第ｌ１期 广东水利水电 Ｎｏ．１１ ２０１１年ｌ１月 ＧＵＡＮＧＤＯＮＧ ＷＡＴＥＲ ＲＥＳＯＵＲＣＥＳ ＡＮＤ ＨＹＤＲＯＰＯＷＥＲ ＮＯＶ．２０１１ 锦屏Ⅱ级水电站１＃发电机定子线棒介质损耗试验 杨晓玲，李有春 （锦屏水力发电厂，四川西昌６１５０００） 摘要：介绍了锦屏Ⅱ级水电站发电机定子线棒介质损耗试验。该次试验能准确、真实地反映出锦屏Ⅱ级水电站１ 发电机 定子线棒良好的电性能，为日后发电机的安全稳定运行提供保障，同时为维护试验提供了参考依据。 关键词：定子线棒；介质损耗试验；锦屏Ⅱ级水电站 中图分类号：ＴＭ３１２ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００８—０ｌ１２（２０１１）１１—００６７—０３ １概述 端部将股线束装在一起。股线间绝缘以防止股线之间 锦屏Ⅱ级水电站位于四川省凉山彝族自治州木里、 产生短路环流。线棒主绝缘采用环氧云母和防电晕半 盐源、冕宁三县交界处的雅砻江干流锦屏大河湾上，是 导体作为填充材料，以保证线棒场强、电气应力分布均 雅砻江上水头最高、装机规模最大的巨型水电站。共有 匀。线棒槽内直线段外层表面涂刷低阻半导体漆，端部 ８台发电机组，发电机额定容量为６６７ＭＶＡ，额定电压为 弯曲段表面涂刷高阻半导体漆。 ２０ｋＶ，总装机容量为４ ８００ＭＷ，多年平均年发电量为 锦屏Ⅱ级水电站发电机定子线棒的绝缘采用先进 ２４２．３亿ｋＷ・ｈ。 的绝缘处理技术真空压力浸渍法，使用进口少胶云母带 锦屏Ⅱ级发电机定子绕组绝缘水平是关系到整个 和专用树脂，使绝缘成为稠密、不发空的均匀的固体，不 发电机组安全稳定运行的关键问题。发电机定子线棒 含气泡且表面光滑无缺陷。少胶云母带的云母含量较 在运行中要承受高温和高电压。虽然现在发电机定子 高，使整个绝缘层的云母含量得以提高，从而改善了线 线棒采用先进的制造工艺，但是其内部气隙始终不能完 棒的长期耐电老化性能。定子线棒对地绝缘的外侧用 全消除¨ ，而这些气隙在高电压作用下产生局部放电， 半导体复合物作防晕处理。定子线棒的端部绝缘采用 可能引起电、化学、机械、光、声等多因子老化，从而加速 防晕层与主绝缘一次成型的结构。线棒在整个定子铁 定子线棒在运行过程中的绝缘老化，缩短其寿命。绝缘 心长度上采用３６０。Ｒｏｅｂｅｌ换位方式，以减小股线在槽 介质损耗是反映高压电气设备绝缘性能的一项重要指 部漏磁场中不同位置产生循环电流而引起的附加损耗 标。介质损耗角正切值常用来评定绝缘介质在某一电 和股线间电势差及温差。槽内防电晕结构及定子线棒 压范围内的老化状况，其测量值直接影响对定子绕组绝 结构简要示意如图１、图２所示。 缘性能的判断，是严格控制线棒绝缘质量的重要途径 ３介质损耗角正切值检测与试验 之一。 绝缘介质在交流电压作用下，除有电导电流、局部 在发电机定子线棒出厂和试验中，介质损耗测试是 放电电流外，还有极化引起的有功电流。电导电流、局 必做试验项目之一。２０１１年２月，锦屏Ⅱ级水电站１ 部放电和极化引起的有功损耗为介质损耗 Ｊ。当绝缘 发电机定子线棒电性能试验在业主见证下完成。 体受潮、脏污或老化变质、绝缘中有气隙放电等现象时， ２定子线棒结构及特点 在电压作用下，流过绝缘的电流中有功分量增大，亦即 定子线棒２个主要的设计因素为电晕和局部放电。 在绝缘中的损耗增大了。 线棒有槽内直线段、端部弯曲段、电接头３个部分，由铜 定子线棒绝缘可看作是一个高压电容器，通过测定 导线、对地主绝缘和防电晕系统组成。铜导线由多股的 介质损耗角正切值的方法可衡量此电容的情况。对于 绝缘铜股线组成，在槽内直线段采用合适的换位后，在 一个无损耗的电容器，介质损耗角正切值应为０，然而 收稿日期：２０１１—０９—１５； 修回日期：２０１１—１０—０６ 作者简介：杨晓玲（１９８２一），女，硕士，助理工程师，从事水电站高压试验工作。 ・６７・ ２０１１年１１月 第ｌ１期 杨晓玲。等：锦屏Ⅱ级水电站１并发电机定子线棒介质损耗试验 Ｎｏ．１１ Ｎｏｖ．２０１１ 图１槽内防电晕结构示意 低电阻保护布 Ｌ换位 图２定子线棒结构示意 绝对理想的电容器（定子线棒）并不存在。在线棒绝缘 中存在着固有的损耗，可以通过介质损耗角正切值试验 来测定并判断其绝缘是否合格。 定子线棒绝缘系统可以用电阻和电容的串联电路 来表示，等效电路如图３所示。定子线棒绝缘由一个无 损耗的电容（ ）与一个代表定子线棒电介质损耗的电 阻（ ）串联。