摘要：随着水轮发电机运行年限的累积，发电机定子绝缘出现问题，引起机组“非停”的事件越来越多，本文主要分析水轮发电机定子线棒绝缘问题发生的常见原因，并提出分析处理方法，旨在给工作人员提供参考，缩短解决问题的时间，减少经济损失。
关键词：水轮发电机；定子绝缘；问题分析；处理方法
引言：水轮发电机定子线棒绝缘降低，严重威胁发电机的安全稳定运行，长时间运行降低机组的寿命，严重时会造成机组“非停”，甚至引发火灾。在巡视、检修过程中我们可以通过一些现象，如巡视时观察到定子有放电现象，闻到灼烧异味；检修时发现定子绝缘盒上的流胶、开裂，线棒有放电、腐蚀、灼烧痕迹等；绝缘试验时发现数据偏低或三相不平衡等发现定子绝缘问题。根据现象及时分析问题发生的原因、制定预防措施及处理方法。
1常见的定子绝缘降低发生原因
常见的发电机定子绝缘降低原因主要有：人为因素造成定子绕组绝缘受损、铁心硅钢片移位破坏定子绝缘、主回路故障造成定子绝缘降低，潮湿和脏污影响、电化学腐蚀等。
1.1人为因素造成定子绕组绝缘受损
定子出厂在运输、安装过程中，出现碰撞、刮擦现象，给定子线棒主绝缘留下隐性故障；在日常的检修过程中，因为起吊、拆装、搬运等使定子绕组受到挤压、刮蹭绝缘层受损；定子制造材料本身的抗老化性弱，加上制作工艺上的不足，定子线棒绝缘老化速度加快等，这些缺陷在前期检修、试验过程往往中不易展现出来，因此虽然检修时绝缘试验合格，但在后期的运行中受到电气故障、温度、湿度、摩擦和振动等因素的影响，这些缺陷便会逐渐暴露。
1.2铁心硅钢片移位破坏定子绝缘
铁芯位移主要由温度和震动两方面原因引起。水轮发电机定子上面的铁心硅钢片在机组开停机过程中，定子基座与铁芯之间存在温差，温差造成基座与铁芯膨胀程度不同，这种现象不断重复积累，最终在机组震动作用下铁芯硅钢片发生偏移，偏移硅钢片切割定子线棒，当定子线棒绝缘受损累到一定程度时，就会发生定子线棒接地而造成机组“非停”。
1.4主回路故障造成定子绝缘降低
机组运行过程中，异物进入，接线松动等原因会出线发电机相间、匝间发生短或接地现象，发电机不对称或者非全相运行，定子线棒电流瞬间变大，温度急剧上升，长时间过高的温度会引起定子的绝缘层受损，甚至烧毁定子线棒。
1.5潮湿和脏污影响
水分、油污、腐败的有机质等物质污染都会对定子的绝缘层产生影响，影响定子的绝缘效果。电机和其附属设备并没有完全进行密封，当在春冬季节或者阴雨天空气中的湿度较高时，定子绕组的出口位置和中性点引出线位置的支持瓷屏表面很容易凝结水珠，降低定子绕组的绝缘性，在高电压大电流情况下，定子绕组的绝缘层表面吸附积聚的灰尘和水分也具有导电性，降低绕组的绝缘强度。
1.6电化学腐蚀
电化学腐蚀是发电机槽部定子线棒防晕层表面和定子槽壁之间，因失去电接触而产生的容性放电，从而引起线棒表面的腐蚀和损伤。这种容性放电的放电能量比纯电晕放电要大得多，放电使空气电离产生的臭氧与空气中的氮、水分产生化学作用，对线棒表面和铁芯产生腐蚀。电化学腐蚀痕迹比较明显，一般能通过肉眼检查出来，电腐蚀轻者，使线棒防晕层及主绝缘表面变白并有不同程度的蚕食；严重者防晕层损坏，主绝缘外露或出现麻点，引起线棒表面防晕层乃至主绝缘、垫条的烧损。
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2水轮发电机定子绝缘降低的处理方法和注意事项
在发现发发电机定子绝缘降低后，首先应根据现象及时分析出问题发生的原因，排查出绝缘薄弱点，制定处理方案。
2.1分析确定发生绝缘降低的原因
