国产核级百万千瓦发电机交流耐压试验研究

1、国产核级百万千瓦发电机交流耐压试验研究 【摘 要】 发电机交流耐压试验是鉴定发电机绝缘强度的最严格、最有效和最直接的试验方法。本文通过对首台国产核级百万千瓦大型水内冷发电机交流耐压试验，就出现的问题进行了分析；介绍了此类型发电机交流耐压试验异常的处理方法；对交流耐压试验相关注意事项进行了探讨。 【关键词】 核级发电机 交流耐压 异常 高压电气设备绝缘试验，是安装阶段交接试验的重要内容。近年来，由于绝缘缺陷导致发电机故障的事件常有发生，对发电机进行预防性试验十分必要。交流耐压试验作为电气交接试验最后一项工序，可验证发电机主绝缘状况。另外，直流耐压试验与交流耐压试验互为补充，可更完整地检测发电机绝

2、缘缺陷。 1 岭澳二期发电机简介 岭澳二期发电机是采用alstom设计、东方电机制造生产的ta1100-78型百万千瓦级大型发电机，它是alstom公司在已批量制造的p4/n4系列发电机基础上，通过改进设计而成的大型四极半转速同步发电机，分三段式结构，汇水管死接地，焊接在两端端罩上；端罩与定子中段分开运输，现场焊接；绝缘引水管安装和绝缘处理在现场进行；定子出线与出线套管采用上下半过渡引线形式，现场钎焊连接。冷却方式是典型的水-氢-氢冷却方式。 为验证该发电机主绝缘状况，确保发电机安全投运，需对该发电机进行交流耐压试验。同时，为有效检验该发电机端部缺陷和间隙性缺陷，应对该发电机进行直流耐压及泄漏

3、电流试验。 2 岭澳二期3号发电机交流耐压试验准备 2.1 试验条件及状态 2.1.1 试验前直流耐压及泄漏电流试验合格 经过一系列反复抽真空、吹扫处理及对套管等部位进行清洁后，试验单位进行了发电机直流耐压及泄露电流试验（第一次试验时，各相泄漏电流差别较大，可能存在出线套管脏污或引出线和焊接处绝缘受潮等缺陷2或定子水路积水，后进行了针对性处理），主要数据见表1、2。可见，泄露电流一致性较好，泄漏电流较小，试验结果合格。 2.1.2 绝缘电阻及试验电压 由于该发电机汇流管死接地，定子绕组主绝缘的绝缘电阻值无法直接测量，所谓绝缘电阻，主要是绝缘引水管中的冷却水的水阻（降低电导率可得到更高的绝缘电阻

4、测试值），因此测量绝缘电阻对于判定是否可以进行交流耐压的意义并不大。另外，根据试验单位以往的经验，由于兆欧表容量的关系，无法加到2500v电压，且根据厂家相关程序文件，通水状态下进行交流耐压，耐压前后的绝缘电阻测量可以省略（therefore the insulation resistance measurement before and after the voltage test are omitted）。 综合分析，处理方式如下：现场测量1分钟每相的绝缘电阻并进行记录，但不作为判定可否进行下一步交流耐压的依据。 2.1.3 试验前发电机达到的状态 对定子绕组冷却水的要求：（1）水流量达到

5、运行工况，170t/h；（2）ph值应满足正常运行要求；（3）电导率 关于发电机电容量：发电机定子绕组每相对地电容理论值为0.397f；3号发电机出厂耐压试验是，49kv ac下的电容电流为5.1a，实际计算电容约为0.34f；试验单位据此选择合适的电抗器以进行补偿。 2.2 交流耐压试验验收标准 试验结果对照gb 50150-2006电气装置安装工程 电气设备交接试验标准1、dl/t596-1996电力设备预防性试验规程3及厂家相关技术规范及要求进行评定。具体标准如下：（1）对于定子绕组绝缘电阻及吸收比测量试验，要求三相绝缘电阻偏差不超过最小值的100%，吸收比不小于1.3；（2）试验电压为

