水内冷发电机组绝缘电阻试验常见问题及解决方法

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目前，我国的发电机组越做越大，绝缘性能越来越好，对绝缘测试的要求大大提高。本文对试验人员在测量水内冷发电机绝缘电阻时出现不正常现象进行了分析、判断，解决测试中遇到的问题，对水内冷发电机绝缘测量遇到的的问题有所帮助。
    绝缘电阻测试是发电机高压试验的第一项，但由于现场很复杂，影响绝缘电阻正常测试的因素很多，要一一排除由于水阻、泄漏、干扰、结构等问题造成的影响，才能获得可信的发电机绝缘电阻测量值，所以这是一项很复杂的工程任务。
1、概况
    某发电厂试验人员在测量水内冷发电机绝缘电阻时出现不正常现象，主要表现在绝缘电阻值很小（几MΩ），读数晃动，指针和数显不一致，甚至测不出来，这些现象得不到解决，将引起推后发电机修前热态交、直流耐压试验、甚至延误修后开机并网时间，这让试验人员很困惑，为了解答这些困惑，试验人员不断在现场参与分析、判断、解决测试中遇到的问题，积累了很多现场经验，对解决水内冷发电机绝缘的测量有所帮助。
2、问题的提出 
2.1测量绝缘电阻出现不正常的现象主要表现
（1）在测完A-BC（BC接地）相间的绝缘值后，再测B-CA（AC接地）间、C-BA（BA接地）间的绝缘值时，其示值将比第一次的偏小。
（2）水内冷发电机组在小修时，主机—母线—主变联合绝缘测得的阻值只有几兆欧或几十兆欧。
（3）电压跌落，测量值不稳定。
（4）测量数值有时偏小，有时偏大，甚至指针指向无穷大，数字显示溢出。
3、现场遇到的问题分析和解答
    现象1：设第一次绝缘测量在A相绕组与地和B、C相间进行。由于在第一次测量前三相间介质处于原态，无极化现象，但当A相绕组加上直流电压后，A相绕组与地及B、C相间的介质发生极化，即：介质极化的正极性朝向A相绕组，介质极化的负极性朝向地及B、C相绕组。虽然可将A相对地进行放电，使相间分布电容上的电荷被充分放完。但这种绝缘体内的介质间极化状态，不能很快恢复原始状态（无方向极性状态）。
    当进行B相绕组与地和A、C相间绝缘测试时，在B相绕组加上直流电压后，刚才的介质极化状态发生反向逆变，即：介质极化的正极性朝向B相绕组，介质极化的负极性朝向地及A、C相绕组。改变介质极化极性是需要吸收仪表输出电流能量的，即在加压后的同一时点，经B相绕组流过B-CA地间绝缘体的吸收电流要比初次测量A相时所需电流大，从而使得测出的绝缘阻值变小了。
    同理，在测完A-BC地，B-CA地，C-BC地后，回头再次测A-BC地时，其示值将比第一次的偏小，而与B、C相测试的值基本一致了。
    现象2：水内冷发电机在小修时，没时间断开母线和主变，而是从中性点处并联联合式整体进行对地（机座）绝缘测试。

　　通常测试方法有：三相绕组对机座之间分别进行绝缘测试。（即断开中性点的连结），和三相绕组对机座同时进行绝缘测试（即中性点处连结测试，并联法）。绕组单相所测得的绝缘阻值要大于绕组三相并联时所测得的阻值。

　　任何被测绝缘体在检测绝缘时，被测试品都会存在因泄漏而造成误差。由于水阻存在，线路对汇水管，汇水管对机座之间的电阻只有几百千欧和几千欧，因此，测试仪器需要在汇水管与法兰盘处进行泄漏电流自动补偿、屏蔽。如果不进行补偿、屏蔽，发电机组汇水管、法兰盘泄漏电流远大于绕组对机座之间的泄漏电流，仪表所接收的电流实际是汇水管、法兰盘的误差电流，测出的绝缘值是汇水管、法兰盘对机座之间的绝缘值，而不是真实的绕组绝缘值，由于汇水管、法兰盘对机座的分布电容远小于绕组对机座的分布电容，吸收比也会比正常值要小很多，甚至没有吸收过程。

