（福建晋江天然气发电有限公司 福建省晋江市 362251）
摘要：定子绕组有良好的绝缘是确保发电机安全运行的关键之一，若在绝缘不良的状况下运行是极危险的，在高电压冲击下，会导致绕组薄弱环节瞬间击穿，造成绕组相间、匝间、对地等，严重时三者同时存在。故发电机定子绕组绝缘达不到要求后，必须对绝缘降低的原因进行分析和采取相应处理措施来恢复绝缘值。
关键词：发电机定子；绝缘低；原因及处理
引言
为了防止发电机定子转子绝缘性能的降低，我们对其常见的绝缘故障进行分析、研究，找到故障发生的根本原因，然后在此基础上开展维修以及检测工作，避免在以后的运行中出现相似的故障问题。确保发电机的安全、稳定运行。
一、发电机定子绝缘电阻下降原因分析
1、受潮
为了进一步了解，打开发电机两侧端盖检查，发现绕组表面有较多灰尘，但不见绝缘老化及其他异常情况；打开空冷室，发现空冷室有结露现象；打开封母，发现母线、支持瓷瓶有小水珠、水膜。基于绝缘值比较低、吸收比、极化系数不合格，且灰尘、水的导电性，表明受潮是主要原因。受潮原因：一是发电机等设备不完全密封，也不像主变压器一样浸在变压器油里，而天气湿度高，特别是冬天阴雨天气，母线、支持瓷瓶、穿墙套管、电缆头绝缘材料表面易结露形成水珠、水膜，降低绝缘值；二是电气设备绝缘表面灰尘会吸湿，支持绝缘瓷瓶表面光洁度差，灰尘也容易留存在表面。三是停机时间过长。
2、热劣化
定子的成型绕组和散绕绕组都会发生热劣化，这或许是定子绕组绝缘失效方面最常见的故障原因，特别是空气冷却的电机更是如此。热老化有多种发展过程，这取决于绝缘的特性（热固性还是热塑性）和运行环境（空气或氢气）。由于线棒主绝缘与槽壁间存在的间隙不是个别点或一小段，而大部分是全槽或大半槽的间隙。环氧粉云母带是一种热固性绝缘材料，在运行温度下，几乎没有膨胀，因此线棒与槽壁之间的气隙得不到填充，致使线棒表面与铁芯失去了接触。
3、热循环
当气隙间电场强度达到一定数值时，即产生高能量的电容性放电。这种放电首先发生在铁芯边角电场强度最强的地方。这种高能量的电容性放电，将产生加速电子对线棒表面产生热的和机械的作用，损坏线棒表面环氧树脂绝缘漆，使云母粉之间失去粘合作用，四处飞散。加速电子又穿过玻璃丝带的孔隙，进一步损坏内部的环氧树脂漆，使第一层玻璃丝带里面形成空隙，在线棒振动和电子冲击的作用下，使第一层玻璃丝带损坏。第二层玻璃丝带失去了第一层的保护，直接受到电子冲击，也逐渐损坏。
二、危害性分析
为了解穿芯螺杆绝缘不达标对机组的安全运行存在多大的安全隐患，可以针对穿心螺杆绝缘下降进行相关的计算。
技术人员通过电磁场分析计算，主要计算螺杆绝缘消失时产生短路前后螺杆的电磁力、涡流损耗，对其危害性进行评估。
计算按穿芯螺杆直径21mm，间隙+绝缘共3.5mm，假定螺杆在端部绝缘破损，通过边段铁心和定位筋发生短路。这是最恶劣的情况。同时根据穿芯螺杆所在位置的传热情况，设定以上参数。
穿心螺杆中的损耗将首先传到绝缘，并经空气间隙，一部分传到到定子铁芯，一部分经风沟中空气对流传热，进行冷却。根据安培定律，短路螺杆载流方向为轴向，所处位置主要是周向磁场，将产生径向电磁力，此力为电磁振动的激励力。
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主要计算结果汇总与结论
根据螺杆实际磨损情况，绝缘厚度和空气间隙将此消彼长。随着磨损程度的越来越严重，螺杆温升情况越来越高。计算结果如下：
此为螺杆静止状态的计算结果，实际螺杆发生振动后，间隙是一直变化的。也会有部分螺杆和铁芯是直接接触的。穿芯螺杆计算结果表明：
螺杆绝缘未发生破损时，螺杆中涡流都很小，损耗及电磁力均可忽略；
