水轮发电机定子绕组绝缘击穿原因分析及处理
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（ ．． ｎｉｚａ Ｗ ａ ｒＭｕｔ Ｐ ｒｏｅ Ｄ ｍ Ｐｏ ｃ Ｃ ． ｔ．Ｓ ａｘ Ｐａｇ ａ ０ ６ １ ） ＹＲＷａｊ ｈ ｉ ｔ ｌ— ｕｐ ｓ ａ ｒ ｅｔ ｏＬｄ， ｈｎ ｉ ｉｎｕ ｎ ３４ ２ ａ ｅ ｉ ｊ ，
置） 。测 量 电 流 档 位 选 “ Ａ 档 ， 试 结 果 分 别 为 ５” 测 １０４ ５ ．２Ｍｎ、９５ ６ ． ＭＱ。其 接线 方法 如 图 １ 示 。 ６ 所 ２ １— ４ ２ 上午 ， 万 家寨 水 电站 主厂 房进 行 ００ ０— ５ 在
４ 机 定 子绕 组 的大 修 前交 流 耐 压 试 验 ， 验 电压 号 试
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１ 水 轮发 电机机组概 况
万 家寨 水 电站装 机 容 量 １８ ００Ｍｗ， 年设 计发 电 量 ２７ ｗｈ ．５Ｔ 。全 部 ６ 台发 电机 均 为哈 尔滨 电机 厂制 造 的 密 闭 自循 环 空 气 冷 却 的半 伞 式 凸极 水 轮 发 电 机 ， 备 型 号 为 Ｓ １０ ６ ／２０ 。发 电机 主要 结 构 设 Ｆ ８ — ０１８０
压间隙放电法 ’ ｒ 来确认故障接地点。
２ １ 年第 ３ ０２ Ｏ卷 １ 删
姚 景湾 ， ： 等 水轮 发电机 定子绕组绝缘 穿 ［ 分析 及处删 大 １
心
图 ３ 铁心 冲片溢 出正视 图
图 ６ 铁 心压 紧 示 意 图
网负 荷影 响较 大 ， 组启 动 、 机 较为频 繁 。 机 停
３ ． 机 组 启 动 时 间短 ．２ ２
水 轮发 电 机 组 启 动 时 间 较 短 ，～ ｉ即 可 带 ２ ５ｒ ｎ ａ 满 负荷 。因此 ， 电机 风洞 温 升较 大 ， 而导致 定子 发 从
图 ４ 铁 心 冲 片 溢 出仰 视 图
铁心的温升过大 ， 使定子铁心冲片长期处于冷热不均 的环境中 ， 最终导致铁 心变形 。
为 工频 ２ ． ｋ 加 压 时间 １ ｉ。在对 Ｖ相 １ 支进 ３５ Ｖ， ｎ ｍ 分 行 调谐 加 压 至 １ Ｖ左 右 时 ， 然 出现 电压 表 指 针 ０ｋ 突
迅速归 ０ 情况 。将控制 台调压旋钮调 ０ ， 后 分别用 ５０ ２ ０ 欧表 测 Ｖ相 定 子绕 组 对 地绝 缘 电 ０ ０Ｖ、５０Ｖ兆
Ｖｏ ｔｇ Ｄｉｃ ａ ｇ ， ｆｎ ｌ ， ａｌ ｔｔ ｒ ｏ ｅ ａ ｅ ｕ ｌ ｄ ｕ ｔ ｂ ｉ ｓ ｅ ｔｄ ｒ ｐ ｉ ｄ ｎ ｌ ｅ ａ ｓ ｈ ｒ ｅ ｉ ａｌ ｙ ｌ ｓａｏ ｃ ｒ ｓ ｒ ｐ ｌ ｏ ｔ ｏ ｅ ｎ ｐ ｃ ｅ ， ｅ ａｒ ａ ｄ ｅ ｅ ｒ ｐ ａ ｅ ，ａ ｄ ｆ ｕ ｔ ａ ｅ ｅ ｉ ｎ ｔ ｄ ｅ ｌ ｃ ｄ ｎ ａ ｌ ｒ ｌ ｓ ｍｉ ａ ｅ ． Ｋ ｙ ｗ ｒ ｓ ｈ ｄ ｏ ｔ ｒ ｉ ｅ ｇ ｎ ｒ ｔｒ ｓａｏ ｃ ｒ ； ｓｌ ｏ － ｔ ｅ ｓ ｅ ｔ ｇ ｓ ｙ ＡＣ ｅ ｏ ｄ ： ｙ ｒ － ｕ ｂ ｎ ｅ ｅ ａ ｏ ； ｔｔ ｒ ｏ ｅ ｉ ｃ ｎ ｓｅ ｌ ｈ ｅ ； ｕ ｈ ； ｉ
