1、概述
　　1998年12月20日，對(duì)洛陽(yáng)熱電廠改擴(kuò)建工程1號(hào)發(fā)電機(jī)定子繞組進(jìn)行直流耐壓試驗(yàn)。該發(fā)電機(jī)由俄羅斯制造，交接試驗(yàn)直流耐壓值按照俄方意見(jiàn)為45kV。首先對(duì)B相進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，A、C相短路接地，當(dāng)電壓升至43kV時(shí)，直流高壓發(fā)生器保護(hù)動(dòng)作，電壓突然降至零。然后測(cè)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(cè)量結(jié)果仍不變，說(shuō)明發(fā)電機(jī)定子B相已被擊穿。
    該汽輪發(fā)電機(jī)的型號(hào)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(jī)定子繞組、定子鐵芯均采用變壓器油直接冷卻。
2、擊穿點(diǎn)的查找
2．1 原理
　　在打開(kāi)發(fā)電機(jī)定子前先初步確定擊穿點(diǎn)的位置，然后打開(kāi)發(fā)電機(jī)，解開(kāi)線棒之間的焊頭，判斷擊穿線棒。
（1）直流壓降法
    對(duì)B相繞組通直流，測(cè)量B相繞組兩端對(duì)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(diǎn)G距引出線頭B、Y的長(zhǎng)度，L表示該繞組的總長(zhǎng)度。
（2）搖表檢測(cè)法
　　初步判定故障點(diǎn)位置后，為進(jìn)一步確定在哪一根線棒上，可將擊穿點(diǎn)所在線棒焊開(kāi)1個(gè)焊頭，用搖表分別測(cè)量B、Y段兩端對(duì)地絕緣，故障線棒即在對(duì)地絕緣較低的一端。
2．2 擊穿點(diǎn)的實(shí)際查找
2．2．1 初步判斷
　　該發(fā)電機(jī)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(jiàn)圖2。為了能準(zhǔn)確判斷擊穿點(diǎn)的位置，可先后采用3種方法對(duì)繞組通直流：用TP3381型直流電阻測(cè)試儀通10A直流；用蓄電池加限流電阻通直流；用電焊機(jī)通115A直流。
    根據(jù)繞組接線圖和試驗(yàn)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(méi)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(lái)的檢查結(jié)果證明第一組數(shù)據(jù)是準(zhǔn)確的。根據(jù)該組數(shù)據(jù)計(jì)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(cè)試儀測(cè)量的。           
2．2．2 解體判斷
（1）用銅焊機(jī)將29槽上線棒汽輪機(jī)側(cè)焊頭解焊，用500V兆歐表測(cè)量的絕緣電阻為：29槽上線棒對(duì)地大于200MΩ，4槽下線棒和B相其余棒對(duì)地為0.67MΩ。
（2）將4槽下線棒與30槽上線棒在勵(lì)磁機(jī)側(cè)焊頭解焊，（用500V兆歐表）測(cè)量的絕緣電阻為：29槽上線棒對(duì)地絕緣大于200MΩ，4槽下線棒對(duì)地0.42MΩ，30槽下線棒和B要其余線棒對(duì)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(diǎn)
    將故障線棒4槽下線棒取出，加20A直流，測(cè)量線棒兩對(duì)地電位。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)判斷：擊穿點(diǎn)在很靠近勵(lì)端的位置。經(jīng)查找，發(fā)現(xiàn)擊穿點(diǎn)位于距勵(lì)端1 120 mm處的寬面，擊穿點(diǎn)直徑約為0．7 mm，擊穿點(diǎn)位置半導(dǎo)體防暈層有破損，呈三角形，其3邊長(zhǎng)分別為4mm、6mm和7mm，擊穿點(diǎn)位于三角形的A點(diǎn)，且有3道劃痕。線棒的主絕緣結(jié)構(gòu)：經(jīng)換位編織熱壓固化成型后的線棒，首先半疊1層半導(dǎo)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(zhǎng)有一長(zhǎng)約40mm的斷口，以改善電場(chǎng)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(duì)半導(dǎo)體防暈層的貫穿性損傷，但對(duì)其內(nèi)部紙絕緣破壞不大。 
3、擊穿原因分析 
    經(jīng)分析認(rèn)定，該發(fā)電機(jī)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(jī)出廠試驗(yàn)不合格
    由出廠直流耐壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)（表4）可見(jiàn)，當(dāng)直流耐壓45 kV時(shí)，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(guó)標(biāo)《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》GB50150－91規(guī)定：（發(fā)電機(jī)定子）各相泄漏電流的差別不應(yīng)大于最小值的50％。由此可見(jiàn)，該發(fā)電機(jī)屬于不合格產(chǎn)品。
（2）出廠耐壓試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)太低
    出廠耐壓試驗(yàn)電壓應(yīng)比交接試驗(yàn)電壓高。一般交接試驗(yàn)?zāi)蛪褐祽?yīng)為出廠試驗(yàn)值的0．8倍。根據(jù)俄羅斯的電氣設(shè)備試驗(yàn)規(guī)程規(guī)定，其交接試驗(yàn)時(shí)直流試驗(yàn)電壓應(yīng)為
             1．28×（2UN＋3）＝1．28（2×18 kV＋3 kV）＝49．92 kV
　　因此出廠試驗(yàn)電壓應(yīng)為49．92kV／0．8＝62．4 kV。如果按照我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，其出廠試驗(yàn)直流電壓應(yīng)為3．5 UN＝63 kV。俄方出廠耐壓直流僅45 kV，可見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)太低。
（3）從發(fā)電機(jī)解體檢查結(jié)果可知：擊穿點(diǎn)位于破損三角區(qū)的頂點(diǎn)A處，這說(shuō)明發(fā)電機(jī)4號(hào)下線棒在制造過(guò)程中受機(jī)械外力的作用后，絕緣防暈層形成一個(gè)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(yàn)擊穿的一個(gè)原因。
4、定子繞組的修理過(guò)程
4．1 修理過(guò)程
（1）抽轉(zhuǎn)子，斷開(kāi)發(fā)電機(jī)與汽輪機(jī)相聯(lián)的背靠輪，拆掉給水裝置、勵(lì)磁碳刷架和軸瓦座，將定子內(nèi)的油放出。
（2）拆下發(fā)電機(jī)端蓋，抽出隔離定子油與轉(zhuǎn)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(jī)定子安裝復(fù)位（穿隔離環(huán)氧套筒，轉(zhuǎn)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(yīng)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(shí)，罩子及線棒用惰性氣體（如氮?dú)猓﹪姶?。接頭在焊劑熔融時(shí)停止加熱，線棒頭用棒撥開(kāi)數(shù)厘米。在焊接時(shí)向被焊端頭施加壓力，當(dāng)焊劑熔融時(shí)，接頭收聚在一起，就焊接好了。焊接時(shí)，同樣要防止變壓器油燃燒，防止措施與解焊時(shí)的相同。
5、結(jié)論
（1）該發(fā)電機(jī)線棒絕緣存在缺陷，造成直流耐壓擊穿。
（2）發(fā)電機(jī)制造廠試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)過(guò)低，要求不嚴(yán)格，造成不合格產(chǎn)品出廠。
（3）直流壓降法和搖表檢測(cè)法是查找擊穿點(diǎn)位置的有效方法。
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