电位外移试验在发电机缺陷查找中的应用
发电机定子线圈绝缘电位外移测量法及其应用
２０ 年第 ２ 总第９ 期 ０８ 期 ７
发 电机 定 子 线 圈绝 缘 电位 外移 测 量 法及 其应 用
田 立
国 电 新疆 红 雁 池发 电有 限公 司 （ 乌鲁 木 齐 ８ ０４ ） ３ ０ ７
摘 要 ：发 电机 定 子 线 圈进 行更 换 线 圈和大 修 时 ．应 用 电位 减 少 和 避 免 发 电机 定 子 绕 组短 路 试验 事故 发 挥 了作 用 。
处绝缘表面的对地电位很低。当绝缘存在缺陷时 ， 体积电
电位 增 高 ， 种 绝 缘表 面 对 地 电位 明显 增 大 被称 为 电位 发 这 生 了外 移 。
外 移 测 量法 可 以 发 现 以往 常规 试验 中 未 能发 现 的缺 陷 ，对 阻 Ｒ Ｖ减 少 ， 缘 电 压降 也 小 ， 使 被 测 处 绝缘 表 面 的 对地 绝 致
直流 耐 压 试 验容 易 发现 定 子 端 部绝 缘 缺 陷 ， 频交 流耐 压 保 持 足 够 的安 全 距 离并 派 专 人 监 护 。 工
试验容易发现槽 口绝缘缺陷 ， 原因是在工频 电压下由于线 ３ 测试 实例 圈通过对 地杂 散电容电流造成 了电压沿线棒分布不均匀 ， ３ １ 国 电红 电 ５号 发 电 机 Ｑ Ｓ ５ — ２冷却 方 式 双水 内 ． Ｆ一 ５ 致使端部对地电压最低 ， 因而使端部线棒绝缘承受的电压 冷， 容量 ５ Ｍ 额定电压 １． ｋ 额定电流 ３ ７Ａ， ５ Ｗ， ０ ５Ｖ， ４ ６ 大修 减少。直流耐压试验 时， 没有 电容电流从线棒流过 ， 当距铁 试验 时 ， 行 电位 外 移 试验 ， 现 励侧 Ｃ相 （ ６ 引 出线 与 进 发 Ｄ）
发电机电位外移试验方法
发电机电位外移试验方法
嘿，你问发电机电位外移试验咋做啊？这事儿咱得好好唠唠。
先得准备好工具哇。
要有专门的测试仪器，像电压表、电流表啥的。
还得有一些连接线，要保证连接牢固，不能松松垮垮的。
然后呢，把发电机停下来。
不能在发电机运行的时候做这个试验，那可太危险啦。
等发电机完全停下来，冷却一会儿，咱再开始。
接着，找到发电机的出线端。
把测试仪器的线接好，一定要接对地方哦，不然测出来的结果可就不准了。
弄好之后，开始给发电机加电压。
这个电压不能太高，也不能太低，得按照规定来。
可以慢慢增加电压，同时观察测试仪器上的读数。
在加电压的过程中，要注意安全哇。
不能靠近发电机，也不能用手去摸那些线。
要是不小心触电了，那可就惨啦。
等电压加到一定程度，就可以开始记录数据了。
看看电压表和电流表上的读数是多少，把它们都记下来。
然后，根据这些数据来判断发电机的电位外移情况。
要是数据正常，那就说明发电机没问题；要是数据不正常，就得赶紧找原因，看看是哪里出了问题。
我给你讲个事儿吧。
有一次我们厂里要做发电机电位外移试验，大家都很小心。
按照步骤一步一步来，结果发现有个数据不太对劲。
后来经过仔细检查，发现是有一根线接错了。
重新接好线后，再做试验，数据就正常了。
从那以后，我们就知道了做这个试验一定要仔细，不能马虎。
总之呢，发电机电位外移试验要准备好工具，停好发电机，接好线，加电压，记录数据，判断结果。
只要你认真做，肯定能做好这个试验。
加油吧！。
用表面电位法寻找发电机线圈端部的缺陷
用表面电位法寻找发电机线圈端部的缺陷摘要正规的预防性试验，一般很难发现发电机定子线圈端部绝缘的缺陷。
直接加压表面电位法试验能有效地找出定子线圈的端部绝缘缺陷。
本文从机理试验方法、注意事项等方面阐明表面电位法，并以水内冷汽轮发电机为例说明。