检 查 。 经检 查 ， 棒 端 部 无 异 常 。 因此 确 定 ， 地 线 接 部 位 不 在端 部 而 在槽 内 。针 对 该 情 况 ， ５ ５Ｅ 于 月 ｔ 将转 子 吊出后 进行故 障 点的查 找 。
转 子 吊 出后 ， 次 对 线棒 进 行外 观检 查 ， 异 再 无
图 ２ 直 流 高 压 间 隙 放 电 法 接 线 示 意 图
找 到故障点 大概位置后 ， 现场施 工单位采取 “ 流高 压 间 隙放 电法 ” 找故 障点 具 体 位 置 。其 直 查
接线示 意 图如 图 ２ 示 。 所
ｖ 支路 １
加直流 电 压
２２ 故 障点查 找 ．
故 障发 生 时 ， 机坑 内没有 冒烟 或有 异 常声 音 等
情况 。可以断定 ， 本次故障为小范围故障 。此时上 机架未拆除、 转子未 吊出机坑 ， 以， 所 待做好安全措 施后 ， 先进入风洞 ， 对定子绕组上下端部进行外观
３２３ 定子铁 心 安装 时分段 压 紧不 到位 ．－
铁 心 压 紧 采 用分 段 压 紧 ， 分别 压 紧 ３次后 再 进 行 总压 。压 紧不 到 位 可能 是 导致 铁 心 冲 片溢 出 、 叠 片 不 紧和 硅 钢 片 有 整 体 的弯 曲现 象 的原 因 。该 原
因有待其他机组大修时进行对比验证。
Ｃ ｕ ｅ Ａｎ ｌ ｓｓ ａ ｄ Ｉ ｏｕ ｉｎ ｏ ｎ ｕ ａｉｎ Ｂｒ ａ ｄ ｗｎ ｔ ｔｔｒ ａ ｓ ａｙ ｉ ｎ ｔ Ｓ ｌ ｔ ｎ Ｉ ｓ ｌｔ ｅ ｋ ｏ ｏ Ｓ ａｏ ｓ ｏ ｏ Ｗ ｉ ｄｎ ｆ Ｈｙ ｒ － ｕ ｂ ｎ ｎ ｒ ｔｒ ｎ ｉｇ ｏ ｄ ｏ ｔ ｒ ｉ ｅ Ｇｅ ｅ ａｏ
厂房 顶棚 照 明全部 熄 灭 。经试 验 ， 电压升 至 ３ｋ 将 Ｖ
常 现象 。查 找 之前 ， ｕ相 、 相及 Ｖ相 的 ２ ３ 对 ｗ 、 支路
绕组进行绝缘 电阻测量 ， 绝缘合格 ； 相 １ Ｖ 支路 ， 绝 缘为０ 。具体 数据 见表 ３ 。
表 ３ 号发 电机定子绕组故障点查找绝缘试验数据 ４
ｂ ｉ ｓ ａｉ ｎ ｂ ｅ ｋ ｗｎ ｗｈ ｎ ｏ ｕ ｔ ＡＣ ｗｉｈ ｔ ｎ ｖ ｌａ ｅ ｅ ｔ ｔ ｓａ ｏ ｗｉ ｄ ｎｇ ｙ ｎ ｕｌｔｏ ｒ ａ ｄｏ ， ｅ ｃ ｎｄ ｃ ｉ ｎｇ ｔ ｓａ ｄ ｏｔ ｇ ｔ ｓ ｏ ｔ ｔｒ ｎｉ ｓ
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表２ ４ 号发 电机 定 子 绕 组 耐 压 试 验 数 据 ”
相别 耐压试验前 耐压试验后 — — Ｍｎ 吸收 比 绝缘／ Ｍｎ 吸收比 耐压，Ｖ 绝缘／ ｋ
图 １ 直 流 压 降 法 接 线 示意 图
结 合 定 子线 棒 接线 示 意 图及 本次 试 验结 果 ， 按 欧姆 定 律 计 算 ， 步 判 定 试 验 故 障点 大约 在 第 ９ 、 初 ｌ
参 数 数 值
