華能（上海）電力檢修有限責(zé)任公司的研究人員徐慶欣，在2018年第10期《電氣技術(shù)》雜志上撰文指出，同步發(fā)電機(jī)是電力系統(tǒng)的心臟，其能否可靠工作，直接影響發(fā)供電的安全和質(zhì)量。發(fā)電機(jī)在制造過程中，其絕緣可能受到損傷，形成弱點(diǎn)，在運(yùn)行過程中，它會(huì)不斷受到振動(dòng)、發(fā)熱、電暈、化學(xué)腐蝕以及各種機(jī)械力的作用，各個(gè)部件都會(huì)逐漸老化，并隨著其他部件運(yùn)行情況而受到影響，直至損壞，從而影響發(fā)電機(jī)安全運(yùn)行。為了及早發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)絕緣缺陷，對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電機(jī)預(yù)防性試驗(yàn)是十分必要的。

一般來說，在常規(guī)性檢修發(fā)電機(jī)時(shí)，所進(jìn)行的試驗(yàn)包括絕緣電阻測(cè)試和直流泄漏兼耐壓試驗(yàn)，通過測(cè)試結(jié)果進(jìn)行判斷，得出結(jié)論。大部分絕緣情況受外部天氣、受潮、臟污影響很大，可以從這些方面去考慮分析，但本次的試驗(yàn)情況比較少見。

1 本次發(fā)電機(jī)試驗(yàn)中的問題

2017年5月，上海某發(fā)電廠#1發(fā)電機(jī)進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)，該發(fā)電機(jī)型號(hào)：QFS-300-2，容量：300MW，電壓：18kV，定子線圈為雙Y型繞組（即雙拼繞組），出廠日期：1986年11月，為上海電機(jī)廠生產(chǎn)，該發(fā)電機(jī)于2002年進(jìn)行擴(kuò)容改造，擴(kuò)容后為330MW。在本次檢修前，運(yùn)行情況良好，振動(dòng)、溫度等各運(yùn)行參數(shù)正常，歷次試驗(yàn)數(shù)據(jù)合格、正常。

首先，進(jìn)行發(fā)電機(jī)絕緣電阻測(cè)試。測(cè)量絕緣電阻目的，主要是判斷絕緣基本狀況，它能發(fā)現(xiàn)絕緣嚴(yán)重受潮、贓污和貫穿性的絕緣缺陷。另外，還需同時(shí)判斷發(fā)電機(jī)定子繞組的吸收比和極化指數(shù)，這也是判斷絕緣的受潮程度。由于發(fā)電機(jī)容量大，所以它的吸收現(xiàn)象和極化現(xiàn)象顯著，而吸收比對(duì)絕緣受潮較為靈敏。

該發(fā)電機(jī)由于是雙Y型繞組，故每相有2個(gè)支路，三相共計(jì)6個(gè)支路。在測(cè)其中一支路絕緣電阻時(shí)，其余五相支路接地，具體數(shù)據(jù)見表1。

很顯然，A相的兩個(gè)支路都明顯偏低，和其余兩相比差數(shù)10倍，數(shù)據(jù)明顯不合格。對(duì)試驗(yàn)接線、水回路及其他條件進(jìn)行檢查確認(rèn)，其余兩相4個(gè)支路絕緣數(shù)據(jù)良好，吸收比正常，匯水管對(duì)繞組絕緣良好，水質(zhì)正常，均無明顯問題。

初步懷疑是繞組絕緣問題，估計(jì)A相受潮、臟污所致，于是對(duì)A相套管及出線進(jìn)行擦拭，用風(fēng)扇進(jìn)行外部整體干吹。

再次進(jìn)行絕緣測(cè)試，試驗(yàn)結(jié)果依舊此情況。遂檢查出線情況，懷疑是A相出線套管處絕緣支撐板有問題，徹底拆除所有A相絕緣支撐板，再次進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見表2。

由表2可見，發(fā)電機(jī)整體絕緣均有所下降（由于這些天天氣變化原因）。但A相絕緣還是明顯低于其他兩相，與前面無明顯變化。為進(jìn)一步確認(rèn)是否A相確實(shí)系絕緣故障，試驗(yàn)人員決定試加直流電壓，情況見表3。

B、C兩相直流泄漏耐壓全部通過，并試驗(yàn)合格，A相兩支路直流加至額定運(yùn)行電壓時(shí)，泄漏已經(jīng)明顯很大，確如前面絕緣電阻情況所示，A相存在嚴(yán)重的絕緣故障。究竟是A相定子線圈內(nèi)部還是外部的影響所致，還需加緊進(jìn)一步的探討。

表1 絕緣電阻數(shù)據(jù)

表2 絕緣電阻數(shù)據(jù)

表3 直流泄漏兼耐壓測(cè)試

2 試驗(yàn)異常后的故障查找及判斷

該發(fā)電機(jī)定子是雙Y型線圈結(jié)構(gòu)，偏于老式，此次發(fā)現(xiàn)的問題，從該機(jī)組投運(yùn)以來還都沒有遇見過，以往都是絕緣整體偏低或天氣原因。隨后，在反復(fù)檢查時(shí)，試驗(yàn)人員無意中在A相單支路測(cè)試絕緣時(shí)，非被測(cè)相不接地，這時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)生明顯變化，見表4。