关键词表面电位；线圈端部；绝缘缺陷1 前言发电机线圈端部绝缘缺陷如未能及时发现而任其发展就会酿成大事故。
国产200MW和300MW 发电机多次发生定子线圈端部事故或障碍。
例如，某热电厂11号机的相间短路事故，该发电机于 1989年出厂投运后，因B相引线接头长期渗水，导致该处绝缘强度不断降低，终于在1992年3 月26日被击穿短路。
B相引线被烧熔，除5股实心导线外，其余导线均被烧断，水接头也被烧坏，A相引线的实心导线烧断17股。
又如某发电厂5号发电机，1991年投运，1992年4月16日发生相间短路事故。
原因是第37槽线棒鼻端与第28槽线棒的渐开线末端绝缘劣化破坏，表面电位不断升高，形成相间击穿。
类似上述事故端部绝缘缺陷，如能及早发现，事故是可以避免的。
这里介绍行之有效的表面电位法，它能及时发现发电机定子线圈端部绝缘存在缺陷的部位和性质，以便及时处理，消除缺陷，保证安全运行。
2 线圈端部绝缘表面电位测量法2.1 表面电位易升高的部位发电机线圈端部的联结部位、引线、过渡引线等处的手包绝缘以及与模压绝缘的搭接处的绝缘，由于制造或检修质量不良，引起绝缘不断劣化，表面电位随之升高的部位。
2.2 正加压表面电位法此法是在定子线圈的导线上施加一定的直流电压，测量线圈端部绝缘的表面电位。
根据测出数值的大小，以判断绝缘强度的现状。
正加压表面电位法的测试触头的原理接线如图1。
图1 正加压电位法测试触头的原理接线图2.3 表面电位法判别绝缘的机理图1中，静电电压表用于测量电位较高时的读数，直流微安表用于测量几十伏至几百伏之间的读数。
现以检测水内冷定子线圈端部冷却水接头部位绝缘的表面电位为例加以说明，见图 2。
水轮发电机定子线圈处理后电位外移试验必要性
1概述
三板溪水电厂位于贵州省沅水干流上游河段的 清水江下游锦屏县内，该电站总装机容量 100 万 kW，安装 4 台 25 万 kW 混流式水轮发电机组，年 发电量 24. 28 亿 kW·h，是国家西电东送 “十五” 重点工程。电站发电机型号为 SF250—36 /10200， 有功功率 250 MW，定子额定电压 15. 75 kV，转子 额定励磁电压 354 V ( 转子磁极共 18 对) ，由哈尔 滨电机有限公司制造。2016 年 8 月，运行中的 3 号发电机定子 A 相发生接地故障，经检查为其 U4 支路第 39 槽下层线棒发生接地所致。将故障线棒 拆除后检查发现定子铁心最下层扇形片移位串出， 串出量达 8 mm，切入第 39 槽下层线棒，导致发生 金属性接地。同时，检查发现 2 号机组也存在类似 问题。电厂决定对 2、3 号机进行定子处理，即定 子铁心、线棒全部拆除，然后重新安装 ( 见表 1) 。 拆除下来的绝大部分旧线棒由于主绝缘未受损且线 型度良好，从经济运行角度综合考虑，决定对该线 棒槽部重新涂刷低阻漆及端部处理后再次使用。
80
2 电位外移试验、交直流耐压试验的 意义及区别
直流耐压试验能通过电流与泄漏电流的关系曲 线观察绝缘状态，在大多数情况下，可以在绝缘尚
小水电 2019 年第 2 期 ( 总第 206 期)
运行与维护
未击穿前就发现或找出缺陷。由于直流电压下按绝
缘电阻分压，能比较有效地发现线棒端部绝缘缺
陷。交流耐压试验一般是在被试设备上施加其 2. 5
倍额定电压的工频电压，从介质损失的热击穿观点
出发，可以有效发现局部游离性缺陷及绝缘老化的
弱点。由于在交变电压下主要按电容分压，能容易
发电机表面电位
发电机表面电位