发 电机 定 子 绕组 采 用 双层 条 形 波 绕组 ， 定子 槽
额定功率／ ＭＷ
１０ ８
１ ．５ ５７ ７ ３ ３ １
数 ５０ 极 数 ２ ＝ ０ 每 极 每 相 槽 数 为 ３ 支 路 数 为 ４， Ｐ ６， ， ３ 绕 组节 距 １９ １ ， 心 内径 １３ ｍ， 心 长度 Ｙ， —～９铁 ２ ０ｍ 铁
参 数见 表 １ 。
主 绝缘 ， 全模 压 一 次成 形 。定子 线棒 端 头 采用 连 接 板银 焊结 构 ， 部 绝缘 结 构 为绝 缘 盒封 口后灌 注 胶 端 填充 。定 子绕 组 分 ９ 分 支 ， １８ 根 线棒 ，个 过 个 共 ００ ９
桥 ，６ 斜并 头 。 ３个
表 １ 发电机主要结构参数
时 ， 现 ９ 槽处 有 “ 哧 ” 电声 音 。仔 细 观 察 ， 发 ３ 哧 放 发 现在 ９ 槽 后 槽 下 端 部线 棒 靠 近 铁 心处 有 明 显 的放 ３ 电 火花 和 放 电声 音 ， 以确 定 ， 障 点 位 置在 ９ 槽 可 故 ３
后槽线 棒 下端部 。
拔 出９ 槽后槽线棒后发现 ， ３ 定子铁心下端鸽尾 筋处 冲片 溢 出 ， 棒绝 缘遭 到损坏 ， 图 ３ 图 ５ 线 见 一 。
Ａｂｓｒ ｃ ： ｓ ｙ ｉ ｃ ｎ ｔ ｅ ｓ ｅ ｔ ｆ ｔ ｔｒ ｏ ｅ ｉ ｔａ ｔ Ｇｕ ｈ ｓｌ ｏ —ｓｅ ｌ ｈ ｅ ｏ ｓａｏ ｃ ｒ Ｏ Ｎ０． ４ ｉ Ｈｙ ｒ Ｔｕ ｂ ｎ Ｇｅ ｅ ａ ｏ ｓ ｄｏ ｒ ｉｅ ｎ ｒ ｔｒ
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４ 接地点 处理
图 ５ 定子 线棒 绝缘磨损情 况
４１ 修 复线棒 ．
对 线 棒 绝 缘 破 损 处 进 行 修 复 。绝 缘 破 损 程度
结 合 现 场 设备 情 况 ， 使用 ５ Ｖ交 直 流 耐压 装 ０ｋ 置对 Ｖ相 １ 路 绕组 加 直 流 试 验 电压 ， 验期 间安 支 试 排 专 人 查看 ９— ９ 槽 放 电情 况 。该 试 验 在 晚上 进 １ ５ 行， 除试验 台处保 证 照 明外 ，号 机 组段 发 电机层 及 ４
１５ ８ ０ｍｍ。定 子绕 组 为 Ｆ 桐 马 环 氧粉 云母 多胶 带 级
【 稿 日期 】２ ｌ ０～１ 收 ０１ —ｌ １
额定电压／ ｋ Ｖ
额 定 电 流 ／ Ａ
功率因数 ９ ３ ）男 ， 作 １ ８一 ， 河南人 ， 学士 ， 助理Ｔ程师 ， 从事发电厂检修维护工作。
内 蒙 古 电 力 技 术
２ ｉ ０２ ３） （替
Ｎ ¨ ｛ ＭＯ Ｎ（Ｏ ＩＩ ＥｌＥＣＴＲ ｌ＾ Ｐ ） ， Ａ （ （ Ｗ ｛
水 轮发 电机定 子绕组绝缘击 穿原 因分析及 处理
姚景 涛 ， 刘微微 ， 柄如 ， 立军 张 程
（ 家寨 水 电站 ， 西 万 山 偏关 ０６ １） ３ ４ ２
９ 、３ ９ 、５ ２ ９ 、４ ９ 槽槽 内的位置 。
参 考 历 史 数 据 （ 前 Ｖ相 １ 支 直 流 电 阻 为 之 分 ８ ８ ． １Ｍｎ） 断 ， 接地故 障 为金属性 接地 故 障 。 ９ 判 该
