摘要：某火力發(fā)電廠發(fā)電機(jī)定子冷卻水匯流管屬于直接接地結(jié)構(gòu)，在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，經(jīng)常出現(xiàn)發(fā)電機(jī)定子絕緣小于0.1 MΩ的問(wèn)題，對(duì)機(jī)組啟動(dòng)并網(wǎng)有著直接影響，為此研究了國(guó)產(chǎn)某型號(hào)發(fā)電機(jī)定子絕緣值降低的原因，找出了影響絕緣值的關(guān)鍵因素，結(jié)合實(shí)際情況，提出了相關(guān)的處理方法，保證了發(fā)電機(jī)的有效、安全運(yùn)轉(zhuǎn)。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電機(jī);定子絕緣值;影響因素;處理方法

0 引言

為了保障發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行，發(fā)電機(jī)必須具備良好的絕緣電阻，其中控制溫度是保障設(shè)備絕緣值穩(wěn)定的關(guān)鍵因素之一。一般情況下，發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，其定子和轉(zhuǎn)子在3 000 r/min的轉(zhuǎn)速下會(huì)承擔(dān)較大的負(fù)載，從而產(chǎn)生大量的熱量。我國(guó)大部分的大型發(fā)電機(jī)都是采取水-氫-氫冷卻方式，也叫作定子繞組水內(nèi)冷或者定子鐵芯氫冷方式，通常簡(jiǎn)稱為定冷水，定子冷卻水匯流管直接接地型發(fā)電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間未使用，或者使用后檢查維修時(shí)間較長(zhǎng)，在通水之后，可能會(huì)造成定子繞組絕緣電阻的測(cè)量有較大難度?；诖?，本文以某汽輪發(fā)電機(jī)組的定子絕緣值降低為例進(jìn)行分析，找出關(guān)鍵的影響因素，進(jìn)而制定出合理、有效的改善方法。

1 某火力發(fā)電機(jī)定子絕緣值降低的原因分析

某火力發(fā)電廠所使用的機(jī)組為東方電機(jī)股份有限公司提供的汽輪發(fā)電機(jī)組，其額定電壓為20 kV，內(nèi)部構(gòu)件較為復(fù)雜，定子繞組是由深入到鐵芯槽內(nèi)的具有絕緣性質(zhì)的條狀線棒組成，其頂端部分為籃式結(jié)構(gòu)，通過(guò)連接線將各個(gè)部分串聯(lián)，形成符合規(guī)定的相帶繞組。一般情況下，都會(huì)采用少膠VPI作為繞組絕緣，其絕緣等級(jí)屬于F。具有絕緣性質(zhì)的實(shí)心股線和空心股線相互交織編排，進(jìn)而形成定子線棒，如圖1所示?？招墓删€中的水介質(zhì)是實(shí)現(xiàn)管冷卻的關(guān)鍵，定子線棒中的水介質(zhì)由一側(cè)的匯流管和絕緣引水管進(jìn)入，隨后通過(guò)線棒端頭的接頭流進(jìn)線圈，對(duì)線圈進(jìn)行冷卻后，水介質(zhì)再?gòu)慕^緣引水管和匯流管進(jìn)入到外部水系統(tǒng)。

發(fā)電機(jī)絕緣測(cè)量示意圖如圖2所示，觀察定子絕緣結(jié)構(gòu)和發(fā)電機(jī)絕緣電阻測(cè)量結(jié)構(gòu)，所測(cè)試的發(fā)電機(jī)屬于直接接地結(jié)構(gòu)，在通水之后會(huì)對(duì)實(shí)際的測(cè)量工作造成一定困難。我國(guó)大部分用于測(cè)量水冷繞組的絕緣電阻都用水搖表測(cè)量，但是該方式只適用于不直接接地結(jié)構(gòu)的定子水路，而本文所研究的定子水匯流管屬于直接接地系統(tǒng)，無(wú)法用普通的搖表測(cè)量，并且絕緣值受到定子冷卻水水質(zhì)情況的影響較大[1]。

