水輪發電機定子轉子絕緣故障原因及預防

汪 偉

（湖北省谷城銀隆電業有限公司，湖北 襄陽 441700）

0 引 言

目前，水輪發電機廣泛應用于電力系統，表現出了較好的應用效果。分析目前水輪發電機的具體應用，發現其在實踐中會出現定子、轉子絕緣故障，嚴重威脅水輪發電機的安全性必須給予解決。

1 水輪發電機定子絕緣故障原因分析

第一，水輪發電機存在潛伏性故障。從目前的實際分析來看，水輪發電機在設計、制造、運輸和安裝過程中存在較為明顯的局部質量問題。雖然有些問題較小，在出廠驗收和交接驗收中不會產生異常，但是隨著水輪發電機運行時間的增加，這種問題會越來越明顯，問題部位也易出現絕緣擊穿事故，進而造成定子絕緣故障。

第二，鐵芯硅鋼片存在局部短路的情況。就目前分析來看，水輪發電機鐵芯硅鋼片存在局部問題，如碰傷、電腐蝕、松動和高溫等情況的持續作用會對片間的絕緣造成破壞，進而造成局部短路[1]。依目前的資料來看，鐵芯硅鋼片發生局部短路時，鐵損現象顯著，如果不及時處理，鐵芯會發生嚴重燒損，甚至出現定子絕緣擊穿事故。

第三，定子主絕緣損壞會引發絕緣故障。水輪發電機定子繞組在機組檢修時，因起吊、搬運等工作的碰撞、刮擦，會引發局部變形或者絕緣面受損。雖然在定子主絕緣試驗中表現合格，但是問題已經潛伏其中。隨著利用時間的延長，潛伏問題會逐漸顯現，最終引發事故。總之，定子絕緣損壞是定子絕緣故障的潛在原因，需要對其控制和預防。

第四，電力系統發生短路故障。就目前的資料分析來看，電力系統發生短路故障且故障點距離發電機較近時，極易造成定子主絕緣的局部損壞甚至是燒毀定子。另外，定子線棒發生受潮時，絕緣效果會顯著下降，此時易發生定子絕緣故障[2]。總之，電力系統的故障問題是導致定子故障的重要原因。因此，要做好線路檢修，有效避免發生短路等問題。

2 水輪發電機轉子絕緣故障原因分析

現階段，水輪發電機轉子絕緣故障主要由三方面因素導致。第一，發電機運行過程中，碳刷和機組大軸發生持續性摩擦，碳粉在集電環和集電環支架之間的隔離絕緣子上形成堆積，造成通道接地，最終導致絕緣故障。第二，交流電經過整流電路轉換為直流電時需要利用勵磁系統，如果勵磁變低壓側電纜發生破損，接地時會引發電極勵磁升壓，造成轉子回路并產生接地故障。第三，勵磁系統的直流回路中存在比較明顯的接地故障。該故障主要有三種表現形式：一是整流柜設備和元件絕緣被破壞引發接地故障；二是集電環到轉子線圈的勵磁輸送電纜存在絕緣破損的情況；三是轉子磁極在旋轉過程中受各種力的作用，發生勵磁松動或者絕緣損壞[3]。

3 預防措施分析

第一，基于水輪發電機的運行曲線盡可能規避振動區域，使機組在運行實踐中規避各部分所承受的振動力。基于運行曲線還可以有效避免頻繁停啟水輪發電機組的情況，預防定子鐵芯、拉緊螺桿以及線棒等頻繁發生熱脹冷縮的情況。此外，可以有效規避零部件變形、疲勞以及損傷等問題。

第二，定期評價水輪發電機組的通風冷卻效果。基于評價結果全面檢測水輪發電機組的通風冷卻系統，及時發現和解決系統運行過程中可能出現的問題，為系統的穩定性、可靠性提供保證[4]。

第三，周期性檢查發電機定子鐵芯硅鋼片的位移和變化情況。要定期檢查鐵芯拉緊螺桿的拉緊力和絕緣情況，通過檢查確定潛在問題并及時診斷和改進，全面控制定子、轉子絕緣現象。

第四，通過測溫，定期檢查定子線棒、端部、連接母線、鐵芯和電纜等。如果發現發熱的情況，需要明確分析發熱點的發熱原因，采取處理措施并進行安全性評價。

第五，清掃、檢查和試驗引發水輪發電機定子、轉子短路的各種故障因素，有效防止有關線路發生短路故障。另外，要清掃和檢查轉子集電環和碳刷的絕緣隔離部分。

4 結 論

綜上所述，水輪發電機目前在電力系統中占據重要地位，并發揮顯著效果。但是，其在實踐中存在的定子、轉子故障嚴重影響了電力系統的穩定性和可靠性。深入分析定子、轉子產生絕緣故障的原因，并基于具體原因制訂有效的預防策略，可以為水輪發電機的穩定、可靠性運行提供保障，從而提升水輪發電機的價值。