发电机直流泄漏电流不平衡原因及试验方法研究

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发电机直流泄漏电流不平衡原因及试验方法研究

ResearchontheGausesandTestMethodforDCLeakage2Current

UnequilibriumoftheGenerator

王健军1,于存湛1,刘立新2

(1.辽宁电力科学研究院,辽宁　沈阳　110006;2.抚顺发电厂,辽宁　抚顺　113008)

摘要:抚顺发电厂2号发电机交接试验时发现定子三相泄漏电流相差悬殊,对此进行查找、分析,确定产生原因。在此基础上,提出利用改变泄漏电流测量的不同试验接线方式,达到区分绝缘缺陷部位的目的。关键词:直流耐压;泄漏电流;等效电流

Abstract:Greatphasedifferencesofrotorthree2phaseleakagecurrentarefoundinthehand2overtestonNo.2generatorinFushunPowerPlant.Thecausesofwhicharefound,analyzedanddetermined.Basedonthat,Waysareproposedtodistinguishtheinsulationdefectbyadifferenttestwiringmethod,whichcouldchangeleakagecurrentmeasurement.Keywords:Directwithstandvoltage;Leakagecurrent;Equivalentcircuit

[中图分类号]TM311.06[文献标识码]B[文章编号]1004-7913(2003)02-0001-03　　抚顺发电厂二期技术改造工程中引进的2号发电机是东方电机股份有限公司制造的QFSN-200-2型汽轮发电机,该机主要技术数据如下。

额定容量:23513MVA;额定功率:200MW;额定电压:15750V;额定电流:8625A;功率因数:0185;

定子线圈接线方式:YY;额定励磁电压:435V;额定励磁电流:1749A;额定转速:3000r/min󰂭额定频率:50Hz;冷却方式:水氢氢。

该机进行分相直流耐压和泄漏电流测量时,发现B相泄漏电流在310Un=47125kV下为20μA,A、C相泄漏电流在110Un=15175kV时竟达到390μA、380μA(此电压下B相仅为3μA),导致试验无法进行下去。通过改变试验接线,达到了区分是相间缺陷还是对地缺陷的目的。进一步试验,并查阅相关图纸资料,确认出线套管冷却水系统A、C相首尾连接绝缘引水管交叉部位存在问题,经实地检查,发现该处2根绝缘引水管之间接头为不锈钢材质,接头直接裸露,而且A、C相接头部位恰巧垂直正对。采用了浸环氧胶的涤纶玻璃丝绳绑扎的固定方式,导致两接头之间仅有一层浸环氧

胶的涤纶玻璃丝绳间隔。当直流耐压进行到一定电压时导致泄漏电流突增,该固定方式存在巨大的事故隐患,直接影响机组的安全稳定运行。

此次缺陷的检查和试验,利用改变直流耐压和泄漏电流测量的不同试验接线方式,达到了区分缺陷部位的目的,对今后的试验工作有一定的指导意义。

1　常规试验接线和试验结果

水内冷方式定子绕组直流耐压试验通常在通水状态下进行,试验采用低压屏蔽法,基本接线如图1所示。虚线内部分实现电势补偿;C1、L1实现抑制交流分量。

图1　低压屏蔽法基本接线

D———高压二级管;R———限流电阻;C———稳压电容

111　第一次常规试验

试验时间为2002年4月16日,试验数据见

表1。

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东北电力技术　　　　　　　　　　　　　　　2003年第2期

表1　第一次试验结果

μA

C相对A、B相及

表3　第三次试验结果

电压/kV

A相对B相及地的泄漏电流/μA

2153154155156157151

2

115

2

215

3

电压/kV

7187515175231625311539137547125

A相对B、C相及B相对C、A相

地的泄漏电流

160390615

及地的泄漏电流

13381320

地的泄漏电流

134380

————

　　此时A相泄漏电流正常。由此可见,A、C相之间存在绝缘隐患。

详细研究图纸后发现,该机定子绕组内冷水回路与出线套管冷却水回路相互,考虑到定子绕组内冷水回路不可能存在直接偶合现象,因此对出线套管冷却水回路进行了研究。

该机出线套管布置简图如图2所示。

———

　　从试验数据可知,该机B相试验结果正常,充电现象正常,但是A、C相泄漏电流绝对值很大。试验发现泄漏电流不随时间变化,也未见剧烈摆动现象。考虑到该机定子线圈绝缘为环氧粉云母绝缘,若A、C相内部均存在受潮、脏污或贯穿性缺陷时B相完全正常的可能性较小,因此首先怀疑发电机外部的出线套管以及相关部位脏污。使用有机溶剂详细擦拭各相出线套管以及相关部位后重新进行试验。112　第二次常规试验