2 發(fā)電機(jī)定子絕緣值的影響因素

當(dāng)發(fā)電機(jī)投入使用后，可以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)在通水之后，對(duì)于定子絕緣值的測(cè)量數(shù)據(jù)并沒(méi)有滿足機(jī)組的啟動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)定冷水酸堿度在7～9，電子絕緣值小于0.1 MΩ時(shí)，絕緣值不一定滿足相關(guān)要求。

（1）定冷水電導(dǎo)率對(duì)定子絕緣值的影響。因?yàn)槎ɡ渌妼?dǎo)率會(huì)對(duì)銅導(dǎo)線有一定的腐蝕作用，當(dāng)電導(dǎo)率在一定范圍時(shí)，其腐蝕速度會(huì)逐漸平穩(wěn)，且電導(dǎo)率升降都會(huì)對(duì)腐蝕速度造成影響。水介質(zhì)中的導(dǎo)電離子越多，整體的電阻越小，正負(fù)電極發(fā)生反應(yīng)的阻力也越小，進(jìn)而加快腐蝕速度[2]。具體表現(xiàn)為導(dǎo)電率增高，使得水介質(zhì)的整體絕緣性能降低，并且該系統(tǒng)屬于直接接地系統(tǒng)，會(huì)產(chǎn)生一定的電流損失。（2）分析酸堿數(shù)值，發(fā)現(xiàn)pH值在7～10時(shí)，銅表面會(huì)形成一層致密的氧化銅保護(hù)膜，可以防止進(jìn)一步氧化，pH值對(duì)于銅的腐蝕起到了十分重要的作用。當(dāng)pH值小于6.8時(shí)，整體水質(zhì)會(huì)呈現(xiàn)弱酸性，銅處于腐蝕區(qū)，其表面難以形成穩(wěn)定的保護(hù)層，使得腐蝕加劇。銅腐蝕讓內(nèi)冷水中的銅離子增多，也讓電流泄漏量明顯增多，使發(fā)電機(jī)機(jī)組的絕緣性能降低。

3 某火力發(fā)電機(jī)定子絕緣值降低的處理方法

3.1? ? 提升定冷水水質(zhì)

首先，在發(fā)電機(jī)機(jī)組啟動(dòng)前，需要對(duì)其定冷水系統(tǒng)進(jìn)行多次沖洗，扭轉(zhuǎn)水流導(dǎo)向，并對(duì)定子線棒進(jìn)行檢查沖洗，徹底清除內(nèi)部的污垢和雜質(zhì)，進(jìn)而保障水質(zhì)檢測(cè)合格。逐漸加入定冷水加熱器，將溫度調(diào)節(jié)到50 ℃，沖洗時(shí)間可為4 h，能夠驅(qū)除定子線棒內(nèi)的潮氣，防止露點(diǎn)的形成，進(jìn)而保障定子回路絕緣值檢測(cè)合格。其次，利用添加NaOH的方式來(lái)提高酸堿度，但是反應(yīng)效果并不顯著，可能添加的NaOH用量無(wú)法有效把控，且無(wú)法將融合液體混合均勻，反而會(huì)增加銅的氧化速度。在現(xiàn)有基礎(chǔ)上將除鹽水補(bǔ)水更替為凝結(jié)水，不但可以保障補(bǔ)水的水質(zhì)，使其滿足使用要求，還可以對(duì)水介質(zhì)中的pH值進(jìn)行調(diào)節(jié)，將定冷水的pH值控制在8～8.9，有效避免銅氧化的情況。最后，通過(guò)微堿離子置換樹脂的方式，對(duì)定冷水進(jìn)行處理，按照1：2：1比例嚴(yán)格調(diào)配鈉型陽(yáng)樹脂、氫型陽(yáng)樹脂和氫氧型陰樹脂的添加量，從而讓定冷水內(nèi)存在一定量的氫氧化鈉，使水質(zhì)的pH值提高，在測(cè)量發(fā)電機(jī)定子回路絕緣值前，加入定冷水系統(tǒng)離子交換器，在30 ℃下對(duì)定冷水的水質(zhì)進(jìn)行調(diào)節(jié)，能夠起到非常良好的改善作用，將其電導(dǎo)率控制在0.75 μS/cm以下，不但可以降低水質(zhì)中銅離子的含量，還可以確保測(cè)量工作不受影響。