电容损耗的部分由与电容（Ｃ ）并联的电 阻 构成。串联等效电路的阻抗如图４所示。 ｚ５ 圈３定子线棒绝缘系统串联等效电路 ・６８・ 图４串联等效电路的阻抗示意 图３中，ｚ 表示电路总阻抗；Ｃ 表示线棒电容； Ｒ 表示总电介质损耗的电阻； 表示外施交流电压； 表示回路电流；Ｒ 表示电容损耗的电阻。图４中 表示电容电抗；电路外施电压与电容两端电势差的 相角６为介质损耗角，损耗低时 值较小，损耗高时６ 值较大。 根据图４的矢量图，可以采用式（１）来计算介质损 耗角正切值ｔａｎ６。 ｔａ ＝Ｒ５／Ｘｃｓ＝Ｒｓ／（１／２ｚｒｆＣｓ）＝２ ｓＣｓ（１） 如果线棒是一个无损耗的理想线棒，没有电阻分 量（Ｒ ＝０），那么电阻两端的电压降为零，角６是０ （ｔａｎ０。＝０）；随着串联兄 的增加，ｔａｎ６也相应增加。 是定子线棒结构和材料、树脂系统、线棒固化程 度、电极系统特性、气隙含量、气隙尺寸、浸渍固化、 温度、电压值、外施电压频率、线棒尺寸和几何形状 等中的一个或多个变量的函数。控制好影响Ｒ 的变 量，把控线棒生产过程的质量及工艺，使固化后气隙 含量低，提高线棒绝缘性能，可降低定子线棒介质损 耗角正切值及其增量。 锦屏Ⅱ级水电站ｌ 发电机定子线棒电性能见证试 验主要有常态介质损耗角正切值ｔａｎ６及增量Ａｔａｎ６测 量、工频耐压试验、起晕试验、表面电阻测量等。不同的 制造厂，不同的主绝缘额定电压，试验电压和标准也不 一样。根据合同及相关标准 Ｉ４ Ｊ，锦屏Ⅱ级水电站１ 发 电机定子线棒常态介质损耗角正切值ｔａｎ８及增量 Ａｔａｎ６具体要求见表１（额定电压 为２０ｋＶ）。 表１定子线棒常态介质损耗角正切值及其增量指标 ２０１１年１１月第１ｌ期 广东水利水电 Ｎｏ．１１ ＮＯＶ．２０１１ ４试验成果及分析 试验时，在现场随机抽取３根上层线棒和３根下层 线棒（线棒编号为：Ｂ２２８、Ｂ５７、Ｂ５４、Ａ３２１、Ａ３３６、Ａ２７８） 进行试验。试验环境及线棒试样如图５所示。 图５试验中的线棒 常态ｔａｎ８及增量Ａｔａｎ８测量在室温下进行，测量电 压从０．１ ｕ 开始每隔Ｏ．１ ｕ 测１次，直到２．ＯＵ 为止。 常态介质损耗（０．２ＵＮ）试验结果如表２所示，常态介质 损耗（０．２Ｕ ～０．６Ｕ ）试验结果如表３所示。 表２ ０．２ 下介质损耗ｍｎ８值 线棒号 试验结果／％ Ｂ２２８ ０．６６２ Ｂ５７ ０．８３６ Ｂ５４ ０．６９ｌ Ａ３２１ ０．６６５ Ａ３３６ ０．６２７ Ａ２７８ ０．６４０ 由表２可知，所试验的６根线棒在０．２ＵＮ下介质损 耗ｔａｎ８值在０．６２７％～０．８３６％之间，均小于表ｌ中的 指标１％。由表３可知，试验线棒介质损耗增量Ａｔａｎ６ 值最小仅０．０３％，最大值为０．１７２％，远小于表１中的 指标０．５％。表明抽取的ｌ 发电机定子线棒完全满足 常态介质损耗的要求，其绝缘优良、电气性能稳定。 表３介质损耗增量Ａｔａｎ６（＝ｔａｎＳｏ 一ｔａｎＳｏ： ）试验值 线棒号 试验结果／％ Ｂ２２８ ０．１５８ Ｂ５７ —０．０６２ Ｂ５４ ０．０４ Ａ３２１ ０．１７２ Ａ３３６ ０．０３ Ａ２７８ ０．０３２ 试验在厂家的试验室内进行，较好地排除了温度、 湿度、电磁场干扰等环境条件对介损测量的影响；试验 中采用一整套先进的试验、测量设备，使得试验能够较 准确地得到线棒的真实介质损耗值。先进的绝缘处理 技术也保证了较低的ｔａｎ６值和较均匀的Ａｔａｎ８。 ５结语 在本次见证试验中的绝缘耐压试验，加４ＵＮ（即 Ｓ０ｋＶ）电压，历时１ｍｉｎ，均未发生击穿；起晕试验，在 １．５ （即３０ｋＶ）下，均无电晕或放电现象；表面电阻测 量亦均符合设计要求。 通过此次试验，能准确、真实地反映出锦屏Ⅱ级水 电站１ 发电机定子线棒良好的电性能，也为日后发电 机安全运行的稳定性和可靠性提供保障，同时为维护试 验提供了参考依据。 参考文献： ［１］ 漆临生，梁智明，皮如贵．发电机定子线棒导线绝缘结构 试验研究［Ｊ］．绝缘材料，２００５，（３）：１９—２８． ［２］ 邹祖冰，杜建国，吴仲平．大型水轮发电机定子线棒介质 损耗测量探讨［Ｊ］．大电机技术，２０１１，（１）：５—７． ［３］ＪＢ／Ｔ７６０８—２００６测量高压交流电机线圈介质损耗角正切 试验方法及限值［Ｓ］． ［４］ ＳＬ３２１—２００５大中型水轮发电机基本技术条件［Ｓ］． （本文责任编辑王瑞兰） ・６９・