水轮发电机定子绕组三相泄漏电流不平衡处理及分析

胡亚超，谭志龙

（云南电力技术有限责任公司，昆明 650217）

0 前言

在直流泄漏和直流耐压的试验过程中，可以从电压和电流的对应关系中观察绝缘状态，一般情况下，发电机泄漏电流偏大可以反映出定子绕组端部存在故障，但很难查找到定子绕组具体的绝缘缺陷部位，文献1指出采用发电机定子绕组端部表面电位试验，能准确的查找常规试验中不易发现的定子绕组端部的手包绝缘及绝缘盒等处的隐蔽性缺陷。文献2结合具体的案例，指出应用于汽轮发电机绕组的“电位外移法”，可以应用于水轮发电机，对查找水轮发电机绕组端部绝缘薄弱点也具有明显的效果。本文通过实际案例，借鉴汽轮发电机常用的电位外移法，对定子绕组端部绝缘进行表面电位测试，成功查找出绝缘缺陷位置，经过对绝缘缺陷位置处理后，三相泄漏电流正常。

1 试验过程

某水电厂1号发电机，额定容量为225MW，额定电压为15.75kV，试验时发电机出口及中性点连接铜排已脱开，定子绕组绝缘电阻及吸收比合格。

图1 发电机定子绕组泄漏电流曲线

从试验数据及图1泄漏电流曲线[3]可知，在1.5Un试验电压下，B相与C相（最小值）相比，泄漏电流偏大124.8%；在2.0Un试验电压下，B相与C相（最小值）相比，泄漏电流偏大145.3%；在2.5Un试验电压下，B相与C相（最小值）相比，泄漏电流偏大212.0%；不符合规程规定：试验电压下，各相泄漏电流的差别不应大于最小值的100%。应尽可能找出原因并消除。

2 原因分析

定子绕组泄漏电流和直流耐压试验能灵敏地反映瓷质绝缘的裂纹、夹层绝缘的内部受潮及局部松散断裂、绝缘的沿面碳化等，对发现定子绕组端部的局部缺陷很灵敏[4]。结合该水电厂1号发电机现场及试验情况，可能引起发电机泄漏电流偏大的因素有：

1）发电机已停机超过一周的时间，外部潮气进入，引起绝缘水平下降；

2）定子绕组线棒间、端子盒表面脏污或有杂物；

3）定子绕组端部绝缘存在缺陷。

3 问题查找

结合绝缘电阻及泄漏电流试验数据及以往的经验，初步判断定子绕组端部可能存在绝缘缺陷，但由于水轮发电机定子绕组线棒数目较多，以往采用肉眼观察或交流耐压试验查找绝缘缺陷具体位置是比较麻烦且存在一定问题的。比如定子绕组存在绝缘缺陷，但不是很严重时，如果利用肉眼查找放电痕迹的方法是比较费时且很难发现；如果利用交流耐压试验，将高阻接地降为低阻接地并观察故障点放电现象来查找，可能会导致故障扩大，处理起来更困难、修复成本更大、检修时间更长[5]。

借鉴汽轮发电机绕组的“电位外移法”，对1号发电机定子绕组端部进行表面电位测试[6]，进而查找存在绝缘缺陷的具体位置。该发电机定子绕组有上下两个分支，为尽可能的减少工作量，判断上下分支是否均存在问题，对B相上下分支分别进行泄漏电流测试，通过对试验数据分析，B相下分支泄漏电流正常，上分支泄漏电流数值在1.5倍额定电压后变化较大，判断B相上分支绝缘可能存在问题，只需对B相上分支进行表面电位测试。参照对汽轮发电机“定子绕组端部手包绝缘施加直流电压测量”的规定：手包绝缘泄漏电流不大于20μA，100MΩ电阻上的电压降值不大于2000V。

进行表面电位测试前，需在定子线棒上标注线棒号，然后在B相上分支线棒的上下端子绝缘盒表面包裹锡箔纸。裁剪锡纸时，应注意防止锡纸碎纸屑落入线棒之间；锡纸不能碰着端子盒固定钢圈；锡纸要与端子盒贴紧，可以使用胶带固定。

对B相上分支施加直流电压，由于1号发电机在试验电压在1.5倍额定电压以下时，三相泄漏电流相差不大，较为平衡，只是在1.5倍额定电压以上的试验电压下，B相泄漏电流开始迅速上升，所以本次表面电位测试采用2倍额定电压（31.5kV）的直流电压。使用阻抗值为100MΩ的专用表面电位测试仪测试。发现11号下端端子盒锡箔纸表面电压为14.4kV，且对测试仪端部尖端产生持续明显的电弧放电，其余端子盒无电压。

图2 发电机表面电位测试接线图

对下端故障端子盒进行更换处理后，相泄漏电流较平衡，试验结果符合规程要求，B相上分支泄漏电流偏大的问题已得到解决。

4 结束语

本次处理1号发电机三相泄漏电流不平衡故障时，借鉴了汽轮发电机电位外移法来查找定子绕组绝缘缺陷的具体位置，与以往故障查找方法相比，对发电机破坏较小，且极大的缩短了故障点查找时间，另外给出了该试验方法需注意的事项，分析了为何施加二倍额定电压的试验电压，对快速查找水轮发电机定子绕组绝缘缺陷具体位置有借鉴作用。