（ ．． ｎｉｚａ Ｗ ａ ｒＭｕｔ Ｐ ｒｏｅ Ｄ ｍ Ｐｏ ｃ Ｃ ． ｔ．Ｓ ａｘ Ｐａｇ ａ ０ ６ １ ） ＹＲＷａｊ ｈ ｉ ｔ ｌ— ｕｐ ｓ ａ ｒ ｅｔ ｏＬｄ， ｈｎ ｉ ｉｎｕ ｎ ３４ ２ ａ ｅ ｉ ｊ ，
置） 。测 量 电 流 档 位 选 “ Ａ 档 ， 试 结 果 分 别 为 ５” 测 １０４ ５ ．２Ｍｎ、９５ ６ ． ＭＱ。其 接线 方法 如 图 １ 示 。 ６ 所 ２ １— ４ ２ 上午 ， 万 家寨 水 电站 主厂 房进 行 ００ ０— ５ 在
４ 机 定 子绕 组 的大 修 前交 流 耐 压 试 验 ， 验 电压 号 试
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１ 水 轮发 电机机组概 况
万 家寨 水 电站装 机 容 量 １８ ００Ｍｗ， 年设 计发 电 量 ２７ ｗｈ ．５Ｔ 。全 部 ６ 台发 电机 均 为哈 尔滨 电机 厂制 造 的 密 闭 自循 环 空 气 冷 却 的半 伞 式 凸极 水 轮 发 电 机 ， 备 型 号 为 Ｓ １０ ６ ／２０ 。发 电机 主要 结 构 设 Ｆ ８ — ０１８０
压间隙放电法 ’ ｒ 来确认故障接地点。
２ １ 年第 ３ ０２ Ｏ卷 １ 删
姚 景湾 ， ： 等 水轮 发电机 定子绕组绝缘 穿 ［ 分析 及处删 大 １
心
图 ３ 铁心 冲片溢 出正视 图
图 ６ 铁 心压 紧 示 意 图
网负 荷影 响较 大 ， 组启 动 、 机 较为频 繁 。 机 停
３ ． 机 组 启 动 时 间短 ．２ ２
水 轮发 电 机 组 启 动 时 间 较 短 ，～ ｉ即 可 带 ２ ５ｒ ｎ ａ 满 负荷 。因此 ， 电机 风洞 温 升较 大 ， 而导致 定子 发 从
图 ４ 铁 心 冲 片 溢 出仰 视 图
铁心的温升过大 ， 使定子铁心冲片长期处于冷热不均 的环境中 ， 最终导致铁 心变形 。
为 工频 ２ ． ｋ 加 压 时间 １ ｉ。在对 Ｖ相 １ 支进 ３５ Ｖ， ｎ ｍ 分 行 调谐 加 压 至 １ Ｖ左 右 时 ， 然 出现 电压 表 指 针 ０ｋ 突
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转 子 吊 出后 ， 次 对 线棒 进 行外 观检 查 ， 异 再 无
图 ２ 直 流 高 压 间 隙 放 电 法 接 线 示 意 图
找 到故障点 大概位置后 ， 现场施 工单位采取 “ 流高 压 间 隙放 电法 ” 找故 障点 具 体 位 置 。其 直 查
接线示 意 图如 图 ２ 示 。 所
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加直流 电 压
２２ 故 障点查 找 ．
故 障发 生 时 ， 机坑 内没有 冒烟 或有 异 常声 音 等
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３２３ 定子铁 心 安装 时分段 压 紧不 到位 ．－