　　若发电机组与母线，主变联合测试，测量仪表仅只能对发电机组内部因汇水管、法兰盘造成的泄漏电流进行补偿屏蔽，但母线、主变造成的泄漏电流无法进行补偿屏蔽，且仪表接收电流比单独发电机定子绕组的漏电流要大很多，从而使测得的绝缘阻值就很小。实际上是母线、主变与三相定子绕组各绝缘值的并联，测得整体阻值理应变小。一般情况下，主机、母线、主变联合测试的绝缘值在10兆欧左右，若只有几兆欧或更低，则要进行除潮后再测试。

　　现象3：规程规定，发电机绝缘电阻测试时，水阻应大于100kΩ，如果水阻不够大需要降低水电导率。而现场有时因为抢修时间有限，等不及降低水阻就要开始测试。如果试验仪器输出功率有限，当水阻远小于规程规定时仪器的输出电压会被拉跨，从而影响测试精度。为解决测试电压跌路的问题，在时间充裕的情况下，可以降低水电导率，加大水阻，保证机器能获得稳定可靠的测量值。

　　现象4：随着发电机越做越大，端口电压等级升高，绕组绝缘介质极化对测量影响越来越明显。绝缘介质在强电场作用下产生极化电势。由于发电机脱网时，其电压、电流的相位是不确定的，在脱网时刻，绝缘介质承受的电场大小和方向也是不确定的。因此，绝缘介质的极化电势的方向可能为正，为负，大小也不确定。另外，绝缘测试或者交直流耐压试验都会对绝缘介质产生极化，极化电势的方向和外加电场的方向相反，而且极化电势充分放电时间较长，可能长达几天。

　　极化电势通过水阻对机座放电。当极化电势与绝缘测试电压同向时，泄漏电流与绝缘电阻电流也同向，在这种情况下，测量的电阻比实际绕组绝缘电阻小。当极化电势与测试电压反向时，测量的电阻比绝缘电阻大，而且如果极化泄漏电流大于绝缘电阻电流，试验仪器内部短路会溢出，结果是仪器指针显示无穷大，数字显示一个无意义的数。

　　汇水管上串入有几十毫伏直流电压时，绝缘测试仪会出现如下现象：指针表显示值很快指向无穷大，数字显示的R15S值比R60S值要大，即吸收比小于1。在汇水管上所带的直流电压越高，此种现象就越明显。

　　汇水管上串入的直流电压在几百毫伏时，绝缘测试仪会出现如下现象：指针表显示值摆动幅度较大，数字表显示的电压值只有几百伏或一千多伏。在关闭高压时，数字表显示电压值在三千多伏。

　　以上两种汇水管带电的现象，试验仪器无法正常测试。

　　解决办法：为减小极化电势对测量的影响，首先需要对发电机三相绕组和汇水管、机座短接起来充分放电。其次需要尽量降低水电导率，加大水阻，减小极化泄漏电流对测试的影响。试验仪器受极化电流影响大，特别是极化电流方向与绝缘电阻电流相反，而且比绝缘电阻电流还要大的时候，仪器不能工作，必须进行综合补偿功能，消除极化电流的影响。
    由于绝缘测量的高压会进一步极化绝缘介质，当连续测量发电机绝缘电阻时，前次积累的极化电势会增加，并在测量过程中逐渐释放出来，应此会出现绝缘电阻越测越小的现象。解决办法：测量绝缘电阻前先充分放电，连续进行测试的间隔保证大于10分钟，而且间隔期间，将绕组、汇水管、机座连接起来放电。
　　通过对测量水内冷发电机绝缘电阻出现不正常现象的分析解答，解决了许多测量发电机绝缘遇到的问题，针对不同问题采取的不同解决方法，使试验人员的技术水平和分析能力得到了很大的提高，确保机组安全投入运行。

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