发电机转子绕组不稳定接地处理办法

摘要：对岩滩发电公司水轮发电机转子绕组预防性试验中出现不稳定接地的情况进行介绍，对转子接地的原因进行了分析与判断，介绍了使用兆欧表施加恒定高压试验电压结合外力作用及改变绝缘表面温度查找故障点的方法理论，可供类似情况参考。

关键词：转子；不稳定接地；下层绝缘托板；处理方法

Abstract： Hydro-generator rotor winding of yantan power generation company in unstable ground preventive test of introduction， analyzes the reasons of rotor grounding and judgment， this paper introduces the use of megger constant high pressure test voltage applied combined with external force and the change of surface temperature insulation malfunction point method theory， can be used for reference in the similar situation

Keywords： rotor； unstable ground； the lower insulation plate； the processing method

1 概述

大唐岩滩水力发电有限责任公司发电机采用哈尔滨电机厂生产的发电机，型号为SF302.5-80/17000，发电机转子绕组磁极个数为80个，额定励磁电压为464V，最高励磁电流为1976A，机组于1993年开始投运，至今运行已达20年。

2 问题提出

大唐岩滩水力发电有限责任公司4号机组在2012年11月停机后2小时，进行大修前进行预防性试验中发现转子绕组对地绝缘电阻存在不稳定的波动现象，在电压为500V的情况下，绝缘电阻为16.6MΩ，随着试验电压升高至1000V时，绝缘电阻降低为0.2MΩ的不稳定现象，转子可能存在接地点，需要对接地缺陷进行分析处理，具体情况见表1。

3 原因分析

转子不稳定性接地点，在不同的电压下，所测得的绝缘电阻均会有所不同，没有形成稳定性金属性直接接地，无法使用直流压降法进行诊断判断，其原因为多方面的，但主要是发电机转子表面受油污灰尘积累、绝缘老化、受潮等由于运行环境影响等导致。从转子绝缘结构上分析，首先，线圈与铁芯接地体之间主要的隔离屏障就是绝缘件，从所示结构（图1）上看，岩滩公司水轮发电机转子主要的绝缘部件有转子集电环绝缘支持件，磁极引线支持件绝缘，磁极线圈绝缘，其中磁极线圈绝缘件有上下层绝缘托板（序号14、15）、匝间绝缘、极身绝缘（序号8、12、13），所有绝缘材料均使用酚醛环氧玻璃胚布压制而成。接地发生点应该在上下层绝缘托板、极身绝缘部分，而从现场的转子表面观察到油污较多及机组运行时机组油雾较大来看，转子磁极上下层托板、磁极引出线绝缘支持件表面由于外露受到污染的比较严重，接地点应该在转子绕组这两个绝缘件部分的某个元件表面上。其次，转子的主要绝缘材料均为酚醛环氧玻璃胚布压制而成。作为固体绝缘介质，在高电压下，机械外力与温度的变化都会对其介电强度均有影响，接地点在外力作用或表面温度变化时，其绝缘电阻相应的应有所变化，表现出不稳定接地现象。而转子磁极上下层绝缘托板处于在磁极与磁轭之间，机组运行时，转子端部由于漏磁等原因温度较高，磁极下层托板长期受热导致部分绝缘材料老化碳化，绝缘性能下降，磁极上下层绝缘托板为固体绝缘，其介电强度随温度升高而增大，所以运行中不会出现接地情况。而在机组停运后，随着温度的下降，由于分子间的联系精密，偶极子转动比较困难，绝缘材料的介电强度也很小，当绝缘托板的介电强度减弱至特定电压下的放电临界值时，就会造成转子的不稳定接地。

4 现场处理过程及方法验证

绝缘件外观检查。我们从转子磁极线圈与铁芯的绝缘件表面及线圈引出线夹件进行排除，通过清理线圈表面及引出线部分绝缘件油污杂质，测试结果仍然未发生变化。结合固体绝缘的高电压电击穿理论分析，我们采用施加施加恒定电压1000V，使用胶锤敲击结合压缩空气吹扫，逐个对磁极线圈引线接头部位、磁极线圈端部的方法进行检查，当吹扫至72号磁极线圈上端部时，兆欧表数值由0.2MΩ降至0.1MΩ开始发生变化，检查下层绝缘托板两侧表面均有有微小的黑点分布，初步判定在该位置存在故障，将绝缘板表面绝缘漆及黑点铲出后发现，该处的绝缘材料已经发生过热碳化发黑（见图2）。通过再次复测转子绝缘电阻，数值由0.2MΩ升至6MΩ，确定该点处即为转子不稳定接地点。

5 结束语

发电机转子的不稳定接地不是永久性故障，查找比较麻烦，首先应确认是励磁电缆、滑环端的问题，还是转子磁极上的问题。如是转子磁极上的问题，采用在转子绕组回路上施加恒定高压结合对绝缘部件进行外力及温度条件变化的方法，如是表面绝缘问题，一般都能够及时发现，查找的时间较短，方法比较简单及实用。当然，采用其它的方法也能够发现接地点，如大电流击穿法及直流压降发，各种方法各有利弊，在发生接地情况时，要区别对待。在预防发电机转子的接地发生工作方面，还需要做好以下几点：（1）加强转子的检修质量管理，严格执行检修现场准入管理制度，执行检修质量三级验收制度，防止因异物在绝缘件表面造成转子接地的缺陷发生。（2）做好转子防护，防止转子发生过电压导致绝缘材料产生累积效应发生损伤形成局部碳化，绝缘性能下降。（3）定期对转子进行清扫，防止转子铁芯及绕组受机组油雾及风闸粉混合物污染引起接地。（4）当发电机转子发生不稳定接地的情况时，需要结合转子绕组的各项预防性数据、运行工况及环境因数综合考虑进行分析，优先采用排除法对故障点位置进行判断。

参考文献

[1]胡卫，张征平，汪进锋，等.发电机转子不稳定匝间短路故障诊断方法浅析[C]//中国电机工程学会大电机专业委员会、中国电工技术学会大电机专业委员会.2013年学术年会论文集.2013：65-68，76.

[2]陈俊，谈涛，王光，等.发电机转子绕组接地故障定位功能的商榷[J].电力系统自动化，2011，35（21）：31-33，73.