在拆掉引出线后再和性点套管相连接，对B相定子绕组进行了泄漏电流和直流耐压试验，试验结果，在试验电压40ｋＶ下，泄漏电流在280～320μA摆动，表明引出线和中性点套管对B相定子绕组泄漏电流偏大无影响。

ｃ.绕组分割：首先将B相绕组将两个并联之路分开，即22号槽上至30号槽上层和3号槽上至49号槽上层实心导线分割（焊）开，分别进行定子绕组泄漏电流和直流耐压。通过试验发现，在试验电压在30ｋＶ时，22号槽上至30号槽上之间绕组的泄漏电流最大为4μA；而3号槽上至49号槽上层之间绕组的泄漏电流达到100μA，说明影响B相绕组泄漏电流部位在3号槽上至49号槽上层绕组之间。

为了进一步查找B相定子绕组泄漏电流偏大部位，将3号槽上至49号槽上层绕组分两组，并按照“二分之一分割法”将实心导线焊（割）开，分别进行定子绕组的泄漏电流和直流耐压试验，然后通过试验结果来判断在哪两个槽之间，按照该分割法将实心导线割开，再进行定子绕组的泄漏电流和直流耐压试验，通过试验结果来判断在哪两个槽之间，以此类推。最后，通过对28号槽下和29号槽下定子绕组的泄漏电流和直流耐压试验结果的对比，在试验电压20ｋＶ下，28号槽下层绕组的泄漏电流在1μA，而29号槽下层绕组的泄漏电流就达到了21μA，29号槽下层绕组的泄漏电流是28号槽下层绕组的21倍，由此判断影响B相泄流电流偏大位置就是29号槽下层绕组。

为了进一步发现B相定子绕组泄漏电流偏大部位，将3号槽上至49号槽上层绕组分两组,并按照“1/2分割法”将实心线焊切割开,分别为定子绕组的漏电流和直流耐压测试,从测试结果,判断在哪两个槽之间,按照该分割法将实心导线割开，再进行定子绕组的泄漏电流和直流耐压试验，通过试验结果来判断在哪两个槽之间，以此类推。通过对28号槽下和29号槽下定子绕组的泄漏电流和直流耐压试验结果的对比，在试验电压20ｋＶ下，28号槽下层绕组的泄漏电流在1μA，而29号槽下层绕组的泄漏电流就达到了21μA，29号槽下层绕组的泄漏电流是28号槽下层绕组的21倍，由此判断影响B相泄流电流偏大位置就是29号槽下层绕组。

ｄ.留在槽内的绕组泄漏电流和直流耐压试验：抬出29号槽下层绕组后，对留在槽内的B定子绕组进行交流耐压试验，交流试验电压为34.4ｋＶ，时间为1ｍｉｎ，通过。然后对留在槽内的三相定子绕组施加不同倍数的额定电压，测得不同直流耐压下的泄漏电流，见表2。

表2绕组分割法测得的定子绕组在不同直流耐压下的泄漏电流μA

通过表2可以看出，试验电压为30ｋＶ（1.5Ｕｎ）时，B相绕组泄漏电流达到160μA，B相绕组的泄漏电流是A泄绕组漏电流的3.2７倍，是Ｃ相泄漏电流的5.52倍，这说明留在槽内的B相定子绕组绝仍然存在缺陷，但由于检修工期、供热等方面原因，未再进行下一步查找。

1.32015年机组B级检修处理结果

在本次查找B相绕组泄流电流偏大过程中，认为29号槽下层绕组是影响B相绕组泄流电流偏大绕组，于是将29号下层绕组进行更换，并按照定子绕组下线和加固工艺，对抬出的绕组重新下线、焊接、连接绝缘引水管、包扎手包绝缘、扣云母盒，端部绑扎、烘干固化、端部绕组表面喷漆等。处理后对该机组三相定子绕组绝缘电阻和泄漏电流及直流耐压试验，试验结果，在三相定子绕组绝缘电阻绝缘和吸收比合格情况下，三相定子绕组的泄漏电流仍然不平衡，B相绕组的泄漏电流与修前相比没有变化。由此得出，在本次查找B相定子绕组的泄漏电流偏大过程中，未消除B相定子绕组的泄漏电流偏大的缺陷，应在A组下次大修时处理。

