摘要：水轮发电机组转子绝缘降低问题在很多水电站均有出现，甚至很频繁，使机组被迫停运，给电站造成了一定的经济损失和安全隐患。笔者介绍的某水电站机组针对转子绝缘降低问题采取的有效措施对类似电站发电机转子的日常维护及故障处理具有一定的借鉴作用。
关键词：转子绝缘 故障处理 维护要点
造成水轮发电机转子绝缘持续降低的原因众多，但是无论是哪一种原因的出现都会严重地威胁到水轮发电机组的安全稳定运行。尤其是水轮发电机组在整个水电站的地位举足轻重。所以，针对水轮发电机转子绝缘降低原因进行深入的研究与探讨，找寻有效的针对性措施，最大限度地降低发电机转子绝缘降低问题，从而确保水轮发电机的安全稳定运行则具有十分重要的现实意义。因此在今后的实际工作中，相关工作人员更必须给予转子绝缘问题重点的关注，合理地安排水轮发电机组的运行方法，保证水轮发电机组绝缘阻值符合相关参数要求，进而避免带病运转问题的出现。
1 水轮发电机组转子绝缘故障的危害
水轮发电机组是由三个部分所组成的，包括发电机、水轮机以及调速器。在水轮发电机转子制作中，一般应用环氧型无溶剂绝缘漆，但是，这种材料的变形温度值比较低，如果水轮发电机组的容量不断增加，则其绝缘性能会逐渐降低，无法满足发电机组绝缘性能要求。现如今，不饱和聚酯绝缘漆被广泛应用于发电机组转子制作中，具有较高的热变形能力，因此耐热性能良好，在发电机组运行中，不容易发生变形或者脱落问题，有利于提升发电机组绝缘性能。在转子运行中，随着转子绝缘性能的不断降低，当期绝缘阻值降低至“0”时，如果依然保持运行状态，则在高电压影响下，就会造成发电机组绕组短路，进而出现打火或者放电的问题，甚至还会引发严重的发电机故障。
2 发电机转子绝缘降低的原因及处理措施
2.1 发电机转子绝缘降低的主要原因
（1）发电机转子因受潮而造成绝缘电阻降低到允许值以下，如发电机停运时间较长，环境潮湿等原因造成绝缘电阻降低。
（2）转子因使用年限较长，或运行中因各种原因使转子过热，造成线圈绝缘材料老化、劣化。
（3）滑环下有碳刷粉末或油污堆积，使转子引出线绝缘损坏。
（4）由于发电机的冷却系统密封不严或因其轴瓦漏油，使转子线圈端部积灰、积油污或碳粉，造成绝缘性能降低。这种原因受转子离心力的影响。
（5）由于运行中通风和热膨胀的影响，转子槽口处的槽衬保护层老化、断裂甚至脱落，使槽口处槽衬的云母逐渐剥落，断裂被风吹掉，再加上槽口积灰等因素造成。
（6）转子的槽内绝缘断裂，造成转子绝缘电阻过低或金属性接地。
（7）发电机空气冷却器进水阀门关闭不严，导致水分不断渗漏至安装于发电机风洞内定子基座上的空气冷却器，并通过空气冷却器挥发至风洞中，导致转子绝缘降低。
2.2 转子绝缘的检查方法
（1）停机后的检查方法：用1 000 V绝缘摇表测试转子对地绝缘，当绝缘电阻低于2 MΩ时应进行处理。
（2）运行中的检查方法：发电机在运行过程中，通过在线转子绝缘监测装置进行测量，当转子正极或负极对地有电压时，应视为转子绝缘电阻已降低，且对地电压越高，绝缘电阻降低的幅度越大，如果出现这种情况，应停机处理。
2.3 绝缘电阻降低的处理方法
（1）因潮湿而使转子绝缘电阻降低，可采用直流电焊机烘干法或采用发电机定子三相短路，利用自产热量进行烘干。该方法一定要做好必要的现场安全措施：干燥时，所用的导线绝缘应良好，并应避免高温损坏导线绝缘；现场应备有必要的灭火器具，并应清除所有易燃物；干燥时，应严格监视和控制干燥温度，不应超过限额，在干燥过程中，要定时记录绝缘电阻、绕组温度、排出空气温度、铁芯温度的数值。受潮绕组在干燥初期，由于潮气蒸发的影响，绝缘电阻明显下降，随着干燥时间的增加，绝缘电阻便逐渐升高，最后在一定温度下，稳定在一定数值不变。用摇表测量转子的绝缘电阻大于1 MΩ时，则可认为干燥工作结束。
（2）转子线圈绝缘老化，则采取拔护环方法，解体转子进行大修。
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（3）转子线圈端部积灰、积油，通常处理方法为：用干燥的压缩空气吹扫；用机电设备清洗剂处理转子绝缘。
