1、概述
　　1998年12月20日，對洛陽熱電廠改擴建工程1號發(fā)電機定子繞組進行直流耐壓試驗。該發(fā)電機由俄羅斯制造，交接試驗直流耐壓值按照俄方意見為45kV。首先對B相進行耐壓試驗，A、C相短路接地，當電壓升至43kV時，直流高壓發(fā)生器保護動作，電壓突然降至零。然后測量B相繞組絕緣為0．2MΩ。排除外部出線套管和絕緣套桶造成此種現(xiàn)象的可能后，測量結果仍不變，說明發(fā)電機定子B相已被擊穿。
    該汽輪發(fā)電機的型號為TBM-160-2，由俄羅斯新西伯利亞電力股份公司制造，額定有功功率160MW，定子額定電壓18kV，定子接線Y。發(fā)電機定子繞組、定子鐵芯均采用變壓器油直接冷卻。
2、擊穿點的查找
2．1 原理
　　在打開發(fā)電機定子前先初步確定擊穿點的位置，然后打開發(fā)電機，解開線棒之間的焊頭，判斷擊穿線棒。
（1）直流壓降法
    對B相繞組通直流，測量B相繞組兩端對地電壓，如圖1所示。由圖可知， L1＝U1L／（U1＋U2） L2＝U2L／（U1＋U2）式中　L1、L2分別表示繞組故障點G距引出線頭B、Y的長度，L表示該繞組的總長度。
（2）搖表檢測法
　　初步判定故障點位置后，為進一步確定在哪一根線棒上，可將擊穿點所在線棒焊開1個焊頭，用搖表分別測量B、Y段兩端對地絕緣，故障線棒即在對地絕緣較低的一端。
2．2 擊穿點的實際查找
2．2．1 初步判斷
　　該發(fā)電機定子繞組參數(shù)為Z＝42，線圈節(jié)距Y＝17，每極每相槽數(shù)q＝7，極數(shù)2p＝2，每相繞組有線棒28根，其繞組接線見圖2。為了能準確判斷擊穿點的位置，可先后采用3種方法對繞組通直流：用TP3381型直流電阻測試儀通10A直流；用蓄電池加限流電阻通直流；用電焊機通115A直流。
    根據(jù)繞組接線圖和試驗數(shù)據(jù)分析，B相繞組共有線棒28根，故障可能發(fā)生在4槽下、30槽上或5槽下。故障不能確定的原因是：沒有合適的既能滿足大電流，又有較好穩(wěn)流效果的直流電源。后來的檢查結果證明第一組數(shù)據(jù)是準確的。根據(jù)該組數(shù)據(jù)計算：
    L1=U1L/（U1+U2）=1.8×28/(1.8+32.2)=1.48。
    故障發(fā)生在靠近B端的第二根線棒上，即4槽下。這組數(shù)據(jù)是用TP3381型直流電阻測試儀測量的。           
2．2．2 解體判斷
（1）用銅焊機將29槽上線棒汽輪機側焊頭解焊，用500V兆歐表測量的絕緣電阻為：29槽上線棒對地大于200MΩ，4槽下線棒和B相其余棒對地為0.67MΩ。
（2）將4槽下線棒與30槽上線棒在勵磁機側焊頭解焊，（用500V兆歐表）測量的絕緣電阻為：29槽上線棒對地絕緣大于200MΩ，4槽下線棒對地0.42MΩ，30槽下線棒和B要其余線棒對地大于200MΩ。由此，可判斷出擊穿部位在4槽下線棒。
2．2．3 查出擊穿點
    將故障線棒4槽下線棒取出，加20A直流，測量線棒兩對地電位。根據(jù)試驗數(shù)據(jù)判斷：擊穿點在很靠近勵端的位置。經(jīng)查找，發(fā)現(xiàn)擊穿點位于距勵端1 120 mm處的寬面，擊穿點直徑約為0．7 mm，擊穿點位置半導體防暈層有破損，呈三角形，其3邊長分別為4mm、6mm和7mm，擊穿點位于三角形的A點，且有3道劃痕。線棒的主絕緣結構：經(jīng)換位編織熱壓固化成型后的線棒，首先半疊1層半導體帶，然后在線棒的下窄面中央巾1層寬為6mm的鋁箔帶，鋁箔帶每500mm長有一長約40mm的斷口，以改善電場的頒，再半疊包14層絕緣帶，最后再包1層防暈帶。三角形破損區(qū)及劃痕形成對半導體防暈層的貫穿性損傷，但對其內部紙絕緣破壞不大。 
