水輪發(fā)電機(jī)定子繞組絕緣干燥方法

徐貴平

（桂林市臨桂區(qū)大江水電管理所，廣西桂林 541102）

0 引言

經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，我國(guó)先后建立起了眾多不同規(guī)模的水電站，但受到水電站所處地理位置、水文氣象條件等多方面因素的影響，水輪發(fā)電機(jī)一旦停轉(zhuǎn)，時(shí)間越長(zhǎng)定子繞組、轉(zhuǎn)子繞組絕緣容易受潮。還有部分水電站的發(fā)電機(jī)房因地勢(shì)較低或建于河床水位以下，遇暴雨或河水暴漲時(shí)，會(huì)出現(xiàn)水淹機(jī)房的情況，使水輪發(fā)電機(jī)定子絕緣受到破壞。為了確保水輪發(fā)電機(jī)及時(shí)恢復(fù)運(yùn)行，需要采取有效方法干燥水輪發(fā)電機(jī)定子絕緣。通過(guò)探究幾種水輪發(fā)電機(jī)定子繞組絕緣烘干的常見(jiàn)方法，希望能為水輪發(fā)電機(jī)組生產(chǎn)廠家及水電站檢修人員提供參考。

1 水輪發(fā)電機(jī)定子繞組絕緣等級(jí)及絕緣規(guī)定

水輪發(fā)電機(jī)定子常用絕緣等級(jí)分A，E，B，F(xiàn)，H等5個(gè)等級(jí)，允許溫度分別為100℃，110℃，120℃，140℃和165℃。按水電站運(yùn)行規(guī)范規(guī)定，水輪發(fā)電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)、大、小修后，必須測(cè)量定子繞組的絕緣電阻、吸收比，當(dāng)瀝青浸膠及烘卷云母的繞組絕緣吸收比＜1.3，環(huán)氧粉云母的繞組絕緣吸收比＜1.6時(shí)，可判斷掃電機(jī)繞組受潮，應(yīng)進(jìn)行干燥處理。

2 水輪發(fā)電機(jī)定子繞組絕緣干燥方法

（1）直流機(jī)干燥法。將水輪發(fā)電機(jī)定子繞組首尾順次連接，外部直流電源（一般采用直流電焊機(jī)）接入定子繞組，所需電壓值根據(jù)發(fā)電機(jī)定子繞組的直流電阻和所需電流大小確定。外接直流電源線路上應(yīng)接變阻器調(diào)節(jié)電流以及電壓，不使用閘刀開(kāi)關(guān)或自動(dòng)開(kāi)關(guān)切斷電流，應(yīng)用變阻器逐步降低電壓的方法切斷電源，以避免瞬時(shí)過(guò)電壓擊穿絕緣。用此方法干燥定子繞組絕緣時(shí)，應(yīng)隨時(shí)檢查定子鐵芯、線圈溫度，烘干過(guò)程還應(yīng)每小時(shí)盤車90°轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子，避免轉(zhuǎn)子局部過(guò)熱。

（2）短路干燥法。在水輪發(fā)電機(jī)出口端將定子繞組三相短路，利用短路產(chǎn)生的熱量干燥受潮的繞組，通過(guò)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流來(lái)控制短路電流即發(fā)電機(jī)定子繞組電流小于額定值。短路點(diǎn)宜設(shè)在發(fā)電機(jī)出口斷路器之前，若在發(fā)電機(jī)出口斷器之后將發(fā)電機(jī)三相短路，必須將斷路器跳閘回路斷開(kāi)，避免斷路跳閘引起操作過(guò)電壓擊穿絕緣。

