水輪發電機轉子絕緣降低故障分析和處理策略研究

韓廣

摘要：水輪發電機的高效運行，是提升發電效率與質量的關鍵，能夠為人們的正常用電提供保障。轉子絕緣降低故障是水輪發電機運行中經常出現的一種故障類型，不僅會影響生產工作，而且也會存在較大的安全隱患，對人們的生命財產安全造成威脅。為此，應該加強對故障的有效排查與處理，延長水輪發電機的使用壽命，避免安全事故的發生。本文將對水輪發電機轉子絕緣降低故障的原因進行分析，探索水輪發電機轉子絕緣降低故障的處理策略，為實踐工作提供參考。

關鍵詞：水輪發電機;轉子絕緣降低;故障分析;處理策略

在社會生產生活節奏不斷加快的趨勢下，對于電力資源的需求也在逐年增長，只有保障良好的供電質量，才能改善人們的用電體驗。尤其是在可持續發展理念下，水輪發電機的應用能夠實現對水資源的高效利用，該發電方式具有良好的環保性，因此受到電力企業的高度重視。轉子、制動器、機架、定子和冷卻器等，是水輪發電機的基本構成，其中轉子的絕緣性能是決定設備運行安全性與穩定性的最直接因素。由于水輪發電機的運行環境較為復雜，在運行中會受到多種外界因素的影響，因此會出現轉子絕緣降低的故障，如果未能對其進行及時排查與處理，將會威脅整個機組的運行安全。因此，應該從實際情況出發，明確故障類型及原因，制定切實可行的處理方案。

一、水輪發電機轉子絕緣降低故障的原因

碳粉和油泥等存在于集電環當中，是引發水輪發電機轉子絕緣下降故障的主要原因，由于碳粉無法得到完全消除，因此給處理工作帶來了一定的難度。轉子卡簧壓力過大、集電環表面粗糙和集電環位置不合理等等，是導致碳粉增多的關鍵因素。空氣流通性較差而且周圍存在油槽、環境溫度過高且密封性差、滲油問題等，是引發集電環油霧污染的主要因素。油泥和碳粉等也會存在于刷架支撐桿當中，導致絕緣性能出現問題【1】。在熱膨脹和空氣流動的影響下，會導致斷裂問題出現在槽口保護層中，絕緣性能因此下降。在常年的使用中未能進行全面檢查與維護，老化問題普遍存在于絕緣材料當中，無法真正發揮其絕緣作用。

二、水輪發電機轉子絕緣降低故障的處理策略

（一）加強日常檢查

對于水輪發電機轉子絕緣性的日常檢查，可以起到良好的預防效果，同時能夠針對其絕緣降低問題及時采取有效措施，防止故障問題的擴大化，以免造成難以挽回的損失。絕緣監測裝置應用于轉子當中，能夠實現對絕緣性能的實時監測，當絕緣降低故障出現在轉子當中時，此時轉子的負極和正極對地面出現電壓【2】。同時，對地電壓值會對其降低幅值產生直接影響，因此當檢測到對地電壓較大時，應該及時停機處理，防止對其運行安全造成影響。對于未處于運行中的水輪發電機轉子進行檢查時，主要是檢查對地面的絕緣程度，在此過程中需要應用1000V絕緣電表。如果此時的電阻值在2MΩ以內，那么應該及時進行處理。

（二）轉子絕緣降低的處理要點

1.碳粉處理

對于水輪發電機轉子的滑環表面進行加工處理，當摩擦力較大時可以采用刨光處理的方式，能夠實現對滑環和碳刷摩擦力的有效控制，從而防止碳粉堆積引起的絕緣下降故障，促進轉子絕緣性的增強【3】。油污和粉粒等存在于轉子的碳刷、集電環、刷握和刷架當中，此時可以對其進行吹掃處理，使其保持良好的清潔性。保障壓縮空氣的干燥性，當較為嚴重時則可以拆卸并用干凈抹布進行清理。該方法能夠對不容易察覺的間隙中的碳粉進行清理，防止積油和積灰等對設備運行造成的干擾。

2.密封裝置改良

密封裝置設置于水輪發電機導油室當中，為了能夠有效防止油污滲漏對絕緣性造成的影響，還應該對其加以有效改良，增強其密封性能。應該明確水輪發電機的運行環境特點，增強實際防護效果，避免油漬和油污的堆積【4】。