2A级检修泄漏电流不平衡查找及处理

2017年8月，经过两年的运营，进行了大维修。根据固定式线圈的漏电电流与维修前额定电压的2.5倍直流内压实验，三相线圈的放电电流相差38倍。

2.1201７年机组A级检修前试验数据

在201７年8月机组进行A级检修，在A级检修前进行定子绕组绝缘电阻和泄漏电流及直流耐压试验，三相定子绕组绝缘电阻Ｒ60／Ｒ15分别为2.７3ＧΩ／4.54ＧΩ（比值1.66），2.96ＧΩ／1.38ＧΩ（比值2.13），1.22ＧΩ／0.７9ＧΩ（比值1.54）。A级检修前定子绕组在不同直流耐压下的泄漏电流见表3。

表3A级检修前定子绕组在不同

直流耐压下的泄漏电流μA

通过表3可以看出，除上次未处理好的B相定子绕组的泄漏电流偏大外，又发现了A相定子绕组

的泄漏电流也偏大。

2.2201７年机组A级检修B相泄漏电流偏大查找

考虑到2015年B级整备经验，固定钢丝即使不加水也可以使用“二分之一”的方法。但检索方法与最后的检索方法有所不同:拆除后的所有A与B之间的绝缘管线，焊接时单线与水，低接头绝缘处理权硅胶带开口使用，去除绝缘软管，阻断水中空导体的接线，这样将固定子圈和外部线路切断水，排除固定子圈受漏电影响。按照定子绕组的接线图，将B相定子绕组分为2个分支（双Ｙ）：第1个分支为3号槽上至49号槽上；第2个分支为30号槽上至22号槽上。

A.首先对B相定子绕组第2分支30号槽上至22号槽上绕组进行定子绕组泄漏电流和直流耐压试验。在试验电压50ｋＶ下，泄漏电流为1７5μA，说明B相绕组泄流电流偏大部位不在第2分支30号槽上至22号槽上之间。

B.然后对B相定子绕组第一分支3号槽上至49号槽上绕组进行定子绕组泄漏电流和直流耐压，试验结果，当试验电压加到50ｋＶ时，泄漏电流已大到７11μA，当试验电压加到60ｋＶ时，发生定子绕组发生了放电现象。由此判断，影响B相泄漏电流值偏大的位置，应在3号槽上至49号槽上之间。

ｃ.为了进一步查找B相泄漏电流值偏大的位置和槽号，将第1分支3号槽上至49号槽上定子绕组分成2组：其中1组为（3号槽上至53号槽上）；2组为（31号槽下至2７号槽下），对两组绕组分别进行定子绕组泄漏电流和直流耐压，其中一组试验结果，在试验电压50ｋＶ下，泄漏电流为206μA，说明B相绕组泄流电流偏大部位不在3号槽上至53号槽上之间。

ｄ.测量2组31号槽下至2７号槽下的9根绕组的绝缘电阻，其绝缘电阻为零，将31号槽下至2７号槽下所有联接的实心导线焊开，测量30号下槽绕组的绝缘电阻值为零，而其他槽绕组的绝缘电阻值都在2500ＭΩ以上，由此判断，影响B相泄漏电流偏大部位应是30号槽下层绕组。

ｅ.为了进一步验证30号下槽绕组是影响B相泄漏电流值偏大槽号，将30号下槽绕组抬出，分别对剩下的两组（31号槽下至2７号槽下）8根和一组（3号槽上至53号槽上）9根定子绕组泄漏电流和直流耐压进行试验，试验结果表明，在试验电压50ｋＶ下，泄漏电流为140μA，泄漏电流值与查找过程中泄漏电流值相比，没有明显变化。由此确定影响B相泄漏电流值偏大的部位就是30号槽下层绕组。 2.3201７年机组A级检修A相泄漏电流偏大查找 对于A相定子绕组泄漏电流偏大的查找方法与B相绕组的查找方法相同，也是采用绕组“二分之一分割法”进行查找,根据该方法,，最后确定,A相13下、34上、12下号槽的绕组为缺陷绕组。为了进一步确定在哪个绕组中，将焊开13下、34上、12下号槽绕组的实心导并联环，分别对三根绕组进行不同直流耐压下的泄漏电流测试，试验结果见表4。