（3）外部加熱干燥法。將發(fā)電機(jī)用隔熱材料蓋上，頂部開(kāi)一個(gè)小孔，在水輪發(fā)電機(jī)下部放置電爐、碘鎢燈、白熾燈等作熱源，加熱發(fā)電機(jī)的鐵芯、繞組到一定溫度，使發(fā)電機(jī)內(nèi)的水分蒸發(fā)后利用自然通風(fēng)使潮氣從小孔逸出。應(yīng)用此法時(shí)應(yīng)注意熱源與發(fā)電機(jī)定子繞組的距離，不要過(guò)近，以免造成局部過(guò)熱。

（4）空轉(zhuǎn)自然干燥法。在水輪發(fā)電機(jī)不加勵(lì)磁電流，不建壓的情況下，通過(guò)水輪機(jī)空轉(zhuǎn)產(chǎn)生空氣流動(dòng)，使其內(nèi)部的水分自然風(fēng)干后發(fā)電機(jī)絕緣達(dá)到運(yùn)行要求的過(guò)程。一般適用于小型水輪發(fā)電機(jī)的輕微受潮處理。

3 水輪發(fā)電機(jī)定子繞組絕緣干燥法的應(yīng)用

在實(shí)際工作中，往往會(huì)因地制宜，根據(jù)設(shè)備情況和人員素質(zhì)或習(xí)慣，可選1種或綜合2種以上干燥法，用于水輪發(fā)電機(jī)的定子絕緣干燥。

3.1 空轉(zhuǎn)自然干燥法疊加外部加熱法的應(yīng)用

桂林市臨桂區(qū)大江水電管理所小江電站水輪發(fā)電機(jī)為低壓機(jī)組，廠房所處位置干燥，每年春季發(fā)電之前發(fā)電機(jī)定子繞組的絕緣受潮情況不嚴(yán)重，采用空轉(zhuǎn)自然干燥法疊加外部加熱法干燥水輪發(fā)電機(jī)。

（1）在發(fā)電機(jī)停機(jī)狀態(tài)下，將發(fā)電機(jī)三相定子繞組短接；

（2）在發(fā)電機(jī)停機(jī)狀態(tài)下，拆除發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電源線或斷開(kāi)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電源總開(kāi)關(guān)；

（3）在發(fā)電機(jī)兩側(cè)各配置（1～2）個(gè)電爐或碘鎢燈，并用耐溫隔熱材料使熱源盡可能多地輻射到發(fā)電機(jī)內(nèi)部；

（4）啟動(dòng)發(fā)電機(jī)空轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速控制在80%～90%；

（5）運(yùn)行中監(jiān)控發(fā)電機(jī)定子繞組表面溫度、定子鐵芯溫度，并對(duì)電爐或碘鎢燈的位置進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，上述溫度一般在（30～50）℃。

采用空轉(zhuǎn)自然干燥法疊加外部加熱法進(jìn)行水輪發(fā)電機(jī)定子繞組絕緣干燥時(shí)，一般干燥3d左右，發(fā)電機(jī)定子繞組的絕緣電阻能滿足建壓要求。

3.2 短路干燥法的應(yīng)用

桂林市臨桂區(qū)大江水電管理所大江電站廠房所處地勢(shì)較低，廠房地面低于下游河床正常水位，每年春季發(fā)電之前發(fā)電機(jī)定子繞組的絕緣受潮情況較嚴(yán)重，根據(jù)多年經(jīng)驗(yàn)，一般采用短路干燥法運(yùn)行機(jī)組3d左右，發(fā)電機(jī)定子絕緣便可達(dá)到建壓要求。

（1）發(fā)電機(jī)停機(jī)狀態(tài)下，將發(fā)電機(jī)三相定子繞組短接；

（2）發(fā)電機(jī)停機(jī)狀態(tài)下，將發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電源改為外部電源。通常采用可調(diào)節(jié)電流的交流電焊機(jī)作電源，通過(guò)大功率二極管（1500V/500A）半波整流后作為勵(lì)磁電流；

（3）啟動(dòng)發(fā)電機(jī)空轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速控制在80%～90%；