3.提升絕緣強度

對于水輪發電機轉子關鍵位置絕緣強度的提升，也是解決絕緣下降故障的關鍵措施，包括了集電環絕緣子、磁極引線干部和支撐環等等。通常情況下是應用環氧漆進行處理，嚴格控制接地軸和集電環導線部分的距離，實現對轉子絕緣性能的改善，對絕緣下降問題加以控制。對于灰塵堆積引起的絕緣下降故障，可以通過吸塵器在風洞中的應用得到有效解決，能夠切實促進磁極引線絕緣強度的提升。

4.處理老化問題

對水輪發電機中的護環進行拔下后，通過解體處理的方式改善水輪發電機的轉子絕緣性能。對于轉子線圈當中存在的老化問題進行改善，及時更換失效的零部件，防止對水輪發電機的正常運行造成危害。

5.干燥處理

轉子絕緣下降故障也會由于受潮而頻繁發生，因此應該對其進行干燥處理，使其能夠保持正常運轉。自身產熱烘干法和直流電焊機烘干法等，是在烘干處理中的常用方法。為了防止火災或者爆炸等事故的產生，在烘干處理時應該做好全面的安全保障，保障人們的生命財產安全【5】。在干燥處理中應該實施檢測轉子的絕緣電阻，當搖表顯示其超過1MΩ時則可以停止烘干。

（三）實例分析

在某水電站當中，175kΩ-220kΩ為轉子絕緣阻值范圍，相較于正常阻值300kΩ而言則較低。同時，接地參考位置α的正常值為50%左右，實際值在20%左右【6】。對轉子的絕緣性進行實時檢測，發現出現了絕緣下降的故障。通過碳粉收集裝置的應用，能夠實現對絕緣下降故障的適當控制。碳粉存在于集電環中的絕緣支撐套管當中，是導致水輪發電機轉子絕緣下降故障的主要因素，尤其是較大的摩擦力存在于滑環和碳刷之間，導致在水輪發電機運行中碳粉數量增加。在選擇電刷的材料時，由于未能考慮到其硬度特點，導致在運行中發生較大的磨損，因此應該在選型工作中加以有效預防。集電環表面的光滑度不夠，也會出現較多的碳粉，因此應該定期進行拋光處理，防止對電刷造成嚴重的磨損。同時，還要對彈簧的壓力加以有效控制，防止機械磨損問題的出現，同時避免由于壓力不足而引發的接觸不良問題。在應用碳粉吸收裝置時，為了能夠獲得良好的吸塵效果，應該對風壓和風量進行控制，增強管路的密封性，防止粉塵的逸出。對集塵罩和碳刷的空隙進行處理，防止由于密封性不足導致的碳粉增加。對碳粉收集裝置的管路布局加以調整，保障結構的對稱性，使碳粉能夠得到快速、有效收集。

結語

碳粉、保護層的斷裂、絕緣材料老化和除塵效果不佳等，是導致水輪發電機轉子絕緣下降故障的主要因素，加上水輪發電機的運行環境較差，進而出現了嚴重的故障問題，不利于發電故障的順利進行，給企業造成嚴重的經濟損失。為此，應該在加強全面檢查的基礎上，通過碳粉處理、密封裝置改良、提升絕緣強度、處理老化問題和干燥處理等手段，保障轉子的良好絕緣性能，使水輪發電機保持高效運行，促進電力行業的快速發展。

參考文獻

[1]武玉才，安清飛，馬倩倩，蔡波沖.水輪發電機轉子典型機電故障的不平衡磁拉力研究[J].水電能源科學，2020，38（01）：156-160.

[2]尹永利，周小建，郭紅偉，李泉，李斌.發電機轉子絕緣降低原因分析及處理措施[J].水電與新能源，2019，33（04）：54-56.

[3]汪偉.水輪發電機定子轉子絕緣故障原因及預防[J].通信電源技術，2019，36（03）：210-211.

[4]楊文才.水輪發電機轉子絕緣故障原因與解決措施[J].數字通信世界，2018（11）：273.

[5]張杰，趙菊花.水輪發電機轉子絕緣故障分析及處理[J].四川水力發電，2016，35（06）：121-123.

[6]呂永利.水輪發電機運行中的常見問題及處理對策[J].科技展望，2015，25（22）：94.