淺析大型發(fā)電機(jī)絕緣老化的鑒定試驗方法

青曄

哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司哈爾濱大電機(jī)研究所 黑龍江哈爾濱 150040

隨著各行各業(yè)用電需求的增加，大型發(fā)電機(jī)的應(yīng)用越來越廣泛。由于設(shè)備長期處于高壓、高溫、強(qiáng)震的運(yùn)行環(huán)境，絕緣材料的性能發(fā)生改變，如脫落、開裂、絕緣性能下降等。企業(yè)一方面要分析導(dǎo)致發(fā)電機(jī)絕緣老化的常見原因，進(jìn)而采取相應(yīng)的預(yù)防措施，延長絕緣材料的使用壽命，降低大型發(fā)電機(jī)的運(yùn)維成本，另一方面還必須采取技術(shù)措施，做好定子繞組的絕緣電子測量試驗、直流耐壓試驗，根據(jù)電氣測量試驗的結(jié)果，對發(fā)電機(jī)絕緣材料的性能有一個全面的掌握，進(jìn)一步提高設(shè)備管理水平。

1 大型發(fā)電機(jī)絕緣老化的原因分析

1.1 高溫作用

大型發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中，會產(chǎn)生較高的熱量。而發(fā)電機(jī)上的一些金屬材料，本身就具有較強(qiáng)的導(dǎo)熱性。絕緣材料長期與這些高溫的金屬構(gòu)件接觸，會加速材料的氧化、聚合等化學(xué)反應(yīng)，絕緣性能降低。另外，高溫還會讓絕緣材料的微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，表現(xiàn)為彈性、強(qiáng)度降低，在受到機(jī)械振動作用時，絕緣材料發(fā)生不同程度的裂縫，從這些裂縫部位比較容易發(fā)生絕緣擊穿現(xiàn)象。如果絕緣材料的材質(zhì)為陶瓷，高溫還會促使陶瓷發(fā)生膨脹，在溫度高低變化明顯時，陶瓷絕緣材料也會發(fā)生碎裂[1]。

1.2 化學(xué)作用

除了陶瓷材質(zhì)的絕緣材料外，大型發(fā)電機(jī)的各部件上，更多的是選擇橡膠、塑料等作為絕緣體。發(fā)電機(jī)工作的環(huán)境中，含有較多的油、酸、水分等物質(zhì)，長期與絕緣材料接觸會產(chǎn)生腐蝕作用，降低絕緣性能。同時，高溫環(huán)境還會讓化學(xué)腐蝕速率進(jìn)一步加快，在一些油泥堆積的部位，絕緣材料老化嚴(yán)重，也是發(fā)生電壓擊穿的常見部位。

1.3 機(jī)械作用

部分發(fā)電機(jī)在安裝過程中，由于安裝工藝或構(gòu)件質(zhì)量等原因，投入運(yùn)行后產(chǎn)生較為明顯的振動。機(jī)械振動也是導(dǎo)致發(fā)電機(jī)絕緣老化的重要因素，例如振動過程中頻繁撞擊導(dǎo)致絕緣材料產(chǎn)生疲勞，絕緣性能下降。還有的則是因為振動導(dǎo)致絕緣材料的脫落，失去了對內(nèi)部金屬構(gòu)件的保護(hù)效果，也難以發(fā)揮應(yīng)有的絕緣價值。機(jī)械振動還有可能導(dǎo)致部分部件（如頂蓋）上存儲潮濕空氣，并且遇冷之后形成水滴，也會導(dǎo)致聚酯類的絕緣材料加速老化[2]。

2 大型發(fā)電機(jī)絕緣老化的鑒定試驗

2.1 發(fā)電機(jī)定子繞組的絕緣電阻測量試驗

絕緣材料的老化是一個循序漸進(jìn)的過程，且不同的絕緣材料，因材質(zhì)、組成成分的不同，即便是在相同的環(huán)境下，其老化速率也有很大的差異。在各類老化鑒定試驗中，測量其絕緣電阻，是一種最直觀、最簡單的了解絕緣性能的方式。需要注意的是，同一種絕緣材料，如果試驗溫度不同，最終的測定結(jié)果也會出現(xiàn)較大的誤差。因此在老化鑒定中對絕緣電阻允許值不做硬性規(guī)定，一般是對歷次大修及三相繞組絕緣電阻間進(jìn)行相互比較。在發(fā)電機(jī)的老化鑒定中，對于大型環(huán)氧云母絕緣的機(jī)組一般要求吸收比不小于1.5或極化指數(shù)不小于1.8。為了正確的對絕緣電阻進(jìn)行比較，應(yīng)注意不同溫度下絕緣電阻值的換算問題。注意這些試驗要點(diǎn)能夠確保最終所得的試驗結(jié)果更加準(zhǔn)確、無誤[3]。

