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。通過探究幾種水輪發(fā)電機(jī)定子繞組絕緣烘干的常見方法，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，不使用閘刀開關(guān)或自動(dòng)開關(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，通過調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流來控制短路電流即發(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，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(jī)用隔熱材料蓋上，頂部開一個(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，不要過近，以免造成局部過熱。

（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)磁電源線或斷開發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電源總開關(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，通過調(diào)節(jié)電焊機(jī)的輸出電流，逐漸增加勵(lì)磁電流來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，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，打開發(fā)電機(jī)頂部的一個(gè)通氣孔，便于水蒸氣出來；

（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程的電流、溫度進(jìn)行監(jiān)控，確保干燥過程的電流、溫度符合發(fā)電機(jī)運(yùn)行規(guī)范的規(guī)定。

4 結(jié)束語

通過分析水輪發(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。考慮各水電站的實(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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