发电机表面电位是指发电机定子线棒绝缘的表面电位，是通过表面电位法（也称为电位外移法）来检测的。
这种方法主要利用表面电位的变化来检测发电机定子线棒绝缘的缺陷。
表面电位测试的原理是，当直流电压施加在定子线棒上时，如果线棒绝缘存在缺陷，其电压分布将发生明显的变化。
绝缘缺陷会导致绝缘电阻减小，绝缘压降降低，从而使缺陷部位的对地电压增高。
通过测量这个对地电压，可以判断出发电机定子线棒绝缘是否存在缺陷。
发电机表面电位测试对于发现引线包绝缘不良、线圈鼻端绝缘包扎缺陷、绝缘盒填充泥填充不满、绑扎涤玻绳固化不良以及端部接头处定子空心铜线焊接质量不良等造成的渗透等缺陷非常有效。
这种测试方法能够弥补发电机定子绕组交、直流耐压试验所发现不了的端部绝缘缺陷的不足，进一步提高了发电机安全运行的可靠性。
发电机表面电位测试的试验标准通常是，在加2倍的额定电压时，漏泄电流不大于1微安。
测试电压范围通常为DC0-30KV，电压精度为1.0%。
测试仪器一般为直流高压发生装置。
需要注意的是，发电机手包绝缘包完后需要干燥4-5天才能进行表面电位测试。
同时，铝箔纸包裹的面积也会影响测得的表面电位值，铝箔纸包裹的面积越大，测得的表面电位值也越小。
在测试中，如果发现表面电位异常，应及时采取措施进行处理，以保证发电机的安全运行。
海勃湾发电厂#5发电机端部电位外移测量试验报告
试验负责人: 杨军试验人员：韩磊席文飞海三电厂高试班报告编写：席文飞编写时间: 2007-9-8报告初审：报告审核报告批准：批准日期：目录1、前言------------------------------32、试验目的----------------------------33、发电机铭牌参数----------------------34、试验数据---------------------------35、试验结论---------------------------5关键词：发电机端部电位海勃湾发电厂#5发电机端部电位外移测量试验报告1·前言内蒙古电力科学研究院受北方公司海勃湾发电厂的委托，对其#5发电机定子端部绕组进行现场静态试验。
2·试验目的此次试验是按照DL/T 596-1996 《电力设备预防性试验规程》、《华北电网有限公司电力设备交接和预防性试验规程》、国电公司“二十五项反措”的要求，防止大型发电机损坏。
检查发电机端部绝缘有无老化、破损等绝缘缺陷而进行的。
以保证检修质量及机组的安全运行。
3·发电机铭牌参数型式: QFSN-330-2 相数 3额定容量: 330MW 额定氢压 0.3Mp额定电压: 2000V 额定励磁电压 420V额定频率: 50Hz 额定电流：11200A 额定转速：3000r/min 定子绕组接线方式：2-Y额定功率因数：0.85 额定励磁电流 2376A制造厂家: 北京北重汽轮电机厂出厂编号：Q60S4-5-100260404出厂日期: 2004年10月4·试验数据发电机定子线圈端部电位外移测量试验试验时间：2007年08月28日试验条件：环境温度：32℃环境湿度 30%内冷水质合格；试验电压：直流20000V内蒙古电力科学研究院第3 页共5 页试验结果：励侧内蒙古电力科学研究院第4 页共5 页均未超过3000V，试验合格。
发电机定子绕组端部电位外移试验及试验周期的探讨
发电机定子绕组端部电位外移试验及试验周期的探讨作者：郑刚来源：《城市建设理论研究》2013年第26期[摘要] 国产水内冷发电机投产后，电位外移导致发电机烧毁事故时有发生，经过多年试验检测、处理、改造，端部绝缘缺陷已逐年减少，近几年已趣于稳定，端部电位外移的缺陷得到有效治理，本文重点介绍了近年进行电位外移的试验情况，从中积累了经验、方法和观点。