2.2 發(fā)電機(jī)定子繞組直流耐壓試驗

直流耐壓試驗可根據(jù)泄漏電流和施加電壓的關(guān)系曲線了解定子絕緣狀況，如可以通過泄漏電流是否隨電壓成比例增加或三相泄漏電流是否平衡等情況來判斷定子絕緣狀態(tài)。由于直流耐壓試驗?zāi)苁苟ㄗ永@組端部絕緣受到同樣電壓的檢驗，故易于發(fā)現(xiàn)端部絕緣的缺陷。而發(fā)電機(jī)端部絕緣從制造角度來講，也是一個較為薄弱的部位，運(yùn)行中發(fā)生故障的機(jī)率較高。

試驗中運(yùn)行單位主要關(guān)注試驗電壓的選擇，一方面要求選擇合適的電壓值能有效地查出定子線圈的老化絕緣缺陷；另一方面又要減小試驗對線圈絕緣材料形成的內(nèi)部劣化的積累效應(yīng)。在發(fā)電機(jī)定子線圈的老化鑒定試驗中一般掌握的試驗電壓為發(fā)電機(jī)正常額定電壓的1.5倍。

3 大型發(fā)電機(jī)絕緣老化的預(yù)防與處理

3.1 絕緣老化的預(yù)防措施

發(fā)電機(jī)絕緣材料的老化是不可避免的，但是通過采取一定的預(yù)防措施，可以延緩老化進(jìn)程，從而達(dá)到延長絕緣材料壽命，降低發(fā)電機(jī)運(yùn)行成本的效果。例如原來發(fā)電機(jī)設(shè)有4條冷卻水管道，但是實際運(yùn)行發(fā)現(xiàn)冷卻效果不理想，后期可以通過改良，將冷卻水管道擴(kuò)增只8條，并提高冷卻水循環(huán)流動的速度，可以讓發(fā)電機(jī)的整體溫度有一定程度的降低，減輕了因為高溫環(huán)境導(dǎo)致的絕緣材料老化速率過快的問題。

3.2 絕緣老化的針對性處理

根據(jù)絕緣電阻測量試驗、直流耐壓試驗的結(jié)果，確定發(fā)電機(jī)絕緣材料已經(jīng)失去絕緣作用或是絕緣性能不滿足發(fā)電機(jī)安全運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)后，應(yīng)當(dāng)及時的進(jìn)行更換處理。這種處理措施通常適用于大型發(fā)電機(jī)局部絕緣材料失效的情況。如果試驗結(jié)果顯示絕緣材料有老化情況，但是尚未影響到發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行。可以采取絕緣加強(qiáng)處理，例如采用覆蓋法、噴涂法，在發(fā)電機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子線圈上，增加一層絕緣漆。這種方法的成本更低，而且也能夠起到較為理想的效果。

4 結(jié)語

隨著大型發(fā)電機(jī)的應(yīng)用越來越普遍，因為絕緣老化帶來的故障及事故也逐漸引起了人們的重視，總體來說，造成絕緣老化的原因，不外乎機(jī)械振動、高溫高濕、電壓擊穿等幾種情況。企業(yè)在發(fā)電機(jī)日常維護(hù)時，應(yīng)當(dāng)注意加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)與運(yùn)維管理，例如定期清理油污、通過改造空冷器降低發(fā)動機(jī)溫度等。除此之外，還要定期開展絕緣材料的老化鑒定試驗，根據(jù)直流耐壓試驗、絕緣電阻測量結(jié)果，判定絕緣材料的性能。對于不符合絕緣要求的，盡快更換，確保大型發(fā)電機(jī)始終健康運(yùn)行。