水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子絕緣降低故障分析和處理策略研究

韓廣

摘要：水輪發(fā)電機(jī)的高效運行，是提升發(fā)電效率與質(zhì)量的關(guān)鍵，能夠為人們的正常用電提供保障。轉(zhuǎn)子絕緣降低故障是水輪發(fā)電機(jī)運行中經(jīng)常出現(xiàn)的一種故障類型，不僅會影響生產(chǎn)工作，而且也會存在較大的安全隱患，對人們的生命財產(chǎn)安全造成威脅。為此，應(yīng)該加強(qiáng)對故障的有效排查與處理，延長水輪發(fā)電機(jī)的使用壽命，避免安全事故的發(fā)生。本文將對水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子絕緣降低故障的原因進(jìn)行分析，探索水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子絕緣降低故障的處理策略，為實踐工作提供參考。

關(guān)鍵詞：水輪發(fā)電機(jī);轉(zhuǎn)子絕緣降低;故障分析;處理策略

在社會生產(chǎn)生活節(jié)奏不斷加快的趨勢下，對于電力資源的需求也在逐年增長，只有保障良好的供電質(zhì)量，才能改善人們的用電體驗。尤其是在可持續(xù)發(fā)展理念下，水輪發(fā)電機(jī)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)對水資源的高效利用，該發(fā)電方式具有良好的環(huán)保性，因此受到電力企業(yè)的高度重視。轉(zhuǎn)子、制動器、機(jī)架、定子和冷卻器等，是水輪發(fā)電機(jī)的基本構(gòu)成，其中轉(zhuǎn)子的絕緣性能是決定設(shè)備運行安全性與穩(wěn)定性的最直接因素。由于水輪發(fā)電機(jī)的運行環(huán)境較為復(fù)雜，在運行中會受到多種外界因素的影響，因此會出現(xiàn)轉(zhuǎn)子絕緣降低的故障，如果未能對其進(jìn)行及時排查與處理，將會威脅整個機(jī)組的運行安全。因此，應(yīng)該從實際情況出發(fā)，明確故障類型及原因，制定切實可行的處理方案。

一、水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子絕緣降低故障的原因

碳粉和油泥等存在于集電環(huán)當(dāng)中，是引發(fā)水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子絕緣下降故障的主要原因，由于碳粉無法得到完全消除，因此給處理工作帶來了一定的難度。轉(zhuǎn)子卡簧壓力過大、集電環(huán)表面粗糙和集電環(huán)位置不合理等等，是導(dǎo)致碳粉增多的關(guān)鍵因素。空氣流通性較差而且周圍存在油槽、環(huán)境溫度過高且密封性差、滲油問題等，是引發(fā)集電環(huán)油霧污染的主要因素。油泥和碳粉等也會存在于刷架支撐桿當(dāng)中，導(dǎo)致絕緣性能出現(xiàn)問題【1】。在熱膨脹和空氣流動的影響下，會導(dǎo)致斷裂問題出現(xiàn)在槽口保護(hù)層中，絕緣性能因此下降。在常年的使用中未能進(jìn)行全面檢查與維護(hù)，老化問題普遍存在于絕緣材料當(dāng)中，無法真正發(fā)揮其絕緣作用。

二、水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子絕緣降低故障的處理策略

（一）加強(qiáng)日常檢查

對于水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子絕緣性的日常檢查，可以起到良好的預(yù)防效果，同時能夠針對其絕緣降低問題及時采取有效措施，防止故障問題的擴(kuò)大化，以免造成難以挽回的損失。絕緣監(jiān)測裝置應(yīng)用于轉(zhuǎn)子當(dāng)中，能夠?qū)崿F(xiàn)對絕緣性能的實時監(jiān)測，當(dāng)絕緣降低故障出現(xiàn)在轉(zhuǎn)子當(dāng)中時，此時轉(zhuǎn)子的負(fù)極和正極對地面出現(xiàn)電壓【2】。同時，對地電壓值會對其降低幅值產(chǎn)生直接影響，因此當(dāng)檢測到對地電壓較大時，應(yīng)該及時停機(jī)處理，防止對其運行安全造成影響。對于未處于運行中的水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行檢查時，主要是檢查對地面的絕緣程度，在此過程中需要應(yīng)用1000V絕緣電表。如果此時的電阻值在2MΩ以內(nèi)，那么應(yīng)該及時進(jìn)行處理。

（二）轉(zhuǎn)子絕緣降低的處理要點

1.碳粉處理

對于水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的滑環(huán)表面進(jìn)行加工處理，當(dāng)摩擦力較大時可以采用刨光處理的方式，能夠?qū)崿F(xiàn)對滑環(huán)和碳刷摩擦力的有效控制，從而防止碳粉堆積引起的絕緣下降故障，促進(jìn)轉(zhuǎn)子絕緣性的增強(qiáng)【3】。油污和粉粒等存在于轉(zhuǎn)子的碳刷、集電環(huán)、刷握和刷架當(dāng)中，此時可以對其進(jìn)行吹掃處理，使其保持良好的清潔性。保障壓縮空氣的干燥性，當(dāng)較為嚴(yán)重時則可以拆卸并用干凈抹布進(jìn)行清理。該方法能夠?qū)Σ蝗菀撞煊X的間隙中的碳粉進(jìn)行清理，防止積油和積灰等對設(shè)備運行造成的干擾。

2.密封裝置改良

密封裝置設(shè)置于水輪發(fā)電機(jī)導(dǎo)油室當(dāng)中，為了能夠有效防止油污滲漏對絕緣性造成的影響，還應(yīng)該對其加以有效改良，增強(qiáng)其密封性能。應(yīng)該明確水輪發(fā)電機(jī)的運行環(huán)境特點，增強(qiáng)實際防護(hù)效果，避免油漬和油污的堆積【4】。