3.2? ? 控制發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣品質(zhì)

在進(jìn)行發(fā)電機(jī)回路絕緣值測(cè)量工作之前，需要置換發(fā)電機(jī)內(nèi)的氫氣，將內(nèi)部的氫氣壓力數(shù)值控制在0.45 MPa左右，結(jié)合相關(guān)測(cè)量?jī)x器，如果氫氣純度≥98%，可以啟動(dòng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部氫氣循環(huán)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，逐步加入氫氣干燥設(shè)備，將發(fā)電機(jī)內(nèi)部氫氣露點(diǎn)控制在-25 ℃左右，通過(guò)這種方式能夠讓發(fā)電機(jī)內(nèi)部氫氣得以循環(huán)干燥，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)干燥其內(nèi)部鐵芯的目的。

3.3? ? 提高發(fā)變組所屬設(shè)備絕緣性能

（1）發(fā)電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)后，需要立刻停止氫氣冷卻器的運(yùn)轉(zhuǎn)，并關(guān)閉其進(jìn)出口手動(dòng)閥門，防止氫氣循環(huán)使得內(nèi)部定子線棒以及轉(zhuǎn)子繞組等受到潮氣影響，形成露點(diǎn)。（2）發(fā)電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)后，母線封閉且并沒(méi)有檢修時(shí)，需要保障其微正壓裝置正常運(yùn)作，將其壓力控制在0.4～1.6 kPa，投入干燥設(shè)備，用其出口封閉母線，強(qiáng)化日常的設(shè)備檢查工作，如果發(fā)現(xiàn)漏氣問(wèn)題，應(yīng)該立即與維修人員進(jìn)行聯(lián)系，防止損失加大。（3）在發(fā)電機(jī)機(jī)組啟動(dòng)前，可以通過(guò)壓縮空氣的方式連接封閉母線，對(duì)一些瓷瓶部分進(jìn)行吹掃，清除內(nèi)部的雜質(zhì)和污垢，保障其干凈、干燥。（4）結(jié)合實(shí)際的定子回路絕緣值測(cè)量數(shù)據(jù)以及電廠周邊的環(huán)境濕度因素，可以在發(fā)電機(jī)勵(lì)磁變、中性點(diǎn)接地變以及封閉母線進(jìn)出口等位置加設(shè)暖風(fēng)機(jī)、除濕器以及烘燈等裝置，利用熱空氣提高內(nèi)部溫度，實(shí)現(xiàn)設(shè)備干燥的目的，進(jìn)而提高發(fā)變組所屬設(shè)備的絕緣性能。

4 結(jié)語(yǔ)

發(fā)電機(jī)組在啟動(dòng)之前，如果其定子回路絕緣值偏低，可以對(duì)發(fā)電廠周邊環(huán)境濕度、檢修工藝、氫氣露點(diǎn)以及定冷水水質(zhì)情況等進(jìn)行深度分析排查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)上報(bào)處理，避免損失進(jìn)一步擴(kuò)大。另外，強(qiáng)化發(fā)電機(jī)絕緣監(jiān)督工作，構(gòu)建測(cè)量臺(tái)賬，掌握發(fā)電機(jī)裂化趨勢(shì)和絕緣變化情況，查找影響因素，從而制定有效的管控措施，可以保證發(fā)電機(jī)的有效、安全運(yùn)轉(zhuǎn)。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 張玉祥，鄢宜軍，羅義，等.沙灣水電站4號(hào)機(jī)組定子絕緣性能降低原因分析與處理[J].水電與新能源，2015（8）：68-70.

[2] 卜繁薇，杜俊生.定子回路絕緣電阻偏低原因分析與處理[J].山東電力技術(shù)，2017（4）：71-73.

收稿日期：2020-06-02

作者簡(jiǎn)介：劉永博（1985—），男，甘肅會(huì)寧人，工程師，研究方向：電氣自動(dòng)化。