发电机绝缘电阻测试.docx
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发电机绝缘电阻测试
1.发电机结构
定子绕组
a设计
定子线棒为水冷却、相间连接线及主出线套管为氢气冷却。
为了最大程度降低杂散损耗，线棒由单独绝缘的多股导线组成，导线在槽区内进行540°换位，
并在线模中进行热压固化。
当线棒弯曲成型后，采用烘干固化端部线匝。
线棒断面上由多股空心不锈钢冷却管和实心铜导线组成，以保证良好的散热性。
在线棒端部，实心导线钎焊至铜接头上，空心不锈钢冷却管钎焊至水盒上，水盒通过聚四氟乙烯（PTFE）绝缘软管与总汇水管相连。
上层线棒和下层线棒之间的电气连接通过铜接头用螺栓进行电连接。
汇水总管与定子机座绝缘，从而可在不进行气体置换的情况下即可测量绕组的绝缘电阻。
在运行期间应将总汇水管接地。
b.Micalastic高压绝缘
定子线棒的高压绝缘采用成熟的Micalastic系统。
在该系统中线棒上半迭包有若干层云母带。
云母带有一层很薄的高强度衬底材料，云母带通过少量的环氧树脂粘结在衬底材料上。
云母带的层数及相应的绝缘厚度取决于发电机的电压。
缠上云母带后，线棒进行真空干燥并采用低粘度、高渗透性的环氧树脂进行浸渍。
在浸渍过程的第二阶段，用氮气对线棒加压，以完成真空压力浸渍（VPI）
过程。
然后环氧树脂浸渍过的线棒被放入模具成形，并在高温烘箱中进行固化。
经过处理后的线棒除了能完全防水和耐油外，同时还具有优良的电气、机械和热性能，从而获得无空隙的高压绝缘。
为将绝缘材料和槽壁之间的电晕放电减小到
最小，在所有线棒槽部分的表面涂一层半导体漆。
此外所有线棒都带有端部电晕
保护，以控制线棒槽部分至端部绕组的过渡电场，防止出现电晕。
K
V
234
111
5
J1
l
定子铁芯
2
槽楔
3
滑动垫条
4
顶部波纹垫条
5
调节垫条
6
顶部塑条
7
冷却管导线
8
实心腔线
9
排间垫条
IO
上层线棒
n
层间热条
12
下层线捧
B
Micalastic®-绝缘
14
侧面半导体波纹垫条
15
槽底半导体垫条
c.线棒支撑系统
为保护定子绕组不受负荷变化引起的磁力影响，并确保在运行过程中线棒牢固地固定在槽中，线棒安装有侧面波纹板、槽底垫条以及位于槽楔下方的顶部波纹板。
定子端部绕组线棒间的间隙在安装之后填充了绝缘材料并进行固化。
使线棒端部形成了锥形整体端部绕组结构。
另外，端部绕组被固定在一个由环氧玻璃丝绕绕制并完全由定子机座支撑的刚性锥环上，以进行径向支撑。
定子线棒和锥环之间填有可固化的填充材料，以确保锥环能够牢固地支撑每根线棒。
线棒由高强度绝缘材料制成的螺栓紧固在锥环上。
定子端部绕组和锥环共同构成能够防短路的刚性结构，由于锥环被柔性连接在定子机座上轴向可移动，所以此刚性结构并不限制绕组由于热膨胀而产生的轴向位移。
定子绕组连接到装在励端发电机下方的非磁性钢焊接成的出线盒上的6
个套管上。
可将测量和继电保护用的电流互感器安装到套管上。
试验
完成绝缘和固化处理后，应采用150%UP（UP=2XUN+1KV）的绕组试验电压，对各定子线棒的绝缘进行高电压试验，以进行质量控制。
通过测量介质损耗因数tanS与电压的关系来评价定子槽部的绝缘质量。