3.提升絕緣強(qiáng)度

對于水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子關(guān)鍵位置絕緣強(qiáng)度的提升，也是解決絕緣下降故障的關(guān)鍵措施，包括了集電環(huán)絕緣子、磁極引線干部和支撐環(huán)等等。通常情況下是應(yīng)用環(huán)氧漆進(jìn)行處理，嚴(yán)格控制接地軸和集電環(huán)導(dǎo)線部分的距離，實現(xiàn)對轉(zhuǎn)子絕緣性能的改善，對絕緣下降問題加以控制。對于灰塵堆積引起的絕緣下降故障，可以通過吸塵器在風(fēng)洞中的應(yīng)用得到有效解決，能夠切實促進(jìn)磁極引線絕緣強(qiáng)度的提升。

4.處理老化問題

對水輪發(fā)電機(jī)中的護(hù)環(huán)進(jìn)行拔下后，通過解體處理的方式改善水輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子絕緣性能。對于轉(zhuǎn)子線圈當(dāng)中存在的老化問題進(jìn)行改善，及時更換失效的零部件，防止對水輪發(fā)電機(jī)的正常運行造成危害。

5.干燥處理

轉(zhuǎn)子絕緣下降故障也會由于受潮而頻繁發(fā)生，因此應(yīng)該對其進(jìn)行干燥處理，使其能夠保持正常運轉(zhuǎn)。自身產(chǎn)熱烘干法和直流電焊機(jī)烘干法等，是在烘干處理中的常用方法。為了防止火災(zāi)或者爆炸等事故的產(chǎn)生，在烘干處理時應(yīng)該做好全面的安全保障，保障人們的生命財產(chǎn)安全【5】。在干燥處理中應(yīng)該實施檢測轉(zhuǎn)子的絕緣電阻，當(dāng)搖表顯示其超過1MΩ時則可以停止烘干。

（三）實例分析

在某水電站當(dāng)中，175kΩ-220kΩ為轉(zhuǎn)子絕緣阻值范圍，相較于正常阻值300kΩ而言則較低。同時，接地參考位置α的正常值為50%左右，實際值在20%左右【6】。對轉(zhuǎn)子的絕緣性進(jìn)行實時檢測，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)了絕緣下降的故障。通過碳粉收集裝置的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)對絕緣下降故障的適當(dāng)控制。碳粉存在于集電環(huán)中的絕緣支撐套管當(dāng)中，是導(dǎo)致水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子絕緣下降故障的主要因素，尤其是較大的摩擦力存在于滑環(huán)和碳刷之間，導(dǎo)致在水輪發(fā)電機(jī)運行中碳粉數(shù)量增加。在選擇電刷的材料時，由于未能考慮到其硬度特點，導(dǎo)致在運行中發(fā)生較大的磨損，因此應(yīng)該在選型工作中加以有效預(yù)防。集電環(huán)表面的光滑度不夠，也會出現(xiàn)較多的碳粉，因此應(yīng)該定期進(jìn)行拋光處理，防止對電刷造成嚴(yán)重的磨損。同時，還要對彈簧的壓力加以有效控制，防止機(jī)械磨損問題的出現(xiàn)，同時避免由于壓力不足而引發(fā)的接觸不良問題。在應(yīng)用碳粉吸收裝置時，為了能夠獲得良好的吸塵效果，應(yīng)該對風(fēng)壓和風(fēng)量進(jìn)行控制，增強(qiáng)管路的密封性，防止粉塵的逸出。對集塵罩和碳刷的空隙進(jìn)行處理，防止由于密封性不足導(dǎo)致的碳粉增加。對碳粉收集裝置的管路布局加以調(diào)整，保障結(jié)構(gòu)的對稱性，使碳粉能夠得到快速、有效收集。

結(jié)語

碳粉、保護(hù)層的斷裂、絕緣材料老化和除塵效果不佳等，是導(dǎo)致水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子絕緣下降故障的主要因素，加上水輪發(fā)電機(jī)的運行環(huán)境較差，進(jìn)而出現(xiàn)了嚴(yán)重的故障問題，不利于發(fā)電故障的順利進(jìn)行，給企業(yè)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。為此，應(yīng)該在加強(qiáng)全面檢查的基礎(chǔ)上，通過碳粉處理、密封裝置改良、提升絕緣強(qiáng)度、處理老化問題和干燥處理等手段，保障轉(zhuǎn)子的良好絕緣性能，使水輪發(fā)電機(jī)保持高效運行，促進(jìn)電力行業(yè)的快速發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]武玉才，安清飛，馬倩倩，蔡波沖.水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子典型機(jī)電故障的不平衡磁拉力研究[J].水電能源科學(xué)，2020，38（01）：156-160.

[2]尹永利，周小建，郭紅偉，李泉，李斌.發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子絕緣降低原因分析及處理措施[J].水電與新能源，2019，33（04）：54-56.

[3]汪偉.水輪發(fā)電機(jī)定子轉(zhuǎn)子絕緣故障原因及預(yù)防[J].通信電源技術(shù)，2019，36（03）：210-211.

[4]楊文才.水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子絕緣故障原因與解決措施[J].數(shù)字通信世界，2018（11）：273.

[5]張杰，趙菊花.水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子絕緣故障分析及處理[J].四川水力發(fā)電，2016，35（06）：121-123.

[6]呂永利.水輪發(fā)電機(jī)運行中的常見問題及處理對策[J].科技展望，2015，25（22）：94.