铁 心 压 紧 采 用分 段 压 紧 ， 分别 压 紧 ３次后 再 进 行 总压 。压 紧不 到 位 可能 是 导致 铁 心 冲 片溢 出 、 叠 片 不 紧和 硅 钢 片 有 整 体 的弯 曲现 象 的原 因 。该 原
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表 ３ 号发 电机定子绕组故障点查找绝缘试验数据 ４
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相别 耐压试验前 耐压试验后 — — Ｍｎ 吸收 比 绝缘／ Ｍｎ 吸收比 耐压，Ｖ 绝缘／ ｋ
图 １ 直 流 压 降 法 接 线 示意 图
结 合 定 子线 棒 接线 示 意 图及 本次 试 验结 果 ， 按 欧姆 定 律 计 算 ， 步 判 定 试 验 故 障点 大约 在 第 ９ 、 初 ｌ
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主 绝缘 ， 全模 压 一 次成 形 。定子 线棒 端 头 采用 连 接 板银 焊结 构 ， 部 绝缘 结 构 为绝 缘 盒封 口后灌 注 胶 端 填充 。定 子绕 组 分 ９ 分 支 ， １８ 根 线棒 ，个 过 个 共 ００ ９
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表 １ 发电机主要结构参数
时 ， 现 ９ 槽处 有 “ 哧 ” 电声 音 。仔 细 观 察 ， 发 ３ 哧 放 发 现在 ９ 槽 后 槽 下 端 部线 棒 靠 近 铁 心处 有 明 显 的放 ３ 电 火花 和 放 电声 音 ， 以确 定 ， 障 点 位 置在 ９ 槽 可 故 ３
后槽线 棒 下端部 。
拔 出９ 槽后槽线棒后发现 ， ３ 定子铁心下端鸽尾 筋处 冲片 溢 出 ， 棒绝 缘遭 到损坏 ， 图 ３ 图 ５ 线 见 一 。
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４ 接地点 处理
图 ５ 定子 线棒 绝缘磨损情 况
４１ 修 复线棒 ．
对 线 棒 绝 缘 破 损 处 进 行 修 复 。绝 缘 破 损 程度
结 合 现 场 设备 情 况 ， 使用 ５ Ｖ交 直 流 耐压 装 ０ｋ 置对 Ｖ相 １ 路 绕组 加 直 流 试 验 电压 ， 验期 间安 支 试 排 专 人 查看 ９— ９ 槽 放 电情 况 。该 试 验 在 晚上 进 １ ５ 行， 除试验 台处保 证 照 明外 ，号 机 组段 发 电机层 及 ４
１５ ８ ０ｍｍ。定 子绕 组 为 Ｆ 桐 马 环 氧粉 云母 多胶 带 级
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额 定 电 流 ／ Ａ
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参 考 历 史 数 据 （ 前 Ｖ相 １ 支 直 流 电 阻 为 之 分 ８ ８ ． １Ｍｎ） 断 ， 接地故 障 为金属性 接地 故 障 。 ９ 判 该