图4给出了典型采用MICALASTIC绝缘的定子线棒的介质损耗因数与试验电压关系的关系曲线。
图4给出了21KV绕组的线棒由于制造因素引起的、当试验电压增大到额定值时介质损耗因数的变化曲线。
图*
21RV绕组MICALASTIC绝缘线棒的介质损耗因数与电压的关系曲线
浸渍方法完全适应绝缘材料的要求，并通过采用专门的浸渍树脂使介质损耗因数的最大增加值减小到规定的极限值以下。
在定子线棒嵌装期间，按照以下要求进行1分钟的耐高压试验：
115%UP下层线棒安装后
110%UP上层线棒安装后
105%UP绕组安装完成后
100%UP发电机出厂前
采用MICALAST1C绝缘的21kV定子线棒的介质损耗因数最大增加值
累积频率曲线
MICALASTIC勺特性
MICALASTIC后浸渍工艺确保所有绕组部件之间，以及绕组与定子之间的牢固的机械连接，承受运转中不同的温升。
MICALASTIC系统为所有不同电压的绕
组提供了可靠的绝缘。
从线棒一端至另一端进行连续绝缘，可防止正常运行时出现的线棒受到过电压损坏现象，同时，还可防止耐高压试验时，可能在槽口出现的高应力影响。
经大量试验线棒和实物线棒的确认，证明MICALASTIC色缘具有
长期的电气寿命。
MICALASTIC含有很高的云母成分，及无空隙的环氧树脂，所以具有良好的导热性。
对于需要采用较厚的绝缘，以及绕组非直接冷却的发电机，有效的导热性能将损耗带走，是极为重要的。
MICALASTIC具有良好的热稳定性。
经环氧树脂浸渍和固化的绝缘允许发电机在F级绝缘等级工况下连续运行。
Lifet1day1month1year10yeare
X
平均值
图7MICALASTIC绝缘实物尺寸线棒的电气寿命
Voltageinp.u.
I11111'i1
0204U6Q801（H）120140
TemperatureinDC
随着温度的上升，MICALASTIC的介质损耗角仅有很小的变化，这也与改善槽口电位梯度材料影响损耗有关。
图8UN=10.5kV，后浸渍定子绕组中一相绕组的介质损耗角与电压和温度的关
MICALASTI具有热弹性,能承受大温差的冷热变化而不影响质量。
MICALASTIC绝缘与铜导线和定子牢固结合在一起。
在工作温度范围内，通过测量电压上升时介质损耗角可以证实这点。
MICALASTIC的固化合成树脂，对高温和温度的变化不敏感。
对于承受负荷频繁变化，如燃气轮发电机或调峰的蒸汽轮机发电机来说，这种在热应力下的优
异性能是特别重要的。
MICALASTIC绝缘不燃，其可燃性非常低，当电弧一旦熄灭，绝缘立即停止燃烧。
因此，采用MICALASTI（绝缘的发电机，不需要灭火系
统（如二氧化碳（CO2系统）oMICALASTIC绝缘由于采用环氧树脂浸渍，完全密封了绕组，所以对绕组提供了防潮保护。
MICALASTIC高耐化学反应。
在非正
常工况下，可能接触到的腐蚀性气体、蒸汽、润滑油、弱酸，不会对绝缘有所损害，浸渍的树脂与这些化学物质不发生化学反应。
MICALASTI（高压绝缘的结构
1
876
项号
组件
绝缘，半导体材料
1
换位垫条
云母板
2
成型垫条
云母板
3
冷却管
奥氏体钢
4
排间绝缘
环氧树脂
5
?