试验时间:2002年4月19日。试验目的:考察擦拭各相出线套管以及相关部位后,直流泄漏是否降低,并达到平衡。试验数据见表2。

表2　第二次试验结果电压/kV

215315415515615715

A相对B、C相及B相对C、A相

图2　出线套管布置简图

μA

C相对A、B相

从图2中可知,该机出线套管AX与CZ交叉,

而其冷却水回路连接方式为:同相出线套管(A与X、B与Y、C与Z)冷却水回路之间由绝缘引水管相连,即冷却水由进水管进入相尾套管,经过同相套管之间的绝缘引水管进入相头套管后流回出水管,所以共有6根绝缘引水管与进出水管路相连,进、出水管路各3根(见图3)。问题很可能出现在AX与CZ之间交叉的绝缘引水管部位,经与制造厂沟通并进入引水管所在部位观察后发现如下情况。

A、C相的绝缘引水管较长(分为两段),在中间部位有1个不锈钢接头。该不锈钢接头未进行绝缘处理,A、C两相的接头垂直相对。该部位采用的是浸环氧胶的涤纶玻璃丝绳绑扎的固定方式。两接头之间仅有一层浸环氧胶的涤纶玻璃丝绳间隔,常规接线下,A、C相直流耐压电压升高到一定程度时,大量泄漏电流由该部位直接进入微安表测量回路。

将接头固定部位打开,重新进行试验,直流耐压试验通过,泄漏电流测量结果正常。

地的泄漏电流

222140195235

及地的泄漏电流及地的泄漏电流

1115111152

111124150225

　　从试验结果看,未达到预期目的,A、C相分别施加415～515kV电压时,均出现泄漏电流激增现象,说明并非出线套管以及相关部位存在问题。

为判断A、C相加压产生泄漏电流激增的原因,需要通过改变试验接线来正确判断是相间缺陷还是对地缺陷。

2　改变试验接线后的试验结果

试验时间:2002年4月19日。试验方法:将C相直接接试验变压器低压侧尾端,B相接地,进

3　几种试验接线方式

通过对2号机直流耐压和泄漏电流缺陷的试验

可知,对于定子绕组水内冷的发电机来说,直流耐压和泄漏电流测量的常规试验接线,能够验证被试

行A相直流耐压和泄漏电流测量。试验目的:考察是否A、C相之间存在绝缘隐患问题。试验数据见表3。

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相对地以及对其他两相之间的绝缘强度,但是不能区分是对地还是相间绝缘故障。当泄漏电流出现异常时,改变常规直流耐压和泄漏电流试验接线能够区分故障原因。以下推荐几种接线方式,并给出相应的等效电路和适用条件。311　常规低压屏蔽法等效电路

　　图4中各元件含义与图3相同。

从图4可以看出,被试相与非被试相接试验变低压侧尾端的那一相之间的泄漏电流经毫安表回变压器低压侧,不经过微安表。微安表显示值是被试相对地的泄漏电流及其与非被试相中直接接地那一相之间泄漏电流的和。

可见,使用这种接线方式可以在不增加试验仪表的情况下迅速判断被试相与直接接至试验变低压侧尾端的那一相之间是否存在绝缘隐患。

该方法适用于常规试验接线、两相泄漏电流偏大、第三相正常的情况。313　三相分别通过微安表接地

试验等效电路如图5所示。

采用常规接线方式的低压屏蔽法等效电路如图3。

图3　常规接线方式的低压屏蔽法等效电路R1、C1———被试相绝缘电阻和对地电容;R2、R3、C2、C3———非被试相对被试相之间的绝缘电阻和电容;R4———被试相引水管水电阻;

R5、R6———非被试相引水管水电阻;M———汇水环

从图3可以看出,流经被试相引水管水电阻的

电流经毫安表回变压器低压侧,不经过微安表。微安表显示值是被试相对地的泄漏电流及其与非被试相之间泄漏电流的总和。试验无法区分泄漏电流是对地还是相间存在绝缘问题。312　非被试相中一相接地,一相接试验变低压侧

尾端

抚顺电厂2号发电机试验采用了此方法,该接线方法的等效电路如图4所示。

图5　三相分别通过微安表接地时的等效电路

图5中各元件含义与图4相同。

从图5可以看出,此时微安表1显示值是被试

相对地的泄漏电流及其与非被试相之间泄漏电流的总和。微安表2和3显示的是流经被试相与非被试相之间绝缘的泄漏电流,电流路径为:变压器首端—R2(或R3)—微安表2(或微安表3)—地—微安表1—变压器尾端。使用这种接线方式能够准确判断被试相与其他两相的任何一相之间是否存在绝缘隐患。