A相兩支路絕緣電阻突然明顯上升而且恢復(fù)正常，并且6個(gè)支路數(shù)據(jù)均差不多，再次進(jìn)行直流泄漏試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表5。試驗(yàn)結(jié)果顯示，直流泄漏值6個(gè)支路均正常，數(shù)據(jù)且平衡，直流耐壓均通過。由此，可以基本判斷定子繞組定子的整體主絕緣沒有問題，是A相兩支路之間絕緣存在問題。但究竟是外部其他因素影響還是支路之間內(nèi)部主體絕緣的影響，還需進(jìn)行徹底的檢查分析。

表4 絕緣電阻測(cè)試

表5 直流泄漏兼耐壓測(cè)試

確定方案之后，決定先從發(fā)電機(jī)定冷水回路進(jìn)行檢查，此前定冷水回路都是正向通水、沖洗，現(xiàn)在改為反向沖洗，經(jīng)過反沖洗數(shù)小時(shí)沖洗循環(huán)之后，再次進(jìn)行一系列試驗(yàn)—絕緣電阻測(cè)試，見表6。

結(jié)果顯示，在正沖洗狀態(tài)時(shí)，A相兩支路絕緣電阻均不正常，在反沖洗狀態(tài)時(shí)，試驗(yàn)合格。由此，完全可以判斷A相絕緣不正常的問題是由于定冷水水回路的影響，水回路內(nèi)有雜質(zhì)或異物存在，對(duì)濾網(wǎng)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)比較干凈，無明顯異常，正常的正沖洗、反沖洗無法沖出。

根據(jù)發(fā)電機(jī)定子線圈內(nèi)部水內(nèi)冷結(jié)構(gòu)分析，有時(shí)由于安裝或檢修馬虎，在定子線棒鼻部匯水盒內(nèi)遺留雜物，或者由于凝結(jié)水質(zhì)不良或結(jié)構(gòu)工藝上的其他缺陷，使個(gè)別線棒空心導(dǎo)線流量降低甚至堵塞，會(huì)造成鼻部接頭或槽內(nèi)股間絕緣局部或大面積過熱，鼻部嚴(yán)重過熱，導(dǎo)線失去整體性，股線振動(dòng)、裂紋、斷股，內(nèi)層主絕緣磨損，絕緣受潮，電阻 降低，最終至絕緣擊穿。

這個(gè)問題會(huì)引起很嚴(yán)重的后果。必須要解決，徹底消除故障。在處理前，為了將完全確定發(fā)電機(jī)主絕緣及支路之間正常與否，將定冷水放凈，吹干進(jìn)行檢查、試驗(yàn)。試驗(yàn)情況見表7。

在吹干的情況下，三相試驗(yàn)數(shù)據(jù)均合格、耐壓情況完全正常，至此可以完全確認(rèn)發(fā)電機(jī)主絕緣及支路內(nèi)部絕緣完好無問題。此次A相支路絕緣異常的原因完全是由于定冷水回路引起，在其內(nèi)部有雜質(zhì)或異物，或者水回路內(nèi)表面吸附雜質(zhì)，用普通措施無法消除。

表6 不同沖洗情況下的絕緣測(cè)試

表7 吹干時(shí)直流泄漏兼耐壓測(cè)試

3 故障的排除和解決

為了解決這個(gè)問題，檢修人員又進(jìn)行了數(shù)次常規(guī)的正、反沖洗，效果不明顯，試驗(yàn)情況依舊如此，聯(lián)系廠家，希望廠家給以解決，但廠家建議全部更換水回路管，此方案解決費(fèi)用較多，耗時(shí)也較長，條件都不允許。

面對(duì)如此“頑疾”，檢修人員集思廣益、探索新路，重新制定方案，決定采用熱態(tài)蒸汽清洗，利用熱蒸汽化解匯水管內(nèi)雜質(zhì)，并反復(fù)持續(xù)用熱水沖洗。經(jīng)過48h的連續(xù)清洗，再次進(jìn)行試驗(yàn)。數(shù)據(jù)見表8。

試驗(yàn)得出，在正、反沖洗狀態(tài)下，該發(fā)電機(jī)試驗(yàn)數(shù)據(jù)完全合格，由此，A相支路絕緣不合格問題在一個(gè)月后徹底解決，三相6支路試驗(yàn)絕緣值、泄漏值基本平衡。

表8 通水時(shí)直流泄漏兼耐壓測(cè)試

結(jié)論

雖然在此次檢修前，該發(fā)電機(jī)運(yùn)行情況良好，溫度等參數(shù)均正常，但如果該匯水管回路問題存在，并隨之發(fā)展，雜質(zhì)積累程度就會(huì)越來越重，將會(huì)給發(fā)電機(jī)今后運(yùn)行存在極大隱患甚至嚴(yán)重事故。

本次試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了發(fā)電機(jī)不同以往的問題，最終我們對(duì)該疑難問題進(jìn)行徹底解決，確保了發(fā)電機(jī)今后的安全運(yùn)行，也確保了電網(wǎng)的安全。