3水轮发电机转子绝缘故障处理措施
3.1 改造碳刷全包缘支撑
在对水轮发电机进行停机检修时，可拔出滑环碳刷，对其表面进行全面清理，具体而言，需要注意以下几点：
（1）将碳刷的励磁电源和引线拆除，采用专业清洗设备进行清洗，对刷架和集电环的碳粉、油泥进行彻底清理。
（2）吊出滑环，采用专业清洗剂，对绝缘支撑进行擦拭清理。
（3）在对滑环和刷架清洗完成后，即可组织安装，在安装前，应在绝缘件上安装环氧绝缘垫块，同时刷环氧胶。第四，在发电机安装完成后，还需要对转子的电阻值进行测量，当符合相关规范后，即可投入运行。
3.2 解决滑环室油雾问题
对机组推力油槽采用全接触式密封盖，避免发生漏油问题。在对油槽盖进行改造时，首先需要拆除油槽盖的呼吸器，然后均匀的打6个孔，安装油雾吸收装置，其能够对油雾起到吸收和过滤作用。在油雾吸收装置的安装过程中，应该在油槽密封盖上对称设置3个吸收口和1个活法兰弯头，将吸收器与弯头连接。在发电机运行过程中，油雾吸收器可以吸收油雾，然后进行净化处理，当油滴返回油槽，并且对空气进行净化处理后，即可排入大气中。
3.3 设置滑环碳粉吸收装置
在水轮发电机组中安装新型刷架，在刷架上安装绝缘罩以及碳粉收集腔。在风洞内壁上安装碳粉吸收装置，同时采用软管将其与滑环室中吸收碳粉的软管连接，即可顺利吸收发电机运行过程中所产生的大量碳粉。
4水轮发电机组转子使用维护要点
（1）发电机要定期进行日常的维护保养，在停机备用时间超过两周就要对发电机进行干燥处理，防止长期停运受潮，导致发电机绝缘阻值降低。
（2）定期对发电机转子进行清洗。清洗一方面是为了保证转子不会长期积聚大量的积灰和油污，另一方面是为了在转子的线圈上涂抹一层绝缘介质合格的清洗剂，从而进一步提高发电机转子的绝缘能力，从本质上预防发电机转子绝缘降低事故的发生。
（3）通常情况下，应该注意水轮发电机组连续工作的时间不超过500h，长时间的高速运转会使得发电机的绝缘加速老化。
5案例的分析
某发电厂运行人员对停机约1个月的1#发电机进行开机到空载操作。在机组达到空载运行态后，1#发电机保护装置A、B套均发“转子一点接地保护”动作信号。机组空载运行了30 min后，运行人员操作停机。停机之后，电气专业人员对该转子绝缘进行了测试，测试值只有100 kΩ左右。于是，专业人员对该转子绝缘降低可能存在的原因，进行了分析和处理。
（1）经过专业人员初步断定此次1#发电机转子绝缘降低的原因，为发电机转子受潮。
（2）对1#发电机上机架以及风洞进行了检查，发现1#发电机上机架以及上风洞内结露严重，发电机空冷器挂满水珠，风洞地面有明显的积水。
（3）专业人员针对此次1#发电机转子受潮情况进行了如下处理：对上机架以及上风洞内的结露以及积水进行了打扫；在上风洞内安装了4台功率为3 000 W的加热器，进行加热烘干处理；随后开1#发电机到空转运行态，以清除转子水分。在这些处理措施持续了将近6 h后，1#发电机转子绝缘恢复正常。
6结语
水轮发电机组转子出现绝缘降低的状况，在很多水电站都有出现，甚至很频繁，使得机组被迫停止运转，给发电企业造成了一定的经济损失和安全隐患。因此，在日常运行过程中要严格按照规范要求，合理的安排水轮发电机组的运行方式，最大可能的降低水轮发电机组出现绝缘降低的故障，当水轮发电机组绝缘阻值不符合要求时，要及时查明原因并进行处理，严禁带病继续运转。
参考文献：
[1]曾鹏飞.水轮发电机转子绝缘降低原因分析及处理[J].科技与创新，2014，（12）.
[2]张新军.发电机转子绝缘不合格的处理[J].黑龙江科技信息，2008（34）.
论文作者:冯标灿
论文发表刊物:《基层建设》2019年第28期
论文发表时间:2020/2/3
标签：转子论文; 发电机论文; 机组论文; 水轮论文; 水轮发电机论文; 电阻论文; 碳粉论文; 《基层建设》2019年第28期论文;