水輪發電機轉子絕緣故障原因與解決措施

楊文才

（貴州西源發電有限責任公司善泥坡發電廠，六盤水 553000）

1 引言

在水電廠日常運行中，需要應用水輪發電機發電供電，確保蓄水大壩安全，因此，必須保證發電機穩定運行。但是，在水電廠機組發電機運行過程中，轉子絕緣故障問題較為常見，只有采取有效的處理對策，提升轉子絕緣性能，才能夠保障發電機安全穩定的運行。

2 水輪發電機組轉子絕緣故障的危害

水輪發電機組是由三個部分所組成的，包括發電機、水輪機以及調速器。在水輪發電機轉子制作中，一般應用環氧型無溶劑絕緣漆，但是，這種材料的變形溫度值比較低，如果水輪發電機組的容量不斷增加，則其絕緣性能會逐漸降低，無法滿足發電機組絕緣性能要求。現如今，不飽和聚酯絕緣漆被廣泛應用于發電機組轉子制作中，具有較高的熱變形能力，因此耐熱性能良好，在發電機組運行中，不容易發生變形或者脫落問題，有利于提升發電機組絕緣性能。在轉子運行中，隨著轉子絕緣性能的不斷降低，當期絕緣阻值降低至“0”時，如果依然保持運行狀態，則在高電壓影響下，就會造成發電機組繞組短路，進而出現打火或者放電的問題，甚至還會引發嚴重的發電機故障。

3 水輪發電機轉子絕緣故障原因

（1）在水輪發電機的運行過程中，在滑環室中，碳刷和滑環的部分位置直接接觸，隨著碳刷研磨速度的不斷提升，就會產生碳粉，隨著運行時間的增加，就會堆積大量碳粉，碳粉經過研磨后，質地細膩，部分碳粉黏附在發電機組的轉子絕緣部分，容易引發絕緣故障。現如今，在水輪發電機轉子中，往往沒有安裝吸附碳粉的裝置，當產生大量碳粉后，無法被及時吸收，隨著堆積量的逐漸增加，轉子絕緣性能也會逐漸降低。

（2）在當前的發電機組中，在轉子刷架和滑環的設置方面，還存在諸多不合理問題，刷架無法獨立運行，往往被吊掛在滑環室頂部位置的鋼架上，而鋼架接地，因此，轉子也容易發生接地。

（3）在水輪發電機運行過程中，推力軸承室的密封性比較差，當轉子處于高速運行狀態時，潤滑油可能溢出，隨著滑環室溫度的不斷提升，就會造成潤滑油發生物理反應，進而形成油霧，而油霧會與研磨產生的碳粉混合，形成粘度較高的油泥，油泥會吸附在絕緣桿之間，形成導體介質，導致轉子絕緣性能降低。由于水輪發電機組的空間是有限的，各類裝置安裝比較緊湊，因此，油泥的清理難度比較大，容易對轉子正常運行造成不良影響。

4 水輪發電機組轉子絕緣降低預防措施

為了盡量避免水輪發電機組轉子絕緣性能降低，需要采用有效的預防對策，具體而言，應注意以下幾點：

（1）嚴格依據發電機組的操作規范運行，避免操作人員根據個人意愿操作機組設備。

（2）定期對發電機組轉子的絕緣性能進行檢測，保證機組處于良好的運行狀態下。

（3）改善水輪發電機組的運行環境，避免外界環境因素對轉子的絕緣性能造成不良影響，尤其需要注意，在冬季，溫度比較低，可采用輪換運行的方式，縮短發電機組的停機時間。

（4）當水輪發電機組經過較長時間的運行后，檢修人員需要對轉子絕緣性能進行測量，如果發現嚴重油泥，則需要做好清理工作。

（5）夏季溫度較高，如果發電機組滿發超發，則應該注意加強轉子溫度控制，避免超溫運行。

5 水輪發電機轉子絕緣故障解決措施

5.1 改造碳刷全包緣支撐

在對水輪發電機進行停機檢修時，可拔出滑環碳刷，對其表面進行全面清理，具體而言，需要注意以下幾點：

第一，將碳刷的勵磁電源和引線拆除，采用專業清洗設備進行清洗，對刷架和集電環的碳粉、油泥進行徹底清理。

第二，吊出滑環，采用專業清洗劑，對絕緣支撐進行擦拭清理。

第三，在對滑環和刷架清洗完成后，即可組織安裝，在安裝前，應在絕緣件上安裝環氧絕緣墊塊，同時刷環氧膠。第四，在發電機安裝完成后，還需要對轉子的電阻值進行測量，當符合相關規范后，即可投入運行。

5.2 解決滑環室油霧問題

對機組推力油槽采用全接觸式密封蓋，避免發生漏油問題。在對油槽蓋進行改造時，首先需要拆除油槽蓋的呼吸器，然后均勻的打6個孔，安裝油霧吸收裝置，其能夠對油霧起到吸收和過濾作用。在油霧吸收裝置的安裝過程中，應該在油槽密封蓋上對稱設置3個吸收口和1個活法蘭彎頭，將吸收器與彎頭連接。在發電機運行過程中，油霧吸收器可以吸收油霧，然后進行凈化處理，當油滴返回油槽，并且對空氣進行凈化處理后，即可排入大氣中。

5.3 設置滑環碳粉吸收裝置

在水輪發電機組中安裝新型刷架，在刷架上安裝絕緣罩以及碳粉收集腔。在風洞內壁上安裝碳粉吸收裝置，同時采用軟管將其與滑環室中吸收碳粉的軟管連接，即可順利吸收發電機運行過程中所產生的大量碳粉。

6 結束語

綜上所述，在水輪發電機組的運行過程中，轉子絕緣性能對于發電機組的運行質量會產生較大影響。在機組運行中，碳粉、油污等都會造成轉子絕緣性能降低，對此，應該注意對發電機組進行定期檢測和維護管理，及時發現故障問題，同時，改造碳刷全包緣支撐，解決滑環室油霧問題，同時，設置滑環碳粉吸收裝置，這樣才能夠盡量避免各類因素對轉子絕緣性能造成不良影響，提升水輪發電機組運行效益。