水淹厂房后的发电机定子绝缘故障诊断和分析

史兴文

（青海黄河电力检修工程有限公司，青海 西宁 810000）

国内某大型水电站发生水淹厂房事故，地下厂房配电系统及排水系统全部瘫痪，积水无法有效排出，导致其发电机组在水中浸泡超过72 h。在设备干燥及试验过程中，发电机定子绝缘故障频出，后期通过不断地试验、分析和验证，逐步排除了各种故障并分析故障产生的原因，该过程可作为今后此类绝缘故障分析判断的经验和参考。

1 发电机恢复方案

事故发生后，经检查计划首先进行恢复的1号机组未发生发电机短路、接地等故障，为尽快恢复电厂生产运行，决定采取不吊出转子的方案，在基坑内对设备进行清洗和干燥。因洪水夹带大量粘性泥土，检修人员首先使用高压水枪对发电机定、转子进行清洗，其次对发电机定子上下端部、定子线棒间隙、定子通风槽、转子磁极等处遗留的杂物进行清理，使机组具备空转的条件。计划经过72 h的空转干燥和12 h的定子短路干燥，通过各项试验对定、转子进行检查，对相关试验数据进行分析并确定下一步的恢复方法和步骤。

1号机组最近一次大修后发电机定子绝缘电阻和直流耐压（泄漏电流）试验数据见表1和表2，定子线棒温度为18 ℃。

表1 最近一次大修后发电机定子绝缘电阻试验数据

表2 最近一次大修后发电机定子泄漏电流（μA）试验数据

2 发电机空转干燥及试验

2.1 空转干燥前

转子绝缘电阻为零，定子三相绝缘电阻（1 min）为10～140 MΩ不等。因发电机额定电压为18 kV，考虑其在水分流失后仍存在较高绝缘且此时发电机并未得到干燥，故此数据只作为后期对比的基础，不做参考[1]。

2.2 空转1 h后

定、转子绝缘电阻全部为零。因发电机转动过程中从转子内部甩出大量泥水，安排检修人员使用带电清洗剂对发电机定子端部进行清洗，防止甩出的泥水变干后形成长久附着物。

2.3 空转7 h后

发电机转子绝缘电阻为零，定子绝缘电阻数据均得以回升（表3），但A相上侧数据明显低于其余各相，考虑到此时发电机仍未得到彻底干燥，决定继续进行空转，此异常现象并未引起足够的重视。

表3 发电机空转7 h后发电机定子绝缘电阻试验数据

2.4 空转干燥72 h后

发电机转子绝缘为0.87 MΩ，定子绝缘电阻得到进一步回升（表4），此外发电机定子直流电阻、转子直流电阻及交流阻抗等试验均合格，与以往数据无明显变化。此时，因定子三相绝缘电阻数据无明显差异，且吸收比和极化指数均已满足规程要求[2]，故对空转干燥后的定子绝缘较有信心。

表4 发电机空转72 h后发电机定子绝缘电阻试验数据

3 发电机定子短路干燥及试验

3.1 A相线棒击穿过程

通过对转子施加励磁电流，在发电机定子短路干燥12 h后，定子绝缘电阻继续提升（表5）。因三相数据无明显差异，决定进行发电机定子直流耐压试验。在A相加压至17.6 kV时发生击穿，此时绝缘电阻降为0.6 MΩ，判断为高阻接地。使用电容放电法定位出故障线棒，发现为1根线棒绝缘损坏对定子铁心放电。安排检修人员对故障线棒进行拆除及更换，期间对A相槽内剩余线棒和备品线棒进行试验，均符合要求[3]。

表5 发电机定子短路干燥12 h后绝缘电阻试验数据

为给发电机进水受潮后定子绝缘受损情况分析提供依据，对击穿部位进行绝缘层分解和检查、对故障线棒的完好部分进行直流及交流耐压试验（升至50 kV时均未发生击穿）。初步判断此线棒虽已运行超过20年、经过进水受潮，但其绝缘层仍较为完好，线棒击穿为固有的绝缘老化故障引起，属于个例。

3.2 故障线棒更换后试验

损坏的定子线棒更换后，对B、C两相分别施加直流高压，在电压分别升高至9 kV和6 kV时，在20 s 后泄漏电流从正常数值开始急剧上下波动，为避免故障扩散，试验人员停止加压[4]。考虑到定子端部手包绝缘在高温进水后，可能因内外部温差大、各种材料收缩系数不同等导致绝缘盒开裂或原有气隙扩大，决定对发电机定子绕组施加直流电压，测量其端部手包绝缘处泄漏电流是否符合规程要求。对发电机定子上下端部绝缘盒包裹锡箔纸，在施加18 kV直流电压后对绝缘盒泄漏电流进行测试，在抽检后发现发电机可能的第一时间进水区域，端部绝缘泄漏电流超标较为严重，因此在此区域进行了全检并将所有超过30 μA的绝缘盒进行剔除、重新制作和静置24 h。综合上述所有的试验数据，在此后不排除发电机在经过上述干燥过程后，绝缘仍有受潮的可能（绝缘内部潮气未100%排出），决定继续进行72 h短路干燥。

3.3 短路干燥72 h后试验

为验证之前方案的结果，对经过更换的绝缘盒再次进行测试，泄漏电流数据均明显下降且符合规程要求。对发电机定子A、B、C三相分别施加 36 kV（2.0Un）直流电压（表6），泄露电流数据虽高于历次试验数值（如表2中数据），但考虑到其进水受损的情况、各相间差别小于100%且泄漏电流不随时间的变化而增大，判断试验数据合格[5]。对发电机定子A、B、C三相分别施加23.4 kV的交流电压，耐压1 min通过，耐后绝缘正常。在经过开机前的各项动态试验后，1号机组成功完成并网发电。

表6 发电机定子最终的泄漏电流（μA）试验数据

4 结语

1号机组是该电站水淹厂房后计划恢复的首台机组，因此在恢复过程中研究产生的实施方案和应对措施、试验数据和对比结论、故障分析和判断依据等对剩余机组的后续恢复措施有着非常重要的意义。虽然在此过程中，每个阶段的试验数据让判断分析变得异常复杂，但通过深入的研究和综合性的判断，最终成功解决了水淹厂房后的发电机定子绝缘故障的分析和判断，为机组安全稳定的并网运行提供了条件。