浅谈端部电位测量法检测在发电机绝缘隐患的应用

摘要：本文主要介绍了端部电位测量法在发电机绝缘隐患原理、方法、注意事项及测试标准，并列举了实例。

关键词：端部电位测量法；发电机；绝缘

电力设备在运行中，绝缘材料长期受到电场、温度和机械振动的作用，逐渐发生性能劣化（整体劣化和部分劣化），以至形成缺陷。在各种电气预防性试验中，直流和工频交流耐压试验是鉴定电力设备绝缘强度的有效和直接的方法。直流和交流在复合绝缘各介质上的电压分布以及发电机端部表面的电位分布各具特点，工频交流耐压试验易于发现定子线圈槽内部分及槽口附近的绝缘缺陷；而直流耐压试验对发现定子线圈端部及出线的绝缘缺陷更为有效。

直流耐压试验虽然在发电机定子端部上分布电压较高，但泄漏电流是由体积绝缘和表面绝缘电阻的大小而决定的，而表面绝缘电阻又与其对铁芯的距离成正比。因此，当定子端部某点（如端部绝缘盒）或出线部分远离铁芯处发生体积绝缘缺陷，甚至严重的导体时，直流耐压和交流耐压试验均很难有效发现缺陷。

国产200MW、300MW水―氢―氢冷却方式的汽轮发电机定子绕组端部手包绝缘部位，常因包扎不良、绝缘填料不实、整体性能差等原因，在运行条件较差情况下（如机内有脏物、氢气湿度大等），该部位易出现火花放电、绝缘损坏，甚至造成发电机损坏事故。

为保证发电机的安全运行，除不断改善运行条件外，还应按照原国电公司下达的《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》（简称《二十五项反措》）要求，“防止发电机损坏事故”加强对发电机端部手包绝缘引线接头，引水管锥体绝缘和过渡引线绝缘潜伏性故障查找，即端部电位测量。对定子绕组施加一定的直流电压，在手包绝缘处的表面测量其对地电位和该点的泄漏电流，是检查端部手包绝缘状况较为有效的测试手段，可以发现直流和交流耐压所不能发现的绝缘隐患，且现场测量简单易行。

1．测试原理

绕组端部接头（包括引水管锥体绝缘）及手包绝缘引线绝缘等值电路，见图1。R1、R2分别为手包绝缘体积和绝缘表面对铁芯距离的等效电阻，A点为测量部位。

绝缘正常情况下R1>>R2，当体积绝缘有缺陷时，R1减小。R1上的电压降也减小，A点对地电位升高，泄漏电流增大。当R1无穷大时，A点对地电位应趋近于零，泄漏电流等于零。当R1为零时，即导线已，A点对地电位等于施加电压值。因此可以通过测量某处绝缘对地电位的高低和泄漏电流的大小来判断该部位绝缘状况。

2.测量方法

根据加压部位不同，可分为反加压法和正加压法测量，图2为反加压测量法。

反加压测量是在手包绝缘表面加一直流电压，将定子出线A、B、C三相短路接入测量回路。该方法由于测量点较多，需多次变更加压位置才能完成对所有点的测量，同时发电机汇水管的绝缘状况对测量精度有一定的影响。在现场一般不采用反加压测量，而采用正加压测量，即在定子线圈上加压，在绝缘表面部位测量，可以一次加压完成对多点处测量。也可在发电机线棒带水情况下进行测量，以便查出水电接头处有渗、漏现象，线路见图3。

正加压即将出线A、B、C三相短路加一电压，将测量回路接入绝缘表面，测量对地电位和泄漏电流。测量前将各测量点用铝箔纸或导电布包好，在定子绕组施加直流电压后，移动测量杆测量并分别记录各点的对地电位和泄漏电流值。

3.测量注意事项

（1）测量绝缘杆如图4所示，电阻R是由多个电阻串联组成，总电阻值为100MΩ。每个电阻应按1～2W容量选择。由于绝缘电阻杆使用在高电压上测量，测量背应有一定的长度，手柄应有可靠的绝缘强度。

（2）试验前应对定子端部表面进行清理，以消除由于表面脏污的影响使表面电阻低造成测量误差；将铝箔纸（或导电布）裁剪成合适大小，分别缠绕在需要测试的发电机端部及出线的手包绝缘部位，注意要缠绕紧密、伏贴。

（3）测量时必须执行高压带电作业安全措施，测量人员必须穿绝缘靴、戴绝缘手套，并设专人对操作人员进行监护。

（4）测试完毕断开电源后，不但要将被加压点对地短路放电，而且还要将所测量各点对地短路放电。

4．测试标准

根据《电力设备预防性试验规程》DL/596-1996规定，定子绕组端部手包绝缘施加直流电压测量其对地电位和泄漏电流试验，适用于200MW及以上的国产水―氢―氢汽轮发电机，可在通水条件下进行试验，以发现定子接头漏水缺陷，并尽量安排在投产前进行，其具体标准如下。

（1）试验施加直流电压，其值为定子额定线电压。

（2）手包绝缘引线接头处泄漏电流不大于20μA，对地电位在100MΩ电阻上的压降不大于2000V。

（3）引水管锥体处绝缘和过渡引线绝缘泄漏电流不大于30μA，对地电位在100MΩ电阻上的压降不大于3000V。

5.现场测试实例

某发电厂6#发电机型号为QFSN-220-2型。发电机额定电压为15.75kV，在大修时，按照《二十五项反措》要求，对定子端部绝缘状况进行了检测，测量结果见表1。

从测量结果可以看出，38槽水电接头锥体处对地电位及泄漏电流已严重超标，11槽虽未超标，但与其他点测量比较也明显偏高。分析认为38槽水电接头处很可能有渗水现象，造成绝缘性能下降或绝缘填料不实、厚度不够。建议对38槽锥体绝缘拨开检查并重新包扎绝缘，对11槽进行表面刷绝缘处理。现场将11、38槽锥体绝缘拨开，发现38槽水电接头中环氧树脂未浇实，有局部松散分层现象，造成绝缘厚度不够。11槽虽环氧树脂浇注，但也因厚度不够，造成对地电位偏高。经绝缘处理后，测量对地电位均为0.01kV，泄漏电流为零，符合规程要求。

采用测量端部电位的方法，检测发电机端部及出线部位手包绝缘的状况，能对发电机端部局部缺陷的具体部位进行查找，操作简便、试验结果直观可靠、判断准确、缺陷检出率高，能有效发现交、直流试验所不能发现的绝缘隐患。

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