[关键词]发电机；电位外移；绝缘；中图分类号： TB857+.3 文献标识码： A1发电机定子端部电位外移试验的目的国产大型发电机定子线圈的冷却方式基本上为水冷却，水冷却必将造成工艺上的难度加大。
国产大型发电机由于引线手包绝缘整体性差，线棒端部绝缘盒填充不满，绝缘盒与线棒主绝缘末端及引水管搭接处绝缘处理不当，绑扎用的涤玻绳固化不良以及端部固定薄弱（包括引线存在100HZ固有频率和铜线疲劳断裂）等工艺缺陷，在运行中易发生端部短路事故，为了检测定子线圈端部绝缘缺陷，需测试定子绕组端部局部的电位外移和泄漏电流。
该试验项目已列入预试规程中。
2发电机定子水内冷线圈端部电位外移试验方法示意图3定子水内冷线圈施加电压后等值电路图及原理：发电机定子水内冷绕组施加直流电压后，等值电路如上图所示。
图中：C1、R1为被测部位的单位体积电容及电阻；C2、R2为被测部位以外的单位体积电容及电阻；R3为经微安表接地的串接电阻；R4为端面表面单位长度的电阻；CY、RY为定子引水管电容及电阻；CH、RH为汇水管对地电容及电阻；CX、RX为被测部分以外的对地电容及电阻；V、A为静电电压表和微安表。
当其它参数在正常范围内时，可以近似用图中的等值电路代替；在绝缘正常时随槽口外距离不同，绕组表面上的电位也有差异，距槽口位置越远电位值越高，故在相同测试位置下，A 点处测得电压值取决于R1及R3值的分压比，当R3一定时，测量处电压值可以相对反映出被测部位的绝缘状态。
在A点处有两部分电流组成，一部分经R4流过绝缘表面，此部分电流通常很小可以忽略，而另一部分经R1流过绝缘体积内部，绕组加压后电容电流和吸收电力很快消失，余下的电导电流在R3上产生压降，即电位外移出来。
电位外移测量法在检测定子绕组绝缘时的优点
１ 直流耐压试验 的局限性
１１ 案例 情 况 ． 案例 １ ０ １年 １ ：２０ １月 ３ ０日流 溪河 发 电公 司 ２
号机 大 修 ，定 子 绕 组 修 前 试 验 ，直 流试 验 电压 为
２ ５ Ｎ ，Ａ相泄 漏 电流 为４ ，Ｂ相 泄漏 电流 为 ． 时 ８ ，Ｃ相 泄漏 电流 为９ － ０ ８ｔ ， ａ；相 间泄漏 电流 差 别
较 小 ，绝 缘 介质 上 电压分 布决定 于绝 缘介 质 的体积 容 抗和表 面 绝缘 电阻 的大小 ，因此定 子绕组 交 流耐
压 试验 能有效 发现 定子 绕组 绝缘 的整 体劣化 和定 子 绕组 槽部 的局 部性 缺 陷。
较 大 ，不 符合 规程 要求 。定 子绕组 经 清洗并 加热 干
０ 引
言
￣／， ，定 子 绕 组 修 前 试 验 ，直 流 试 验 电 压 为 ｈＪ修
２ ０ Ｕ 时 ，Ａ相泄 漏 电流为 ３ ，Ｂ相 泄漏 电流 为 ． Ｎ １ ，Ｃ相 泄 漏 电 流 为 ２ ；相 间泄 漏 电 流 差 别 ７
根椐 《 电力设备预防性试验规程》 （Ｉ ＴＷ－ ＤＶ ５ｇ －
法，是发 电机组能否投入运行的有力依据 ，但其对 于远 离铁芯的端部 绝缘 缺 陷不能有效地发现 。电位外移测 量法作为 １ 种
检测局部绝缘缺陷的方法 ，有利于查找并排除定子绕组的绝缘缺 陷，可弥补 以上 ２ 方法的不足 。图 ２幅。 种
【 关键词 】定子绕组
绝缘缺 陷 绝缘 强度 电位 外移 测量 法
１９ ）规定 要求 ，对 于容 量 为６０ ０ｋ ９６ ０ Ｗ及 以上 的 同
较 大 ，与 以前 比较 ，Ｂ相泄 漏 电流有 增大 现象 ，不 符合 规程 要求 。
