锦屏二级水电站发电机中性点引出线放电原因浅析及处理

郭大奎，李尹光，王 贺



锦屏二级水电站发电机中性点引出线放电原因浅析及处理

郭大奎，李尹光，王 贺

（雅砻江流域水电开发有限公司锦屏水力发电厂，四川西昌 615000）

锦屏二级水电站发电机安装完成后，测试绝缘电阻、直流电阻均合格，整体直流、交流耐压试验均通过；本文根据2号发电机定子绕组耐压试验中出现的放电现象，分析其放电原因，并提出有效地处理措施，为后续大型水电站机组安装、试验提供参考。

发电机；耐压试验；放电原因；处理措施

0 前言

锦屏二级水电站是雅砻江流域水头最高、装机规模最大的一座水电站，同时也是世界上该水头段单机容量和装机规模最大的水电站之一。电站总装机容量4800MW，单机容量600MW，发电机额定电压20kV。出线4回，其中2回线至四川乐山，在电站侧装设高压并联电抗器，另2回至西昌。电站以500kV电压等级接入电力系统，担任调峰、调频和事故备用[1]。

定子绕组采用条式波绕组，定子绕组由单匝线棒组成，6支路并联，“Y”形连接，定子绕组采用F级绝缘，线棒采用360°Roebel换位，立式嵌入定子槽内，主引出线、中性点出线以及它们的终端为线电压级全绝缘，从发电机-Y轴方向引出，与IPB相连，中性点引出线从第二象限引出，与+Y轴成50°角。中性点引出线分为2组中性点，一组为U、V、W相的1、2、3支路，另一组为U、V、W相的4、5、6支路，2组中性点引出线接在一起，并采用电力电缆引出至接地变压器接地。

1 问题

定子下线完成后，对2号发电机进行整体加热干燥，除去定子线棒和包扎绝缘带中的潮气。直流耐压试验标准60kV，2号发电机定子整体耐压试验过程中发现，在加压到58kV时，W相4次在同一位置（中性点引出线金属支架与引出线端子绝缘板之间）出现严重爬电现象，对放电部位进行清理并加垫聚乙烯高分子绝缘材料后直流耐压通过；交流耐压试验标准43kV，V相和W相分别两次升压至41.5kV时，在中性点引出线金属支架与引出线端子绝缘板之间同样出现严重爬电现象，并将加垫的聚乙烯高分子绝缘材料击穿。经现场研究确定，将2号发电机中性点引出线支架的绝缘板拆卸掉，并将引出线爬电部位清理后再进行交流耐压，试验通过。

2 试验项目

耐压试验前，测量三相绕组绝缘（2500V兆欧表）、直流电阻（见表1、2）。根据GB 50150《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》，绝缘电阻的吸收比、极化指数均满足标准要求（吸收比不低于1.6，极化指数不低于2.0），折算到100℃时绝缘电阻均大于最小值Rmin（2.61MΩ）；直流电阻相互差别超过最小值的1.27%，满足标准中规定的2%[2]。

表1 定子绕组绝缘电阻测量值

表2 定子绕组直流电阻测量值

表3 直流耐压及泄漏电流值

在加垫绝缘材料或拆除支撑板后，2号机定子绕组直流耐压60kV（见表3）和交流耐压43kV均通过。泄漏电流不随时间的延长而增长，各相泄漏电流的差别都远小于最小值的50%，直流泄漏电流小于厂家规定的5000μA要求；交流耐压43kV无闪络、放电现象[3]。说明绕组受潮和脏污情况均不是造成放电的主要原因，排除了定子线棒下线过程中的质量和环境问题。

3 原因分析

中性点引出线由4块绝缘板纵向支撑并夹紧引出线端子，在引出线处留有一定的缝隙。在耐压试验时，由于绝缘板与空气的介质交界面上的电压分布不均匀，使沿面闪络电压比空气间隙的击穿电压低，40mm的绝缘距离裕度不够，容易引起沿面放电。

绝缘板拼接处表面粗糙并积有灰尘，电场分布会进一步畸变，部分区域出现过高的电场强度，导致引出线端子达到电压（交流41.5kV、直流58kV）时在绝缘板和空气交界面形成放电通道，通过引出线和绝缘板拼接处对接地的不锈钢支架爬电，最终导致了沿面放电（见图1）。

图1 连接端子对支架放电示意图

4 处理要求

考虑到以后发电机检修期间，根据规程要求小修、更换部分绕组时及大修前后需要做直流耐压试验或交流耐压试验，但拆除中性点支架后再进行试验与电厂正常的试验情况不相符。根据现场试验情况，厂家专家决定更改设计方案，对发电机中性点设计结构进行修改，以满足耐压要求。

4.1 处理措施

取消原不锈钢支撑装置，采用整块的高强度环氧支撑板，加大支撑板与引出线端子之间的距离至80mm（如图2），杜绝了支撑板的拼接，有效地延长了爬电距离，确保充分满足发电机定子长期、安全、稳定的运行。

4.2 安装步骤

由于发电机中性点引线已安装完成，中性点硬接采用铜管硬连接，现场更换环氧支撑板空间有限，安装过程中要充分考虑到安装方法及步骤，确保安装牢固及安装程序正确。

（1）把厚为40mm支撑板从引出线中间放入，调整位置和角度，将支撑板放入正确位置。

（2）保证端子与支撑板之间的水平距离为80mm。

（3）支撑板底部用焊接好的支架装配并用M20螺栓固定。

（4）用Ф16玻璃纤维绳预浸渍EP139树脂对引出线和支撑板进行绑扎固定，并室温固化24h以上。

（5）绑扎绳表面喷GK128和DK222漆。

图2 中性点引出线支架安装图

5 结束语

在发电机的绝缘体系中，中性点引出线在运行时处于零电位，容易忽略引出线和绝缘架的绝缘距离和支撑板的粗糙度。在发电机大小修或者更换绕组后进行耐压试验时，若绝缘距离不够或者支撑板的粗糙度不满足要求，加上运行中积聚的油污和杂质，很容易发生放电现象，严重时会导致其绝缘击穿。因此，进行发电机交接试验能快速、及时地发现设计和现场安装问题，通过有效处理，保障发电机顺利、安全地投入运行。

[1] 张乐福, 陈元林, 张亮. 锦屏二级电站模型水轮机水力优化设计[J]. 大电机技术, 2008(3):31-33.

[2] DL/T 596-2005, 电气设备预防性试验规程[S]. 中华人民共和国电力工业部, 1997.

[3] 李建明, 朱康, 高压电气设备试验方法（第二版）[M]. 中国电力出版社, 2001:21-30.

Analysis and Treatment of Discharging from Generator Neutral Outlet Hydropower Station of Jinping Ⅱ

GUO Dakui, LI Yinguang, WANG He

(Yalong River Hydropower Development Company,LTD, Jinping Hydropower Station, Xichang 615000, China)

We completed the installation of Jinping Ⅱ Hydropower Station Generator, also proved up the standard on testing the direct-current resistance and passed DC withstand voltage test and AC withstand voltage test. According to discharge phenomenon from the stator winding withstand voltage test in the Jinping ⅡHydropower Station generator, we analyse the reason of the discharge , provide effective treatment, and provide references for later installation and test of large hydropower station machine set soon.

generator; withstand voltage test; discharge reason; treatment measures

TM312

A

1000-3983(2014)01-0039-02

2013-05-19

郭大奎（1974-），1996年毕业于长春水电专科学校电力系发电厂及电力系统专业，现从事电气一次设备检修、试验研究工作，工程师。

审稿人：满宇光