首先结合上位机，保护装置报警信息，初步判断电气主回路有无故障，接着在机组停机，做好安全措后，进入风洞内，仔细检查绝缘盒有无裂痕、漏胶现象，线棒、定子叠片绝缘层有无灼烧、变色现象，闻定子内部有无异味，对故障原因、程度、位置有一个初步判。通过绝缘试验判断故障所在的相序，确定相序后可以对该相序进行直流耐耐压、泄漏电流、交流耐压等试验，试验过程中安排人员观察线棒有无放电现象（蓝紫色闪电光），重点观察线棒r部位，听有无放电声，以此尽量确定绝缘薄弱部位（或范围）。最后通过槽电位试验逐一定位故障点。
1.3根据故障原因制定处理方法
如果上位机、保护装置未报故障，仅在检修期间绝缘试验发现绝缘偏低，而现地检查绝缘盒无裂痕、漏胶现象，定子线棒无放电痕迹，定子内部无异味，可以初步判断为定子潮湿和脏污引起，此时可先用无水乙醇或电子清洗剂对定子进行卫生清扫，清扫后再次进行绝缘试验，若无明显改善，可开启风洞内加热器，必要时外加辅助加热设备，对定子进行升温除潮，24小时后停止加热，待温度恢复室温后再次进行绝缘测试，一般此时会有明显改观。
如果上位机、保护装置报定子接地故障或者经过上述处理后无明显改善，可排除为潮湿和脏污引起的绝缘降低。此时可进行直流耐压试验，同时进行泄露电流试验，直流耐压能发现定子线棒端部的绝缘问题，若此时发现问题则需重点对线棒端部进行检查，此种情况下一般需要对线棒进行绝缘处理，需敲掉原故障线棒绝缘盒，敲之前应先对确定发电机定子缺陷的数量，分布情况，并做好标记。查找图纸资料，对定子线棒及转子磁极重新编号。准备工器具及材料，并在对现场及定子线棒做好保护措施后，使用錾子、铁柄起及锋钢刀片小心砸开原绝缘盒，并清理干净线棒上环氧胶，此过程必须小心谨慎，不得损伤线棒。观察线棒端部有无灼烧、融化迹象，若有一般需更换相应线棒，使用工频焊机融掉并头板，割除线棒上下两端定子线棒绑线，取出线棒之间的垫块及适形毡，拔出受损线棒。新线棒安装进线槽后，需从焊接并头板并浇筑绝缘盒，灌胶前应先进行配胶试验，并将线棒端部打磨干净，漏出铜本色。套入绝缘盒，将绝缘盒均匀按在封口腻子上，将绝缘盒两侧面的胶泥按紧。先用热风枪对绝缘盒进行加热，然后从绝缘盒注胶孔处倒入搅拌均匀的环填料，灌胶只能从一个注胶孔灌入，禁止两孔同时注胶，应控制注胶速度，避免产生大量气泡。绝缘盒灌注之后需要对灌注口进行封闭处理，同时还需要需要及时的对定子端部、槽口铁芯和口部等各处的腻子和灌注料等进行清理，避免支持环、绝缘盒等部件出现粘连。
若直流耐压无法检查出故障点时，可判定绝缘薄弱点出现在线棒中部，此时可进行交流耐压试验，交流耐压是破坏性试验，可将故障点击穿便于直接观察，配合槽电位试验可确定具体故障点，该种情况需要更换线棒或对原线棒进行手包绝缘处理，处理流程与上种情况基本相同。
处理完毕后需对定子线棒进行升温除潮，使用风洞内部加热器及外部辅助加热器，连续加热72小时。此过程应安排人员轮流值守，防止温度过高破坏线棒绝缘或发生火灾。最后应对处理部分喷绝缘漆。
定子绕组进行检修后必须进行试验验，测试绝缘电阻大小，检验绝缘的吸收比和极化指数合格，直流耐压、泄露电流及交流耐压试验合格。
结束语
在实际的应用中，水轮发电机定子绝缘出现问题的原因往往是多个因素综合作用的结果，必须根据具体的情况进行分析和处理，电厂在进行日常巡视检查的时候，应对设备进行定期跟踪检查，对出现的问题及时予以分析处理，以确保了机组的安全稳定运行。
参考文献：
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[2]王应江，彭超，刘娟.沙溪水电站发电机定子穿心螺杆绝缘降低的处理措施[J]．河南科技，2014（7）：126.
论文作者:何光锋
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/10/18
标签：定子论文; 线棒论文; 水轮发电机论文; 绕组论文; 故障论文; 耐压论文; 机组论文; 《电力设备》2018年第17期论文;