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测量部位
A 13 550 B 13 550 c 10 700 X 6 0 00 Y 14 60 0 Z 5 000
测量值 / V
头及过渡引线并联块等绝缘部位包铝箔纸， 对三相
定子绕组施加额定直流电压。当内冷水合格， 汇水
管 缘 足 求 ，水 阻 的 小 测 没 绝 满 要 时 引 管电 RY 大 对 量
随后测量了机组端部引线接头和过渡引线并联块处的手包绝缘对地电位试验发现6个引线接头处对地电位均超标测量数值如表1所示标准为3000打开6个引线接头处的手包绝缘后发现绝缘填充物与导体间存在分离情况导体与绝缘物分离部位有油污且绝缘物填充不实绝缘填充物中有间隙空洞在v2引线接头与过渡引线块搭接面间有氧化膜固定v2引线接头的螺帽上有明显锈迹
影 如绝 没 响， 缘 有缺陷， 棒绝 体 阻尺 线 缘的 积电 v远 远大于表面电 阻Rs，电 要分布在体积电 压主 阻R
上， 此时被测绝缘表面的对地电位很低。当绝缘存
在 缺陷， 棒绝 体 阻尺 小， 积电 尺 线 缘的 积电 v减 体 阻
的压降减小，使被测处的绝缘表面对地电位升高， 如存在贯穿性缺陷时， 该处电位可能等于试验电压， 绝缘体表面对地电位的大小反映了该处手包绝缘的 状况， 这种绝缘体表面对地电位的升高被形象地称
1层0.01mm 的铝箔纸作为测量电 极。 (3) 定子线圈在通水条件下， 采用反接线试验， 水质要合格， 对于密闭循环水系统， 要求水的电导 率< 1.5 gS/ cm, (4) 将定子线圈三相短接后，外加发电机额定 直流电压， 用发电机表面电位测量杆的金属探头(探 头与铝箔纸接触良 ， 好) 按编号逐点测量并做好记
至 1030 ， C 机组被迫打闸停机。 2. 3 浮子油箱解体检查及处理
停机后， 在保持密封油系统运行的情况下， 对 浮子油箱进行隔离， 关闭浮子油箱进出口门及顶部 气体平衡阀， 对浮子油箱进行解体检查， 此时依靠 浮子油箱旁路门控制密封瓦排油。 浮子油箱解体后， 发现浮球阀动作灵活无卡涩， 进出油门无堵塞。 进 一步检查发现， 当开启浮子油箱平衡阀后， 浮子油 箱顶部平衡管并无气体排出。因为当时发电机并没 有消压， 如果平衡阀工作正常， 应该有气体从平衡 阀处排出， 因此确认浮子油箱平衡阀或前后管路堵 塞是造成浮子油箱排油不畅的根本原因。 由于在发电机带压状态下无法检查更换故障管 路， 而对发电机进行气体置换所需时间太长， 因此， 决定在发电机汽端循环风机氢气人口 至氢气纯度分 析仪隔离门后加装一管路及隔离阀至浮子油箱顶部 (图 1 中加粗管线)，代替原来的平衡阀管路。
第9卷 (2007年第5期)
电力安 全技 术
J
检修维护
ia n x iu w e ih u
电 位外移试脸在发电 机缺陷童找中的应用
李志娟
(国电阳宗海发电有限公司，云南 昆明 652103)
阳宗海发电 有限公司装有2 台型号为QFSN2200- 2 的汽轮发电机。在2003 年8 月，1号机大修
时， 发现发电机定子绕组直流电阻超标， 并集中反 映出B 相绕组直流电阻偏大， 相间差值随绕组温度 升高明显增大， 各相绕组直流电阻的最大差值达到 最小一相的29.59%。 通过绝缘电阻测量和交、 直流 耐压试验，没反映出异常，试验结果正常。 针对上述缺陷， 应用电位外移试验， 发现发电 机定子绕组首端引出线、中性点引出线接头处手包 绝缘对地电位超标， B相中性点引出线V2接头处有 小砂眼渗水的缺陷， 并对这些问题进行了处理， 收 到了明显的效果。