6、39.2kv（2*un+1000）*80%），电压维持1分钟，期间无发现跳闸、放电等异常情况，则试验通过。 3 试验过程及数据分析 3.1 试验过程 定子绕组绝缘电阻测量试验步骤：（1）使用水内冷绝缘摇表施加直流电压（2500v），测出15秒、1分钟的绝缘电阻值，并计算其吸收比，必要时可以进行极化指数的测量及计算；（2）对发电机定子绕组的某相进行试验时，其它两相应短路接地；（3）在交流耐压试验前后各进行一次绝缘电阻测量试验。 定子绕组交流耐压试验步骤：（1）对发电机定子绕组的某相进行试验时，其它两相应短路接地；（2）完成试验接线并检查无误后，使用交流耐压试验装置先升压至较低的试验电压（23kv

7、），调节电抗器l，使试验回路达到并联谐振状态，后降压至零；（3）将试验电压从零升到试验电压39200v，整个升压过程缓慢平稳进行，并时刻观察有无异常情况的发生，当电压升至试验电压后，保持1分钟，无任何异常情况下降压，完成该相试验，并记录相关电流值；（4）其他两相试验按照上述步骤依次完成。 3.2 试验数据及分析 3.2.1 第一次耐压前定子绕组的绝缘电阻，吸收比测量（试验电压：dc2500v）（如表3） 3.2.2 第一次定子绕组交流耐压试验（试验电压：39.2kv）（如表4） 在对3号发电机c相绕组进行交流耐压时，当电压升到31.6kv时，在励端底部，疑似封母出线箱位置传出清脆放电声响，立即

8、断电检查，未发现异常，重新测量绝缘也无明显变化，怀疑接线松动或试验导线与地距离过近所致，重新检查接线确认无问题后再次升压，12kv时在同样位置又传出放电声响，断电检查封母出线箱、ct二次线接地、测振元件接地，均无异常，单独对试验设备空升至40kv也无异常。 随后，对a相进行交流耐压，在36.3kv时在同样的位置传出同样的放电声响，断电检查封母出线箱无异常，经仔细分析、排查，认为放电位置可能发生在发电机出线罩，打开后发现a、c相中性点侧两个压电式测振元件引线被击穿，如图1所示。 4 原因分析及应对措施 4.1 原因分析 3号发电机采用压电式测振元件，正常运行时引线屏蔽层接地（现场试验时也进行了接

9、地），处于低电位中，而绝缘盒表面固有电位较高，压电式测振元件引线屏蔽层与绝缘盒表面之间的电势差易引起放电。 4.2 采取措施 现场测振元件安装及引线布置均按厂家要求及在厂家指导下进行，但由于设计上采用压电式测振元件，正常运行时引线屏蔽层接地（现场试验时也进行了接地），使其处于低电位中，而绝缘盒表面电位较高，引线本身绝缘很弱，两者电势差击穿测振元件引线绝缘导致放电。查明放电原因后，决定将原先的压电式测振元件更换成光纤式，并对受损的绝缘盒、绝缘螺杆进行处理后，再次进行三相交流耐压试验。 5 最终试验 第二次耐压前定子绕组的绝缘电阻，吸收比测量（试验电压：dc2500v）：（如表5） 第二次定子绕组

10、交流耐压试验（试验电压：39.2kv）：（如表6） 耐压后定子绕组的绝缘电阻，吸收比测量（试验电压：dc2500v）：（如表7） 试验结论：岭澳核电站3号发电机交接试验第一次交流耐压试验未通过，经处理后第二次交流耐压试验结果符合标准要求，试验通过。 6 结论及建议 （1）大型电气设备试验前，应充分了解其内部设备、部件的绝缘结构，尤其对于内部设计和结构较为复杂的核级百万机组发电机，更应充分重视其设计特点和设计思路，有针对性的做好试验措施，确保设备安全和交接试验的顺利进行；（2）试验过程中若出现异常情况，应立即终止试验，并认真分析，查找原因，原因查明后方可进行下一步工作，尤其对于存在设备和人身安全风险的高电压交接试验，更应小心严谨，并保持质疑的态度；（3）发电机出线侧测振元件，不宜使用金属材料作为其导体，应由非金属导体材料构成更为合理，如光纤式测振元件，否则无法通过交流耐压交接试验。 参考文献：