（4）確認(rèn)電焊機(jī)的輸出電流為零后，合上電焊機(jī)的電源，通過(guò)調(diào)節(jié)電焊機(jī)的輸出電流，逐漸增加勵(lì)磁電流來(lái)增加定子繞組的電流，勵(lì)磁電流在半波整流的模式下定子繞組的干燥電流一般不超過(guò)額定電流的70%；

（5）運(yùn)行中對(duì)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流、定子繞組的干燥電流、定子繞組表面溫度、定子鐵芯溫度進(jìn)行監(jiān)控，定子繞組表面溫度≤85℃，定子鐵芯溫度≤90℃；

（6）干燥運(yùn)行3d，停機(jī)靜置約2h待發(fā)電機(jī)定子繞組溫度正常后測(cè)量其絕緣電阻和吸收比。

一般情況下，經(jīng)過(guò)采用短路干燥法，該電站的水輪發(fā)電機(jī)組的定子絕緣可以達(dá)到建壓運(yùn)行的要求。

3.3 短路干燥法疊加外部加熱法的應(yīng)用

2017年大江電站遭遇特大暴雨，廠房被水淹3d，泥、砂、水、油進(jìn)入發(fā)電機(jī)內(nèi)部，在恢復(fù)生產(chǎn)過(guò)程中，采用上述短路干燥法運(yùn)行機(jī)組3d后，發(fā)電機(jī)定子絕緣電阻仍＜0.5MΩ，加長(zhǎng)干燥時(shí)間后發(fā)電機(jī)定子絕緣電阻仍無(wú)明顯改善。分析認(rèn)為發(fā)電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間被水淹后，水分已深入定子和定子繞組各部位，需提高定子繞組運(yùn)行溫度才能使水分蒸發(fā)出來(lái)，決定采用短路干燥法疊加外部加熱法。

（1）在發(fā)電機(jī)底部放置一個(gè)電爐，打開(kāi)發(fā)電機(jī)頂部的一個(gè)通氣孔，便于水蒸氣出來(lái)；

（2）按短路干燥法的步驟進(jìn)行發(fā)電機(jī)定子繞組絕緣干燥；

（3）根據(jù)B級(jí)絕緣的允許溫度120℃規(guī)定，運(yùn)行中控制定子繞組表面溫度≤100℃；

（4）發(fā)電機(jī)組干燥運(yùn)行24h后，測(cè)量發(fā)電機(jī)定子繞組絕緣電阻達(dá)到20MΩ；

（5）發(fā)電機(jī)繼續(xù)干燥運(yùn)行24h后，測(cè)量發(fā)電機(jī)定子繞組絕緣電阻＞500MΩ。

由于各水電站的機(jī)組型號(hào)、結(jié)構(gòu)不同，在面對(duì)水輪發(fā)電機(jī)定子繞組絕緣干燥的問(wèn)題時(shí)，應(yīng)根據(jù)水電站的實(shí)際情況和經(jīng)驗(yàn)，制定出符合各電站的干燥方法，并盡可能應(yīng)用新技術(shù)對(duì)水輪發(fā)電機(jī)定子繞組絕緣干燥過(guò)程的電流、溫度進(jìn)行監(jiān)控，確保干燥過(guò)程的電流、溫度符合發(fā)電機(jī)運(yùn)行規(guī)范的規(guī)定。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)分析水輪發(fā)電機(jī)定子絕緣的干燥方法，舉例水輪發(fā)電機(jī)定子絕緣干燥方法的應(yīng)用和應(yīng)用中遇上的問(wèn)題，為各水電站運(yùn)行檢修人員提供行之有效的發(fā)電機(jī)定子絕緣干燥方法?？紤]各水電站的實(shí)際情況及導(dǎo)致定子絕緣水平降低的原因不一樣，因此還需結(jié)合實(shí)際情況，靈活選用水輪發(fā)電機(jī)定子繞組的干燥方法，使水輪發(fā)電機(jī)定子絕緣水平滿足運(yùn)行要求。

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