为电位发生了外移。
2 试验方法
(1) 抽出发电 机转子后， 在定子两侧端部接头
处作好标记。 (2) 在手包绝缘处即待测部位的外表面，包裹
1 电 位外移试验原理
常规的发电机定子交、 直流耐压试验， 能检验 出定子槽部及槽口绕组端部的绝缘缺陷， 而对定子 绕组端部接头处的局部缺陷往往不能检测出来。 交 流耐压试验其电压是按电 容分布的， 在工频电压下 由于线棒通过对地杂散电容电流的影响， 造成了电 压沿线棒的分布不均匀，致使端部对地电压最低， 端部线棒承受的电压减小; 直流耐压试验其电 压是 按电压， 当距铁芯较远时， 如在端部接头处， 由于端部线棒表面绝缘电阻的作用， 使施加到绝缘 体上的电 压大大下降， 影响了直流耐压试验的灵敏 J 而电位外移试验却能发现大型水内冷机组存在 性。 的端部手包绝缘缺陷， 在检验上有较强的针对性。 电位外移试验是在待测接头、 手包绝缘引线接
43
打开6 个引线接头处的手包绝缘后，发现绝缘 填充物与导体间存在分离情况， 导体与绝缘物分离 部位有油污， 且绝缘物填充不实， 绝缘填充物中有 间隙、 空洞， 在V2引线接头与过渡引线块搭接面间 有氧化膜， 固定V2 引线接头的螺帽上有明显锈迹。 做水压试验进一步检查， 发现B相中胜 点V2引线接 头处渗水(有小砂眼)。针对发现的缺陷， 对B 相中 性点V2 接头处的砂眼进行了补焊，经水压试验合 格; 对各搭接面进行了局部处理， 测量每个分支的 直流电阻值，与出厂值进行比较，阻值合格; 恢复 连接头后， 测量直流电阻合格。 重做手包绝缘并固 化后测量手包绝缘对地电位均合格，见表2。
油箱内浮球阀动作缓慢， 将会引起排油不畅。 因此， 应当适度开启旁路门协助排油。 密封油排油系统如
图 1所示。
1 发电 机密封油系统简介
发电机型号为QFSN- 300- 2- 20B， 配备单流 环密封油系统。其正常运行油路为: 主机润滑油供油* 管真空油箱一主密封油泵(或 备用密封油泵)一滤油器* 油氢差压阀一 发电机密 封瓦一氢侧排油(空侧排油不经过扩大槽和浮子油箱 直接回空气抽出槽)一密封油回油扩大槽一浮子油箱 一空气抽出槽一轴承润滑油排油* 汽机主油箱。
2 发电机进油及处理
由 于当时的发电 机内 氢气压力为0. 15MPa , 氢 侧排油应该能通过浮子油箱顺利排至空气抽出槽， 因此， 试运各方均怀疑排油不畅是浮球阀故障引起 的， 需要进一步观察处理。其间，由于临时安排的
就地操作人员精力不集中， 浮子油箱旁路门调节不 及时， 导致密封油回油进人发电机内。此时因密封 瓦回油不能顺利排出， 温度由原来的65℃急剧升高
录，当电位超标时，应分段找出电位高的部位。
3 在 1号机上的实测应用
1号发电机电位外移试验。先分别对励端和汽 端的54个手包绝缘引线接头处的对地电位进行了测 量 ，最高对地电位为 350 V ，均没超标(标准为
<2 000 V)。 随后测量了机组端部引线接头和过渡引
线并联块处的手包绝缘对地电位，试验发现6 个引 线接头处对地电位均超标， 测量数值如表1所示(标 准为< 3 000 V)。
J
检修维护
ia n x i u w e i h u
电力安 全技术
第9卷 (2007年第5期)
30O W机组试运中密封油系统 M
故障排查及处理
盛喜兵 ，张景娥
(国电菏泽发电 厂，山东 菏泽 274032)
菏泽发电厂6 号机组在试运过程中发生发电机 进油， 机组被迫停运， 重新启动后又出现严重漏氢 的故障，现将故障查找及处理过程介绍如下。