4　三相同时加压

试验等效电路如图6所示。

从图6可以看出,流经各相引水管水电阻的电流经毫安表回变压器低压侧,不经过微安表。微安表显示值是各相对地泄漏电流的总和。泄漏电流路径为:变压器首端—R2(或R3)—地—微安表—变压器尾端。

图4　非被试相中一相接地、一相接试验变低压侧尾端时的等

效电路

采用该试验接线时,由于流经毫安表的电流是

(下转第39页)

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及钢双金属镶嵌固体润滑剂式自润滑轴承。2种轴承具有相同的润滑原理。即轴承在轴上做滚动摩擦时,固体润滑剂在剪切力的作用下产生层状滑移,形成整体的固体润滑膜,而实现自润滑。通过安装及运行情况看,双金属镶嵌式自润滑轴承安装简便,承载能力强,铜基作为工作表面具有优良的导热性能和耐腐蚀性能,径向镶嵌的固体润滑剂运行可靠。因此自1998年至今一直被采用。

手动盘车。

检测效果非常好,具体情况见表1。c.

6　结论

通过检测及2001年汛期的运行证明,应用镶嵌式双金属自润滑轴承与应用不锈钢轴套解决溢流闸门承重轮轴锈蚀问题,轮轴的各项技术指标完全能够满足原设计的技术要求,并消除了原设计存在的诸多缺陷,真正实现了闸门承重轮轴结构自润滑免维护。不仅将溢流闸门承重结构的检修周期延长,而且可减少原结构众多的日常维护量,大大提高了溢流闸门运行的安全可靠性。作者简介:

宋　岩(1962-),男,学士,助理工程师,主要从事水工钢结构的运行、维护与检修工作。

(收稿日期　2002-05-25)

5　质量检测

2001年分别对21号、20号、19号、13号4扇

溢流闸门上的16个承重轮轴进行了检修,检测方

法如下:

a.闸门全程启闭2次;

b.触摸式检查轴温与瓦温;

(上接第3页)

相泄漏电流将出现异常,由此可以区分是相间绝缘故障还是对地绝缘故障。　　该接线方式尤其适用于三相对地绝缘均无缺陷,但是相间均存在缺陷或隐患的极端情况,此时常规试验方法下,三相的泄漏电流的绝对值均大,但是相间相对值正常。

5　结束语

上述试验方法的等效电路虽然各有特点,但均能够达到有效地判断绝缘缺陷的发生部位是对地还是相间,在实际应用中可以灵活运用。

在此推荐用“三相分别通过微安表接地”方法进行该项试验。该方法既能记录常规接线方式试验要求的数据,又能监视相间绝缘状况。作者简介:

王健军(1971-),男,学士,工程师,从事发电机试验、运行方式等研究工作。

(收稿日期　2002-08-02)

图6　三相同时加压时的等效电路

R1、R2、R3、C1、C2、C3———分别为各相对地绝缘电阻和

对地电容;R4、R5、R6———分别为各相引水管水电阻

三相引水管水电阻电流的总和,因此需要的电源容

量较大,同时微安表监视的泄漏电流亦是三相的总和,在试验中应注意。

三相同时加压,三相所处的电位相同,因此当存在相间绝缘缺陷、而对地绝缘无缺陷时,该接线方式下泄漏电流值正常。但是采用常规接线时,各

我国核电机组发电的经济性正在超越煤电

在代表性的机组附近,发电成本受比投资、退役基金、运行维修费用、燃料采购费用和乏燃料处理费用影响的部分分别占地58%、

8%、20%、12%、2%。

大亚湾核电站的实际业绩证明岭澳二期的发电成本可比大亚湾核电站1998年状态降低消耗2715%,其中负荷因子提升的贡献19%,燃料采购成本降低的贡献5%,运营期延长的贡献315%;岭澳二期的基建投资提高国产化比例可使发电成本降低25%,实施密集存放延长乏燃料厂内存放期还可以再降低6%。这总共接近60%的进步,将从根本上改变核电在竞争性电力市场上的态势。根据如此的比较,我们可以说,核电正在跨越一个重要的门坎,具有了进入电力竞争性市场的实力,即使将来由于某种原因基建比投资上升了25%,或退役费用增加了3倍,或运营期缩短了20a,核电仍然是有竞争力的。