630MW汽轮发电机汇水管绝缘低问题与处理分析

630MW汽轮发电机汇水管绝缘低问题与处理分析

雷晖斌

大唐华银攸县能源有限公司，湖南攸县，412300

摘要：汽轮发电机定子冷却水汇水管正常情况下为一点接地，且对地电阻必须大于30kΩ。发电机在进行定子绕组绝缘电阻试验、耐压试验前，必须测试定子冷却水汇水管绝缘合格才能进行，可见汇水管绝缘测试是一项重要的基本工作。本文从发电机汇水管的结构，分析常见的汇水管绝缘故障，并根据实际案例，对汇水管绝缘低的原因与处理进行探讨分析。

关键词：汽轮发电机；汇水管；绝缘低；处理方法

前言：本文主要介绍了大型汽轮发电机在汇水管结构，以及在汇水管绝缘测试中常遇到的一些问题，如发电机汇水管绝缘电阻低或金属性接地的问题、测温元件绝缘性能不良的问题等，并对这些问题进行具体分析和提出现场处理方法。

一、发电机汇水管结构介绍

大型汽轮发电机定子冷却水系统，一路由励端进水母管自汇水管顶部进水，流经定子绕组后，自汽端汇水管顶部出水；另一路由励端汇水管顶部进水，通过出线盒的六只瓷套端子到出线盒的小汇水管，最后汽端汇水管与小汇水管的水汇合后流回发电机定子冷却水箱。为了达到排水与排污要求，各汇水管还设置排污管。其次，定子绕组出水水温的测温元件均直接固定在汽端汇水管上，每个测温元件的引线通过外接导线接至测温接线板上。外接导线由里到外由导线、聚四氟乙烯绝缘护套、屏蔽网、漆管组成，测温元件的外接导线缠绕在已包绝缘材料的汇水管上，并用玻璃丝带绑扎固定。

定子水内冷汽轮发电机内水质要求在国标 GB /T7064《透平型同步电机的技术要求》中有明确规定：水质透明纯净，20℃时的导电率：0.5~1.5us/ cm，pH 值7~8，硬度＜2。当温度在10℃~30℃范围内，定子绕组绝缘值R60/R15（吸收比）之值应不小于1.3，对于630MW机组应测量其极化指数，且不应小于2.0。其中，测量汇水管总的对地绝缘电阻值通常应达到30kΩ以上。

汽轮发电机汇水管结构

二、汇水管绝缘故障的常见因素与处理

一般情况下，导致绝缘异常的因素涉及到这几点：1.安装没有满足图纸要求，未利用绝缘垫片，而采取金属垫片，所以在这样的状况下，即便解开接地线，对地绝缘均是零。解决方法：根据图纸进行安装，针对固定螺栓位置，有效采取绝缘垫片。2.对于PTFE，其有着偏短情况、有着残缺，解决方法：对其进行更换处理。3.测温元件绝缘低。其设置于汇水管上，所以绝缘低也将导致汇水管绝缘难以提高。检查绝缘不高的因素，通常是线路磨损，导致金属接触。4.湿度大引起绝缘低。解决方法：通过对热风机的使用，对排污法兰开展干燥操作。5.法兰面受热，进而导致绝缘件被损。部分电厂在管道焊接时，先对法兰进行安装，之后在其上直接开展焊接，将引起绝缘件受热被损[2]。解决方法：对被损绝缘件进行更换处理。6.认真检查法兰表面，判断有没有开展刷漆处理。若有，则要把漆清理干净。7.绝缘件出现脏污，进而导致绝缘低。解决方法：根据安装图纸标准，对绝缘组件开展拆检处理。

三、实例分析

某火力发电厂2号汽轮发电机型号为QFSN-630-2YHG，定子绕组水内冷、转子绕组氢冷。2022年11月29号，对发电机定子绕组测量绝缘时，发现汇水对地绝缘在0.78千欧左右（合格值是大于30千欧）。

（一）原因分析

1.现场逐一排查。怀疑绝缘垫出现破损，把冷水撤出。更换绝缘垫，把定冷水通入电机，水质达标之后，测量汇水管绝缘还是在0.78千欧上下，随后把定冷水撤出。怀疑螺杆和机身绝缘不佳，对法兰螺丝进行拆除处理，通过绝缘垫垫起，测量汇水管绝缘还是在0.78千欧上下，由此得出结论：冷却水管不存在异常。在人孔门开启的基础上，对接头与绝缘开展全面检查。得知存在放电碳化的情况，认为夹件和母管之间绝缘被损坏。图2所示为夹件碳化。

图2 碳化夹件

2.致使绝缘低的因素。第一，若对地绝缘是0，应对测温元件进行查看，可以看出14及48号元件一直和汇水管保持连接，在对其进行拆开之后，绝缘并没有出现异常，这就表示这两个元件出现了损坏情况，会导致绝缘电阻变小，这是其绝缘低的重要因素。第二，若是夹件碳化因素，应对螺栓进行全面检查，确保其表面包缠绝缘，若是该绝缘被破坏，将和汇水管进行连接，如果其接地不良，将形成悬浮电位，进一步导致间歇放电，这会产生热效应，促使介质表面温度逐渐上升，导致绝缘老化问题，从而快速完成放电。另一方面，电晕形成的辉光放电，会形成有着电性的离子，对气隙壁进行碰撞，导致电晕腐蚀问题，从而影响绝缘强度，产生接近碳化的电腐蚀问题。根据以上分析，应通过现场试验方式开展验证。具体如下所示：对汇水管接地进行断开处理，把中性点对地断开，并基于出口部位短接，利用定子冷却水，基于发电机出口部位加压，再将所有光源关闭，在人孔门部位进行观察，借助红外测温仪进行判断，如果故障点产生蓝色光源，就表示存在电晕问题，形成了电晕放电现象，如果借助红外测温后，看到局部过热现象，就表示有局部放电问题。利用试验能够找到故障点的电晕问题。在这一过程中，局部过热还有可能是由于汇水管接地不佳导致的，形成高电位，在运行过程中会对绝缘效果不好的夹件压板开展间接性放电，长时间影响下，会导致该夹件逐渐碳化。

（二）处理措施

对受损测温元件进行更换；针对碳化夹件，打开其锁栓并拆除夹件，对绝缘偏热位置进行打磨，更换夹件。处理后再次测量汇水管对地绝缘值，达到规程标准。

四、结语

为确保定子冷却水系统的各汇水管的对地绝缘，发电机制造厂从机内的汇水管固定、测温元件的绝缘都采取了多种举措。但近年来，由于制造工艺与运维管理等因素，大型汽轮发电机频繁发生汇水管绝缘不佳问题。因此，探究汇水管故障种类与因素，并给出有关的防范举措，对保证汽轮发电机正常运行存在较大意义。

参考文献：

[1]何信林,雷阳,兰昊.发电机汇水管绝缘异常原因分析及处理措施[J].电工技术,2022,(21):144-145+148.

[2]徐波,邱学智.330MW发电机端部汇水管绝缘低问题的处理[J].湖南电力,2021,(01):54-55.