螺杆短路后，螺杆中的损耗都非常高，最严重情况下单根损耗约2KW，约为定子线棒的损耗密度的15倍以上；
螺杆短路后的温升与螺杆和铁芯的间隙紧密相关，即与绝缘磨损程度紧密相关。当空气间隙为2mm（标准值）时，相对铁芯最大温升约为1609K，当空气间隙增加到2.5mm时，相对铁芯最大温升约为1902K，将使螺杆产生过热熔断；
短路螺杆电磁力为2倍工频100Hz；主要是径向分量，指向圆心：大小为300N左右；结合模态计算结果，在螺杆轴向拉紧力不够的情况下（固有频率接近100Hz），螺杆电磁激荡力将产生强烈共振；穿芯螺杆与定位筋距离较短的那根，更容易发生短路，绝缘磨损更加严重，在共振下更易熔断；
本计算中是假定每根螺杆都发生同等损坏。而实际情况有可能是长期运行后，不同螺杆损坏程度各不相同，此时不同螺杆中损耗的差异程度将会更大。从计算的结果看如果发生螺杆短路接地形成涡流，产生的损耗在特定的散热条件下，足以熔断螺杆。
三、发电机定子绝缘电阻下降预防处理方法
（1）用压缩空气对发变组所属隔离开关、离相封闭母线、进出引线、高压绝缘支持瓷瓶、穿墙套管、电缆头进行吹扫。
（2）微正压装置出口风管加装电加热器，压缩空气经加热器加热，通入封母，以干燥发电机至主变、出口PT、励磁变压器之间的封闭母线。加强检查封母的密封情况，发现漏气及时修复，在发电机停机后投入，发电机并网后退出。
（3）开机前尽早启动盘车，加快空气的流通，把潮湿的空气置换出来，关闭空冷室冷却器进出水门，拆开发电机空冷室人孔门，在里面加装烘灯、风扇，利用热空气除湿；加装除湿器，吸收水蒸气，加快除湿。
（4）直流电加热法干燥发电机，其电源由直流电焊机或其他直流电源供给，将定子三相出线加以串联，接上电源，通入直流，这时定子端盖不须装上，线圈内可以不通水，电流值的大小根据温度决定，以线圈层间的电阻测温元件测温，加热过程保持盘车的连续运行，严格监视和控制干燥温度和温升速度，保证受热均匀，且不应超过额定值，定子线圈温度小于90度，定子铁芯温度小于120℃。在干燥过程中、要定时记录绝缘电阻、绕组温度、铁芯温度、排出空气温度的数值，受潮绕组在干燥初期，由于蒸发的水蒸气影响，绝缘电阻值明显下降，随着干燥时间的增加，绝缘电阻值便逐渐升高，最后在一定温度下，稳定在一定数值不变。若温度不变，且再经3～5小时后绝缘电阻值及吸收比也不变，且定子绝缘电阻值大于16MΩ，则干燥工作结束。
（5）热水干燥法干燥发电机，有内冷水加热系统的机组，在开机前投入加热系统运行，以干燥发电机。干燥时关闭空冷室冷却器进出水门，启动发电机的冷却系统，用70度的热水走内循环，热水可以利用辅助蒸汽通入内冷水箱加热得到，这是最简单易行、经济、安全、快速、干燥效果好的方法。
结语
我国的经济建设中对外贸易的发展是重要的组成部分，良好的经济发展态势对国内各个行业的生产水平和生产能力有了进一步的要求，大型发电机是工业生产的原动力，其生产中的主要问题是电机定子绕组绝缘性能有待提高。针对定子绕组绝缘故障的原因，系统的分析其影响因素，减少绝缘组织受损导致的作业故障，能够提高生产的安全性，同时也省去了电机故障导致的停工检修的时间，能够提高生产效率，从而有利于经济效益的提高以加速中国梦的实现。
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论文作者:石志军
论文发表刊物:《电力设备》2016年第22期
论文发表时间:2017/1/21
标签：螺杆论文; 定子论文; 发电机论文; 绕组论文; 干燥论文; 间隙论文; 温度论文; 《电力设备》2016年第22期论文;