MICALASTIC色缘
真空环氧树脂浸渍的云母带
6
外防晕层
导电聚酯胶带
7
内部电位控制
半导体带
8
绝缘股线
玻璃纤维编织绝缘
注意：
图示铜线数量与所述发电机的铜线数量不一定相同
电晕保护
为防止绝缘和槽壁之间产生电位差和可能的电晕放电，在线棒的槽部涂刷了防电晕外保护层。
该保护层为一层耐磨、含石墨的高弹性导电清漆，保护层外粘合有一层半导电的聚酯垫。
定子线棒从槽到端部绕组的过渡处涂有多层长度不等的导电涂层。
这可保证该处具有相等的电位分布并防止在运行和高电压性能试验期间发生电晕放电。
采用聚酯树脂浸渍的玻璃纤维胶带层作为最终包层，用来对定子槽部分的外表面进行保护。
123456
1
1
1
-
11
上亡■■«.
7W2
-ZZZ^/7
I半导体聚幡坐
2定子线棒（梢口）
3高压绝绿
斗防电皐你保护层
5防电崔端部谍护层
6玻璃-胶帯■坏氧树脂保护层
7定子线棒（端部绕组》
图h典型的防电晕保护组合结构
图力粘合半导体聚酯垫保护层
图3：
涂分层的端岀防电晕保护层
定子绕组安装在沿定子铁芯圆周分布的矩形槽内。
根据设计和制造，所有的间隙，都填塞能够浸渍的玻璃纤维编织的衬垫。
线棒放入槽中。
半导体侧面波纹板可保证线棒精确地位于槽内，从而使线棒的防电晕外保护层与槽壁之间处于良好的接触状态。
线棒的径向位置由槽楔确定。
在纵向分段式槽楔的下面，一根高强度玻璃纤维顶部波纹板安装在调节垫条之间，以一定的预载荷将线棒压在槽底。
一槽底半导体垫条放在槽底部，以便在安装线棒时补偿线棒与槽底表面的不平整。
这些措施可防止发生振动。
以规定的预负载安装槽楔，安装完成后应进行检查。
12
1槽楔
2端部绕组罩
图1:
带完整定子绕组的定子
绕组装入槽中后，线棒端部形成一个锥形端部绕组。
为最大程度地减少杂散磁场损耗，锥体的锥角设计得尽可能小。
利用可固化塑料填充在设计和制造下留下的所有间隙，以保证锥形端部绕组的上层和下层获得牢固的支撑。
高强度玻璃纤维夹紧螺栓及压板和垫条用于将绕组线棒牢固地支撑在玻璃
纤维制成的刚性锥形支撑环上。
在线棒的两侧填充塑料填料，可保证线棒定位牢固。
在端部绕组安装完将填料固化。
每个端部绕组形成一个紧凑、自支撑、高强度的拱形结构，能够防止在运行期间线棒发生振动，并且能承受短路力。
此外，端部绕组罩具有良好的防止外部损坏的保护作用。
支撑环在支架上的定位应能允许绕组由于热胀冷缩而发生轴向移动
d.导线连接图
56789tO11
1.下层线棒
2.上层线棒
3.定子线棒的压板
4.定子铁芯
5.压指
6.定子铁芯压板
7.绝缘穿心螺栓
1213
8.磁屏蔽
9.冷却气体环形回路
10.支撑环
11.冷却水汇水管
12.绝缘衬套
13.绝缘软管
8）定子电气连接
a.定子线棒的电气连接
龊转方向
土排水耸（在笈电机内）
汽端
励端
VI
V
IV
1H
氢气冷却环路
=绝缘材料制成的软管
短=卜层线棒
K=±层线棲
双思聲绕组
3相，2极，42楂
跨距17/21
（每扱和毎相有7个権）
连接：
YY
上层和下层线棒之间的电气连接通过用接触表面的螺栓连接实现
图1:
定子线棒的电气连接和拎却水供给
在上层和下层线棒的端部，股线钎焊到连接套上，股线排通过垫片成扇状展开。
上层和下层线棒连接套在接触表面采用非磁性夹紧螺栓相互压紧。
安装中特