3、擊穿原因分析 
    經(jīng)分析認定，該發(fā)電機直流耐壓擊穿是由于定子繞組線棒絕緣缺陷造成的。主要原因如下：
（1）該發(fā)電機出廠試驗不合格
    由出廠直流耐壓試驗數(shù)據(jù)（表4）可見，當直流耐壓45 kV時，A、B、C三相泄漏電流分別為30μA、70μA、63μA，B、C相間差為40μA，B相為A相的2．33倍，C、A相間差為33μA，C相為A相的2．1倍。按國標《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》GB50150－91規(guī)定：（發(fā)電機定子）各相泄漏電流的差別不應大于最小值的50％。由此可見，該發(fā)電機屬于不合格產(chǎn)品。
（2）出廠耐壓試驗標準太低
    出廠耐壓試驗電壓應比交接試驗電壓高。一般交接試驗耐壓值應為出廠試驗值的0．8倍。根據(jù)俄羅斯的電氣設備試驗規(guī)程規(guī)定，其交接試驗時直流試驗電壓應為
             1．28×（2UN＋3）＝1．28（2×18 kV＋3 kV）＝49．92 kV
　　因此出廠試驗電壓應為49．92kV／0．8＝62．4 kV。如果按照我國標準，其出廠試驗直流電壓應為3．5 UN＝63 kV。俄方出廠耐壓直流僅45 kV，可見標準太低。
（3）從發(fā)電機解體檢查結果可知：擊穿點位于破損三角區(qū)的頂點A處，這說明發(fā)電機4號下線棒在制造過程中受機械外力的作用后，絕緣防暈層形成一個三角形的破損區(qū)，區(qū)域的絕緣受到一定影響，這是造成繞組直流耐壓試驗擊穿的一個原因。
4、定子繞組的修理過程
4．1 修理過程
（1）抽轉子，斷開發(fā)電機與汽輪機相聯(lián)的背靠輪，拆掉給水裝置、勵磁碳刷架和軸瓦座，將定子內的油放出。
（2）拆下發(fā)電機端蓋，抽出隔離定子油與轉子的環(huán)氧隔離套筒，線棒頭解焊，線槽退楔，取下線棒在額前部分的固定件。抬出壓在擊穿線棒上的所有線棒后將被擊穿線棒抬出，換上新線棒，回裝線棒，線槽入楔，將線棒連上額前部分，焊接線棒頭。
（3）發(fā)電機定子安裝復位（穿隔離環(huán)氧套筒，轉子穿膛，上端蓋），定子線圈與出線套管連接，定子升溫，干燥處理，合格后定子注油。
4．2 解焊和焊接方法
　　首先應將需解焊和焊接的線棒用壓縮空氣噴吹，吹去變壓器油，需加熱外表面部位和接頭用溶劑清洗（去油），然后接頭的加熱部位用罩子覆蓋，線棒的加熱區(qū)附近部位用濕的石棉布包裹。加熱時，罩子及線棒用惰性氣體（如氮氣）噴吹。接頭在焊劑熔融時停止加熱，線棒頭用棒撥開數(shù)厘米。在焊接時向被焊端頭施加壓力，當焊劑熔融時，接頭收聚在一起，就焊接好了。焊接時，同樣要防止變壓器油燃燒，防止措施與解焊時的相同。
5、結論
（1）該發(fā)電機線棒絕緣存在缺陷，造成直流耐壓擊穿。
（2）發(fā)電機制造廠試驗標準過低，要求不嚴格，造成不合格產(chǎn)品出廠。
（3）直流壓降法和搖表檢測法是查找擊穿點位置的有效方法。
    信息來源：m.kk-medicalproducts.com 信息整理：揚州拓普電氣科技有限公司生技部