水内冷发电机在定子绕组内通水时直流耐压试验分析

水内冷发电机在定子绕组内通水时直流耐压试验分析摘要：本文介绍了沙角A电厂200MW发电机定子绕组直流耐压试验情况，分析了该试验中存在的问题，针对问题提出了解决的办法。

关键词：定子绕组，绝缘，绝缘电组，直流高压，导电率，时间常数T沙角A发电厂I期3台200MW发电机，由哈尔滨电机厂生产，其部份主要参数发电机型号#1：QFSN-200-2、#2.#3：QFSN2-200-2；额定电压15.75KV；冷却方式水氢--氢（密封循环式）。

发电机主要由定子，转子及端盖轴承等组成，定子又由铁芯，机坐及定子绕组组成，其中定子绕组的功能是产生和输出电能。

因此，定子绕组必须有优良的绝缘性能，以确保发电机正常运转。

沙AI期发电机的定子绕组绝缘为夹层复合绝缘，其结构为粉云母带环氧热固性绝缘。

它的优点是耐电，耐热，机械性能和抗腐蚀性好。

因而，发电机定子绕组绝缘在额定条件下，在一定年限以内，其绝缘性能强度能保持良好状态。

但是，实际上，由于内外因互助，发电机定子绕组绝缘也会出现异常现象，使绝缘存在着缺陷。

比如，发电机定子绕组绝缘受潮（运行中氢气湿度大，汇水管驳口渗水，检修中空气湿度大等，都有会不同程度的造成绕组绝缘受潮）、脏污、开裂等。

另外，绝缘介质在长期运行中受到电场，热，化学，机械等作用，而且常常是这几种因素的共同作用下，使定子绕组绝缘逐渐老化，并随着时间积累，使绝缘向损坏方向发展，最后导致定子绕组绝缘的击穿。

因此，根据发电机运行实际情况，必须定期对发电机定子绕组进行其绝缘检查试验，通过检查试验的数据进行综合分析，判断定子绕组绝缘是否存在缺陷，并制订和实施相应的检修措施，使发电机定子绕组绝缘维持在良好状态下。

检测发电机定子绕组绝缘状态的电气试验方法有几种，但对于夹层复合绝緣来说，直流高压试验是比较有效的。

电气设备预防性试验规程也明确规定：发电机定子绕组每年1次或小修时，大修前后进行绝缘电阻（吸收比或极化指数），泄漏电流测量和直流耐压试验（我们简称直流高压试验）。

发电机定子绕组交、直流耐压试验方案批准：复审：初审：编写：一、试验前应完成的工作1、组织所有参加试验人员熟悉试验方案及工作票中所载安全措施，交待试验中应注意的事项。

2、检查所需试验设备、仪器、仪表是否完好，确保型号、量程正确无误。

3、试验设备就位。

4、发电机排氢完毕。

二、试验时应具备的条件1、发电机停运后，保持定子冷却水正常循环，水质化验合格，水压应保持在0.25～0.30MPa，水导电率≤1.5µs/cm。

2、发电机内氢气浓度在3％以下（开工前联系化学人员测氢气浓度）。

3、发电机出线及中性点伸缩节拆除，发电机盘车停运。

4、发电机转子绕组短路接地，测温元件短路接地。

5、发电机定子绕组绝缘合格。

（1）、R h（汇水管对地电阻）≥30KΩ（2）、R y（绕组对汇水管电阻）≥100KΩ（3）、用ZC-37专用兆欧表测量各相对地绝缘电阻，并与初始值比较，不应有大的差别，不低于初始值的1/3，热态吸收比不小于1.6。

6、调试好试验设备，接线正确无误，具备随时工作条件。

三、试验所需仪器及试验设备1、谐振试验变压器一套2、高压测量杆一个（50KV）3、保护电阻一个(50KΩ)4、保护球隙一个5、高压硅堆一个6、滤波电容一个(60KV 3µF)7、发电机AC/DC耐压试验测量装置一套8、ZC－37型专用兆欧表，连接线若干9、放电棒一根四、试验组织措施及人员分工（一）、组织措施1、填写＃5发电机定子绕组交、直流耐压试验工作票一张。