由表4可见，13号槽下绕组在试验电压50ｋＶ

（2.5Ｕｎ）时，泄漏电流为23μA，而34号槽上和12号槽下绕组在试验电压50ｋＶ下，泄漏电流值分别是13号槽下绕组泄漏电流的13.30倍和15.04倍，可见，引起A相绕组泄漏电流偏大部位就是34号槽上层和12号槽下层2个绕组。

表4A相定子绕组在不同直流耐压下的泄漏电流μA

2.4更换新绕组的直流电压和泄漏电流试验

由于槽内仅剩一个绕组就需要进行漏电流和直流耐压测试，因此漏电流和测试电压没有标准。在槽内的单绕组漏泄电流值(已排除水回路的影响)是多少范围，决定了绕组是否合格。对6个新绕组在孔外进行了漏电流和直流耐压试验。试验结果表明，当试验电压为60kV时，新绕组的泄漏电流约为12a。研究结果可作为储罐内单绕组漏电电流和直流耐压试验的参考。在发现和处理B、A相位定子绕组泄漏电流较大的过程中，更换了12、30、31号槽的下绕组和11、28、34号槽的上绕组，并重新加强了绕组端部。然后进行了三相定子绕组的绝缘电阻、泄漏电流和直流耐压试验。试验结果表明，三相定子绕组的绝缘电阻和吸收率是合格的。在50kV试验电压下，三相定子绕组泄漏电流平衡，泄漏电流值小于10a，满足DL/T596-1996的要求。通过机组A级检修，彻底消除了电机三相定子绕组不平衡泄漏电流的缺陷。

3定子绕组泄漏电流偏差大原因分析

据30号槽下卷线的绝缘解体过程，端部卷线R的绝缘层松散且间隙多。根据固定子线组的直流耐压试验结果的原因是大型发电机定子绕组泄漏电流偏差绕组端部生产过程中,为了最后的绝缘(R的角落是不容易绝缘包扎)包扎不实,固化不好及防晕层施工工艺技术的原因,结合结构的绕组端R采用强度相对集中,测试电压,绕组端阻力低的采用高强度抵抗过渡段(金晕层局部放电,放电表面,表面放电发展在某种程度上,弯弯曲曲的低币防醉的人沿着向表面的绕组电流增加,在这一过程中,性能的直流耐压试验泄露直流电流增加,随着电压的增加,泄漏电流测试是继续增大。发电机内的氢气如果湿度过高，端部绝缘就会有缺陷，无法承受较大的泄漏电流，最终导致电线端部放电破坏。

结束语

两次寻找发电机定子绕组泄漏电流偏差大的处理过程中，为了准确找出发电机定子绕组在冷水中泄漏电流偏差最大、消除缺陷，应注意以下问题:搜索过程中，冷水在发电机定子绕组绝缘电阻和吸收率的测量中，不能真实反映发电机定子绕组绝缘的状态(水回路和水质的影响等)。如条件允许，应尽量拆除发电机的绝缘导流管，将空心导体吹干，以消除内部冷水对定子绕组泄漏电流测试数据的影响。同时要注意环境温度和条件对试验结果的影响。检测到定子绕组直流泄漏电流的部分后，对留在槽内的相位绕组的单绕组进行泄漏电流和直流耐压试验，泄漏电流不得大于20a;在二次发现定子绕组泄漏电流不平衡的过程中，在定子绕组不接水的情况下，利用干燥的压缩空气将水吹干在定子空心导体的记忆中是可行的。

参考文献：

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