别注意了保持表面平整及平行，为防止接触压力减小或者接触压力过大造成塑形变形，在夹紧螺栓上布置有Belleville垫圈，以保持接触压力均匀、恒定。
b.冷却水供给
线棒端部的设计可保证位于冷却水连接管处的焊接接头在组装期间不承受非许用载荷。
定子线棒的实心股线接在连接套内，而冷却水道接至汇水管。
汇水管上安装有用于连接软管的管接头。
励端汇水管用于进水，并将冷却水均匀地分配给线棒的冷却水管道中，流出冷却水管道的热水被收集进汽端汇水管。
然后排出机外。
在定子线棒制造期间，进行了各种检查，以保证冷却水道无泄漏且通畅。
对所有接头焊接焊缝用氮气进行气密性试验。
在一个线圈组内，水室与线棒接头之间的切向空间距离及相对于机座、轴承、
端盖和冷却器端罩的轴向空间距离，在设计尺寸上使它们之间不需要额外的绝缘。
对于各相之间的间隔，在定子线棒上装有封闭连接衬套和水室的绝缘盖。
c.相间连接线
相间连接线用于将绕组的头部和尾端连接到套管上。
相间连接线由铜管制
成，采用的铜管横截面使电流负载很低。
相间连接线采用冷却气体进行直接冷却
相间连接线半迭包云母带，云母带中含有大量的具有良好穿透性的合成树脂。
然后，再采用收缩型胶带包裹。
然后，在规定的温度下对相间连接线的绝缘进行固化处理。
这样，收缩型胶
带收缩成无空隙绝缘。
相间连接线和定子绕组之间的连接，设计成螺栓连接。
9tO
1.
聚四氟乙烯软管
5.
水盒
9.弹簧垫圈
2.
夹紧套
6.
连接套
10.O形密封圈
3.
盖形螺帽
7.
下层线棒
*接触面
4.
管接头
8.
上层线棒
注：
图中未画出夹板和夹紧螺栓
9）出线套管
a.出线套管的布置
三相绕组的首尾端通过出线套管从定子机座中引出，要求出线套管能密封，防止氢气泄漏。
测量和继电保护用的套管式电流互感器，安装在定子机座外的出线套管上。
主引线的对外连接，接到出线套管空气侧的连接法兰上。
b.出线套管的结构
出线套管的设计为直接气体冷却，由一根氢侧带有连接法兰的空心铜管和空侧圆柱形连接法兰组成。
空侧和氢侧的连接法兰均镀银，以减小螺栓连接的接触电阻。
出线套管由一个环氧树脂筒进行绝缘。
绝缘和空心铜管采用0型圈相互密封。
套管的安装法兰位于绝缘筒之上并粘结固定。
此外，安装法兰与绝缘筒之间采用环形盘根密封。
c.出线套管的冷却
出线套管中铜管产生的热耗直接由流过导体表面的冷却气体带走。
从流经汽端的冷氢气，经导气管引入出线套管。
气体从下部的连接法兰进入空心铜管，反向流经空心铜管和绝缘筒之间后，再通过底部的风孔排出出线套管，最后流入风扇进风口。
1、氢侧连接法兰2、冷却气体入口3、冷却气体出口
4、绝缘体5、安装法兰6、空侧连接法兰
图1出线套管
Coolinggasinlet
1.空侧连接接头2.橡胶垫片3.安装法兰
4.绝缘筒
5.
空心铜管6.氢侧连接法兰
工厂及电厂现场电气试验:
1.绝缘电阻测试:
汇水管电阻机座的阻值要求30K,水阻电阻100K,汇水管电阻由于受水质水流速极化指标偏低造成汇水管电阻偏低,进行加热后再冷却
进行测量，汇水管接地线拆除.要求绝缘电阻1000MQ,吸收比大于1.6,极化大于2.
2.高压试验:
直流试验:
3.5倍现场3倍，20mA以下合格，按国标GB50150-2006.
交流试验:
2UN+1000,现场按0.8UN1分钟
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