1000MW水氢氢发电机汇水管极化电势原因分析及处理

1000MW水氢氢发电机汇水管极化电势原因分析及处理摘要：1000MW水氢氢发电机在检修、安装、停运长时间后，会遇到汇水管存在极化电势的问题，影响测发电机的主绝缘，针对此问题本文展开了分析，提出相对应的处理措施。关键词：发电机；主绝缘；汇水管；极化电势；水摇表发电机在检修、安装、停运长时间后，开机前都要测发电机的主绝缘，确保发电机的一次主设备绝缘良好，但会因汇水管存在极化电势，无法测发电机主绝缘，影响到机组正常开机，带来经济损失。本文介绍KD2678B绝缘特性测试仪测发电机主绝缘时，遇到的问题与分析，提出相对应的处理措施。一、水摇表的原理及测试方法该公司的水摇表为KD2678B绝缘特性测试仪，采用AC/DC变换技术，将AC220V电压整流后升压至DC5000V作试验电压源，加载发电机绕组与机座间，绕组对汇水管间的电流，被汇水管端接入表计屏蔽，绕组对机座间的电流流入表内，根据这个电流的大小，指示出发电机绕组的绝缘值，由于汇水管屏蔽端口的电位是跟随机座的电位，保证了汇水管与机座间的电位差为零，这样就使得汇水管端口至机座间电流流过，消除了泄漏电流，保证绝缘测试的准确。该测试仪使用低压端等电位大电流屏蔽的专利技术，搭配专用同轴双芯汇水管屏蔽测试线，解决汇水管存在极化电势的影响。为了保证测量的准确性与测试仪安全，用水摇表测试之前，需先将汇水管法兰盘上、下连接线解开，用专用汇水管导线将所有汇水管支路短连，引致仪表汇水管屏蔽端，再用万用表测量水阻Ry≥100kΩ(500kV),Rh≥3kΩ，汇水管对地电压<200mV。测试中，水内冷发电机电气等效图如下图示意：

根据发电机汇水管的设计，汇水管与发电机座绝缘，在不通定冷水情况下，主要包括定冷水进出水法兰绝缘、定子线棒与汇水管之间的绝缘、测温元件与汇水管之间的绝缘（在用水摇表测量主绝缘时，测温元件一般为正常运行状态）。在通定冷水的情况下，则在不通定冷水情况下增加了各支路水阻的绝缘，由于定冷水的水质要求严格，汇水管对机座的绝缘阻值会远大于水阻的绝缘值。降低电导率是提高水阻绝缘值重要方法，可在定冷水进水处增加离子交换器。二、发电机汇水管存在极化电势及处理极化电势主要是由于定冷水流经进出水管法兰绝缘时，在绝缘的两端产生的。只要绕组通有定冷水，则就有可能产生极化电势。由于测发电机主绝缘是在定冷水通水的情况下进行，故极化电势一般无法消除。产生极化电势的原因是多重的，包括设备材质、定冷水导电率、PH值、硬度、是否投入离子交换器等。极化电势的影响：当汇水管的极化电势较大，超过水摇表对极化电势补偿能力时，将影响水摇表测量发电机的主绝缘。极化电势属于电势源，每次测量极化电势的极性和大小不是固定不变的，根据经验总结其特点：1.万用表测量汇水管对基座有电压，且时正、时负，尤其是刚停机或做完耐压时较严重，通过水阻放电，对测试影响大，消除时间长。2.万用表测量汇水管水阻，正反不一致。3.同向使测试值变小。4.反向使测试值变大，甚至超量程。极化电势一般处理方案：1.进行化验发电机定冷水质，包括导电率、PH值等，是否符合制造厂家规定的水质要求，如有不符合项，需对定冷水进行换水，换水后进行注水排空，启定冷水泵打内循环，同时投入离子交换器。2.汇水管接地充分放电。3.所有测温元件并联接地。4.复测汇水管绝缘。5.连续测量间隔大于10分钟，测量间隙放电。三、实际案例某电厂在首次启动#2机的时候，测#2发电机主绝缘时遇到以下现象：1.汇水管对地电势较大并且跳动，用万用表测量在900mV至1400mV之间跳动。2.水摇表无法测量，还没有启动高压时，测试仪指针大幅摆动，无法消除汇水管对地电势，仪表一直报警。3.发电机的主绝缘做耐压试验合格。初步分析发电机汇水管存在极化电势，现场处理方法如下：1.进行化验发电机定冷水质，包括导电率、PH值、硬度等。2.对发电机定冷水换水:定冷水系统放完水后,再注水排空并启动定冷水泵打循环，同时投入离子交换器。3.对汇水管接地放电。经过以上的方法，特别是对发电机的定冷水进行换水后，汇水管对地电势有下降的趋势，但仍不能消除，用水摇表测量时，表计一直报警，仍不能测量。此时发电机定冷水已换了三遍，时间已过了20小时，水质已经完全符合制造厂的要求。开机的时间越来越紧迫，由于发电机测不了绝缘，严重影响到机组开机。初步分析发电机汇水管测温元件为铂热电阻，应该是不带有电压的。对测量数据分析：汇水管对地电势正反向一直都有900mV至1400mV之间摆动，接地放电后，仍然保持电压，不符合极化电势的规律（通水情况下，正向测量无穷大，反向测量0。），可以排除极化电势的影响。现场采取措施：1.换内冷水的水质已符合制造厂的要求。2.测汇水管与机座的绝缘电阻≥30kΩ。3.测汇水管与绕组的绝缘电阻≥100kΩ。最后排查发电机测温元件是否有问题，会不会导致发电机汇水管带电。经过测量发电机汇水管所有的测温元件，都有900mV～1400mV之间摆动，与#1机对比，这是相同的现象，但与汇水管的电压900mV～1400mV之间摆动一致。由此判断汇水管的电压是由测温元件传导的。通过排查法，结合#2发电机的测温元件分析，发现有二个测点已变成坏点。通过拆除此二个测点的引接线，再测量汇水管对地的电压，已经下降到100mV，与#1机的汇水管对地电压数值相同，恢复正常水平。因为汇水管对地存在一定的极化电势，是无法避免的。发电机测温元件变坏点，可能做发电机主绝缘耐压试验时，因该二个测点接地不良，造成击穿。重新用水摇表测量#2发电机主绝缘（包括发电机出线部分、PT、励磁变高压侧等）：260MΩ，吸收比：1.6，极化指数：2.5，发电机主绝缘合格。四、结论发电机汇水管对地的电压降会影响发电机测绝缘工作，当汇水管对地的电压大于200mV时，应检查定冷水管进出水法兰安装情况，是否脏污，确定各测汇水管水温元件正常，绝缘合格；再进行对发电机内冷水进行换水质合格除盐水，以消除极化电势对发电机的影响，如果还不能排除，则要重点对测温元件的泄漏电流、传导电压进行排查处理，正常情况下，一般汇水管对地的电压会小于100mV。排查完后，可使用水摇表进行测量