2、在试验现场装设围栏，并向外悬挂“高压危险”标示牌若干。

3、发电机出线、中性点处留专人监护。

4、试验前进行安全交底和技术交底。

5、试验前通知有关人员到场。

6、试验过程中若发现问题应及时向主管领导汇报。

（二）、组织分工1、试验总负责：2、分场总负责：2、试验指挥：3、试验操作：4、试验记录：5、试验接线、读表：6、试验监护：五、试验内容1、直流耐压试验：A)采用低压屏蔽法接线，（如图一所示）SB－试验变压器TB-调压器D－高压硅堆K1 K2－开关C1－稳压电容（约3μF，60KV）G－过电压保护球隙R G－球隙保护电阻C2－抑制交流分量的电容L－抑制交流分量的电感B)直流耐压标准：U S=2.5U n=2.5×20=50KVC)试验要求：1）空载升压，检查表计指示是否正确，降压放电。

发电机定子绕组直流耐压试验和泄漏电流试验一、试验电压为电机额定电压的3倍。

二、试验电压按每级0.5倍额定电压分阶段升高，每阶段停留1MIN ,并记录泄漏电流；在规定的试验电压下，泄漏电流应符合下列规定：1.各相泄漏电流的差别不应大于最小值的50%，当最大泄漏电流在20^A以下，各相间差值与出厂试验值比较不应有明显差别；2.泄漏电流不应随时间延长而增大；当不符合上述规定之一时，应找出原因，并将其消除。

3.泄漏电流随电压不成比例地显著增长时，应及时分析。

三、氢冷电机必须在充氢前或排氢后且含氢量在3%以下时进行试验，严禁在置换氢过程中进行试验。

四、水内冷电机试验时，宜采用低压屏蔽法在原《电气设备预防性试验规程》中，只规定了"直流耐压并测量泄漏电流";在1996的新版本中，该项描述为定子绕组泄漏电流和直流耐压试验”将"泄漏电流"单独列出并提前，是为了突出测量泄漏电流对判断发电机绝缘状况的重要性。

泄漏电流和直流耐压的试验接线和测量方法是一致的，所加的电压也一样。

但两者侧重考核的目的不一样。

直流耐压主要考核发电机的绝缘强度如绝缘有无气隙或损伤等；而泄漏电流主要是反应线棒绝缘的整体有无受潮，有无劣化，也能反应线棒端部表面的洁净情况，通过泄漏电流的变化能更准确予以判断。

（"试验接线为了测量准确，若现场条件具备，最好选择徽安表接在试殓变压器二次侧非接地端的接线，如图&—4所示。

图8-4发电机定子规组（主）纶绿的直流灌滉电流试验及直流耐压试验接线A电視开娄& H脸变压覆；V—PV-» 电电压表；PATR安袁；貯发电擁定门三相援建若因条件的限制，需采用其他接线方式时，则应尽量消除杂散电流对测童结果的彩响。

（刃试验电压标准①交接试验标准中规定：最高直流试验电压为发电机额定电压的3倍。

②预防性试验规程规定：直流耐压试殓电压标准见表8—1 ◎联8-1发电机定子绕组亶瀛耐压试验电伍标准类別试验租压（梅宜电压涪救）仝81熨扶定于谶粗芹修好坛3摘韶更換定子観塩井修蚌方2,5诒讦20年及取卜者 2.5大棉前运幵20年以丄七策監线路比樓书违甘 2.5运行却年取上木与舉空売跻直接柿连考2-2.5小*吋我大修百2新装机或检修机装好端盖竣工后，必要时可用2〜2. 5倍額定电压的直流试殓电压逬行检查•性直流泄漏电流和直流耐压试验°方法歩骤如下:①根据被试品的情况，查阅交接试验标准或预防性试验规程』确定直流试验电压值。

冯复生华北电力科学研究院，北京1000451 引言发电机定子绕组绝缘电阻测量是最常用的诊断方法之一。

由于其方法简单、方便，通常作为判断发电机定子绕组绝缘受潮、表面脏污程度以及判断绝缘裂痕等缺陷的有效手段之一，尤其采用三相绝缘电阻以及和以往绝缘电阻值相比较的方式，可以判断绝缘是否受潮，此外还可做为定子绕组耐压试验或投运的重要判据。

