水輪發(fā)電機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

經過多年的發(fā)展，我國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)電機一旦停轉，時間越長定子繞組、轉子繞組絕緣容易受潮。還有部分水電站的發(fā)電機房因地勢較低或建于河床水位以下，遇暴雨或河水暴漲時，會出現水淹機房的情況，使水輪發(fā)電機定子絕緣受到破壞。為了確保水輪發(fā)電機及時恢復運行，需要采取有效方法干燥水輪發(fā)電機定子絕緣。通過探究幾種水輪發(fā)電機定子繞組絕緣烘干的常見方法，希望能為水輪發(fā)電機組生產廠家及水電站檢修人員提供參考。

1 水輪發(fā)電機定子繞組絕緣等級及絕緣規(guī)定

水輪發(fā)電機定子常用絕緣等級分A，E，B，F，H等5個等級，允許溫度分別為100℃，110℃，120℃，140℃和165℃。按水電站運行規(guī)范規(guī)定，水輪發(fā)電機長時間停機、大、小修后，必須測量定子繞組的絕緣電阻、吸收比，當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，可判斷掃電機繞組受潮，應進行干燥處理。

2 水輪發(fā)電機定子繞組絕緣干燥方法

（1）直流機干燥法。將水輪發(fā)電機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）接入定子繞組，所需電壓值根據發(fā)電機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接變阻器調節(jié)電流以及電壓，不使用閘刀開關或自動開關切斷電流，應用變阻器逐步降低電壓的方法切斷電源，以避免瞬時過電壓擊穿絕緣。用此方法干燥定子繞組絕緣時，應隨時檢查定子鐵芯、線圈溫度，烘干過程還應每小時盤車90°轉動轉子，避免轉子局部過熱。

（2）短路干燥法。在水輪發(fā)電機出口端將定子繞組三相短路，利用短路產生的熱量干燥受潮的繞組，通過調節(jié)勵磁電流來控制短路電流即發(fā)電機定子繞組電流小于額定值。短路點宜設在發(fā)電機出口斷路器之前，若在發(fā)電機出口斷器之后將發(fā)電機三相短路，必須將斷路器跳閘回路斷開，避免斷路跳閘引起操作過電壓擊穿絕緣。

（3）外部加熱干燥法。將發(fā)電機用隔熱材料蓋上，頂部開一個小孔，在水輪發(fā)電機下部放置電爐、碘鎢燈、白熾燈等作熱源，加熱發(fā)電機的鐵芯、繞組到一定溫度，使發(fā)電機內的水分蒸發(fā)后利用自然通風使潮氣從小孔逸出。應用此法時應注意熱源與發(fā)電機定子繞組的距離，不要過近，以免造成局部過熱。

（4）空轉自然干燥法。在水輪發(fā)電機不加勵磁電流，不建壓的情況下，通過水輪機空轉產生空氣流動，使其內部的水分自然風干后發(fā)電機絕緣達到運行要求的過程。一般適用于小型水輪發(fā)電機的輕微受潮處理。

3 水輪發(fā)電機定子繞組絕緣干燥法的應用

在實際工作中，往往會因地制宜，根據設備情況和人員素質或習慣，可選1種或綜合2種以上干燥法，用于水輪發(fā)電機的定子絕緣干燥。

3.1 空轉自然干燥法疊加外部加熱法的應用

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

（1）在發(fā)電機停機狀態(tài)下，將發(fā)電機三相定子繞組短接；

（2）在發(fā)電機停機狀態(tài)下，拆除發(fā)電機勵磁電源線或斷開發(fā)電機勵磁電源總開關；

（3）在發(fā)電機兩側各配置（1～2）個電爐或碘鎢燈，并用耐溫隔熱材料使熱源盡可能多地輻射到發(fā)電機內部；

（4）啟動發(fā)電機空轉，轉速控制在80%～90%；

（5）運行中監(jiān)控發(fā)電機定子繞組表面溫度、定子鐵芯溫度，并對電爐或碘鎢燈的位置進行適當調整，上述溫度一般在（30～50）℃。

采用空轉自然干燥法疊加外部加熱法進行水輪發(fā)電機定子繞組絕緣干燥時，一般干燥3 d左右，發(fā)電機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)電機定子繞組的絕緣受潮情況較嚴重，根據多年經驗，一般采用短路干燥法運行機組3 d左右，發(fā)電機定子絕緣便可達到建壓要求。

（1）發(fā)電機停機狀態(tài)下，將發(fā)電機三相定子繞組短接；

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

（3）啟動發(fā)電機空轉，轉速控制在80%～90%；

（4）確認電焊機的輸出電流為零后，合上電焊機的電源，通過調節(jié)電焊機的輸出電流，逐漸增加勵磁電流來增加定子繞組的電流，勵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額定電流的70%；

（5）運行中對發(fā)電機的勵磁電流、定子繞組的干燥電流、定子繞組表面溫度、定子鐵芯溫度進行監(jiān)控，定子繞組表面溫度≤85℃，定子鐵芯溫度≤90℃；

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

一般情況下，經過采用短路干燥法，該電站的水輪發(fā)電機組的定子絕緣可以達到建壓運行的要求。

3.3 短路干燥法疊加外部加熱法的應用

2017年大江電站遭遇特大暴雨，廠房被水淹3 d，泥、砂、水、油進入發(fā)電機內部，在恢復生產過程中，采用上述短路干燥法運行機組3 d后，發(fā)電機定子絕緣電阻仍＜0.5 MΩ，加長干燥時間后發(fā)電機定子絕緣電阻仍無明顯改善。分析認為發(fā)電機長時間被水淹后，水分已深入定子和定子繞組各部位，需提高定子繞組運行溫度才能使水分蒸發(fā)出來，決定采用短路干燥法疊加外部加熱法。

（1）在發(fā)電機底部放置一個電爐，打開發(fā)電機頂部的一個通氣孔，便于水蒸氣出來；（2）按短路干燥法的步驟進行發(fā)電機定子繞組絕緣干燥；（3）根據B級絕緣的允許溫度120℃規(guī)定，運行中控制定子繞組表面溫度≤100℃；

（4）發(fā)電機組干燥運行24 h后，測量發(fā)電機定子繞組絕緣電阻達到20 MΩ；

（5）發(fā)電機繼續(xù)干燥運行24 h后，測量發(fā)電機定子繞組絕緣電阻＞500 MΩ。

由于各水電站的機組型號、結構不同，在面對水輪發(fā)電機定子繞組絕緣干燥的問題時，應根據水電站的實際情況和經驗，制定出符合各電站的干燥方法，并盡可能應用新技術對水輪發(fā)電機定子繞組絕緣干燥過程的電流、溫度進行監(jiān)控，確保干燥過程的電流、溫度符合發(fā)電機運行規(guī)范的規(guī)定。

4 結束語

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