但由于影响绝缘电阻测量值的因素较多，有的标准中对于其最低允许值并没有作出明确规定，同时绝缘电阻值与定子绕组绝缘强度间也不存在明确的关系，无法直接由绝缘电阻值判断定子绕组的电气强度或由所测值的大小确定发生电气故障的可能。

目前国内外资料中表明绝缘电阻值与温度关系的表达式也极不统一，使所测值有时无法和以往测量值进行比较，因而不能了解到定子绕组绝缘的真实状态。

本文对目前国内外采用的绝缘电阻与温度的关系，以及制造部门、运行部门推荐的绝缘电阻最低允许值作了系统比较，推荐了合理的最低允许值，同时对试验要求以及大型发电机定子绕组绝缘电阻测量方法、要领做了具体介绍。

2 不同温度下定子绕组绝缘电阻换算公式2．1 定子绕组绝缘电阻与温度关系的表达式文献［1］所推荐公式为·B级热固性绝缘R1＝R2×1．6（t2－t1）／10（1）式中R1为测量温度为t1时的绕组绝缘电阻值，MΩ；R2为换算至温度t2时的绕组绝缘电阻值，MΩ；t1为测量时的温度，℃；t2为要换算的温度，℃。

·热塑性绝缘R1＝R2×2（t2－t1）／10（2）文献［2］所推荐公式为·B级绝缘R c＝K t×R t（3）式中R c为换算至40℃时的绕组绝缘电阻值，MΩ；R t为测量温度为t时的绝缘电阻值，MΩ；K t为绝缘电阻温度换算系数。

换算至40℃时，不同温度下绝缘电阻温度换算系数见图1，绝缘电阻换算至40℃及75℃时的绝缘电阻温度换算系数见表1。

图1 定子绕组B级绝缘换算至40℃时表1 换算至40℃及75℃时的K t值文献［3］所推荐公式为B级绝缘R75＝K t×R t（4）式中R75为换算至75℃时定子绕组的绝缘电阻值，MΩ；R t为测量温度为t时定子绕组的绝缘电阻值，MΩ；K t为绝缘电阻温度换算系数。

水轮发电机定子交流耐压试验浅析摘要：随着中国西部高原水电的发展,大型水电站的设计和生产不断向高压方向发展。

用于安装定子线圈交流电测试也越来越受到水电工程的青睐。

在选择测试标准时也有不同的见解和看法。

在定子线圈安装过程的各个阶段成功测试电压变化,对影响安装质量和进度具有重要的实际意义。

关键词：定子试验；水轮发电机；交流耐压；标准用于发电机的定子耐压试验的主要目的是评估定子线圈主要绝缘层在工作频率下承受不同传输电压的能力。

此外,可以检查安装过程是否有错误,所使用的绝缘材料是否有质量缺陷,这严格控制了每个线圈在安装过程中连接的安装质量,一旦发现绝缘缺陷,就可以进行修复,避免操作事故和不必要的损失。

一、交流耐压试验的可行性发电机的交流电压测试是指对发电机施加交流电压,使其超过运行过程中可能出现的过电压值。

一个特定时间段检查发动机绝缘线圈级别。

测试电压和操作电压在测试阶段,波形和频率,绝缘中的电压分布和击穿特性也与发电机的运行兼容。

因此,交流电压测试是发电机实际运行中的绝缘测试。

可以更好地模拟发电机在实际运行中的过载情况。

此外,测试电压明显高于工作电压。

最好对局部缺陷进行绝缘检查,这对于确定发电机是否可以调试非常重要。

因此,有必要对小型水电站进行测试。

对于发电机,其结构非常简单。

该领域的标准,设备和环境条件不像大型发动机那样严格和复杂。

这符合《规程》的基本要求，通过科学合理地简化检测,电厂可以用对现有常规仪器的最小投资购买一些检测设备;其他与经济、技术等相关的实际问题。

二、试验接线方法将交流耐压连接到测试，基于发电机的功率和电压,结合现场设备的测试条件。

1.选择变压器。

高压试验变压器侧额定电压不应小于最大试验电压。

高压侧的额定电流不应低于电机的最大功率电流，使用变压器作为测试，它可以在3到5倍的3分钟内过负荷。

2.选择压力调节器。

由于试验期间交流电流较低,压力调节器必须选择与其额定负载相匹配的压力变压器,并检查额定电流的变化。

发电机定子绕组直流耐压试验措施
1、发电机定子绕组直流耐压试验前的准备：
1.1 发电机短路试验、短路干燥及主变升流试验结束。

1.2 拆开发电机出口连接和中性点连接。

1.3 在绕组及铁芯温度降至接近环境温度时（±3℃），分别测量三相绕组绝缘
电阻、吸收比及极化指数。

1.4 定子测温电阻短路接地。

1.5 定子上、下风洞不能有人工作，风洞门由专人看守。

2、发电机定子绕组直流耐压试验：
2.1 按照GB50150-91有关规定进行2.5U e（39375V）直流耐压及泄漏电流测
量试验。

2.2 分相进行耐压试验，非被试相两端应可靠接地。

2.3 试验电压按照每级0.5倍额定电压分阶段升高，每阶段停留1min，并记录
泄漏电流。

2.4 在2.5倍额定电压下，三相泄漏电流的差别不应大于最小值的50%。

2.5 泄漏电流不应随时间延长而增大。

2.6 试验设备（高压直流发生器）应可靠接地。

2.7 放电时应注意安全，应在绕组端部放电。

应使用专用放电棒慢慢接近禁地
线直接接触，以免产生振荡过电压危害定子绕组绝缘。

2.8 试验结束，恢复定子出口及中性点接线。

恢复测温电阻接线。

2.9 试验数据上报监理工程师。

水内冷发电机直流耐压试验工作原理水内冷直流高压发生器的直流耐压试验和直流泄漏电流试验在吹水或通水两种条件下进行。

各自的优缺点比较如下：1、吹水情况下做试验优点：可用一般直流高压发生器进行试验，设备轻便、操作简单、读数准确且不受水质情况的影响。

缺点：由于发电机机组的结构所致，其底部积水很难吹干。

因此十分耗时，吹水时间甚至长达一周以上。

延长了大修停机时间。

如果吹水不chedi，不仅会带来测量误差，且万一试验时引起线圈内拉弧，就有损坏绕组的危险。

2、通水情况下做试验优点：不用吹水设备，省去了吹水的时间。

缺点：目前采用交流试变（或谐振变）与硅堆、电容组合，并且要另加装置对汇水管等进行极化补偿。

设备笨重、分散，接线复杂。

试验结果受水质影响，微安表波动大、读数较困难。

综合上述情况，要同时克服两方面的缺点，就必须解决在通水情况下，采用成套专用设备在轻便、简单、准确的前提下进行试验。

我公司根据“低压屏蔽法”原理研制开发的“水内冷直流高压发生器”基本满足了这一要求，其主要特点是：1) 整套装置仅由控制箱及倍压两部分组成，接线十分简单。

2) 采用电子控制与调谐，操作方便、舒适；电压、电流等均在面板表计上直接读数且无需换算。

3) 一分钟定时及提示功能，按试验规程要求设定。

水内冷发电机直流耐压试验工作原理低压屏蔽法适于汇水管对地弱绝缘的电机，将汇水管经毫安表1接至高压试验变压器BS 高压侧绕组的尾端，微安表2串接BS高压侧绕组的尾端而接地，这样便将流经水管的电流Ik 和加压相对地及其它两相绝缘泄流Ix分开，和空冷或氢冷电机一样可以从泄流值判断定子绝缘的状态。

用低压屏蔽法接线时，由于微安表2与汇水管的对地电阻R3相关联，微安表上读数I’X 实际小于Ix，故准确地得到泄流Ix的数值，需经下式换算后求得：式中RA ——微安表内阻；R3——汇水管对地绝缘电阻。

R3可在通水情况下，试验接线完成后，用万用表测量得到，正、负极性各测一次取其平均值。