水輪發電機受潮后短路干燥關鍵技術問題

王桂嶺，王雨川

（1.水利部海委引灤工程管理局，河北 遷西 064309；2.中水北方勘測設計研究有限責任公司，天津 300222）

水輪發電機一般安裝運行在山區，夏季環境空氣濕度較大，發電機定轉子線圈容易受潮使絕緣水平下降，甚至絕緣降低到發電機不能正常運行的程度，這時就急需對發電機進行絕緣恢復，恢復定子絕緣水平比較好的辦法就是短路干燥。短路干燥是把發電機出口用短路線短接，然后進行手動開機給發電機加少量的勵磁電流，使發電機定子繞組感應出一定數量電流，定子繞組在機端電壓為零的情況下有一定的電流通過，使定子繞組產生電阻損耗而發熱，繞組溫度逐漸上升，溫度上升到一定程度就會將定子絕緣材料從潮濕空氣中吸收的水分逐漸蒸發出來，從而達到定子繞組逐漸干燥，絕緣水平逐漸恢復的目的。若發電機受到洪水浸泡也可以在進行清理后使用短路干燥的辦法恢復發電機的絕緣。

1 發電機定子絕緣下降后的幾種解決辦法

發電機絕緣下降的層次不同采取的解決辦法也不同，如果絕緣只是稍微下降到合格水平以下可以采取機組空轉的辦法來達到使機組潮氣溢出絕緣恢復的目的。即機組不加勵磁空轉，在機組轉動的過程中空氣流動使得附著在定子線圈上的水汽逐漸散失，達到絕緣恢復的目的。

當定子絕緣嚴重下降時不允許用機組空載運行來蒸發水分提高定子的絕緣水平。因為空載運行時發電機定子線圈是在額度電壓附近運行，存在因為絕緣降低太多定子線圈發生短路燒毀的危險。此時需用短路干燥法恢復發電機定子線圈絕緣水平。

2 短路干燥提高發電機定子線圈絕緣的原理

短路干燥就是將發電機出口用短路線短接，發電機勵磁調節器放在“手動”運行位置，手動逐漸增加發電機的勵磁電流，在定子中感應出一部分定子電流。此時定子由于有短路線的存在使得發電機出口定子線圈的電壓為零，不會對絕緣不合格的定子線圈產生不利影響，定子電流會在定子線圈中產生電阻損耗發熱，溫度逐漸升高，線圈中的水分逐漸被蒸發出來，運行幾個小時后定子線圈就達到了干燥的效果，干燥后線圈絕緣能恢復到合格水平。

3 如何避免發電機絕緣下降現象的出現

首先要保持發電機周圍的環境通風良好，環境盡量干燥，避免冷卻水管路和冷卻器漏水現象的出現，基坑排水保持暢通，一旦出現漏水現象能夠馬上將漏水排出而不會出現基坑存水的可能。

如果發電機的環境通風不好，空間比較封閉，可以考慮在發電機風洞內安裝去濕機，把封閉空間潮濕空氣中的水分用去濕機收集并排出，使發電機周圍環境相對干燥，絕緣不會下降到不合格的程度。

其次是機組停止運行一段時間后要定期進行發電機空轉運行或空載運行一段時間。利用發電機空轉或者空載運行中產生的熱量將發電機定轉子線圈上的水分蒸發，使發電機的絕緣保持在合格水平。

如果是比較老的發電機組，絕緣老化嚴重造成發電機容易因受潮而絕緣下降。就需要對發電機定、轉子絕緣進行絕緣更新，將絕緣材料更換為更高絕緣等級的絕緣材料，使得發電機不容易因為環境空氣潮濕而造成絕緣下降。

4 絕緣下降時短路干燥需要具備的條件

（1）要有備用的廠用變壓器作為發電機的臨時勵磁電源，因為發電機不能正常運行時，接于發電機出口的勵磁變壓器也沒有能量來源，進行短路干燥時要用備用廠用變壓器為勵磁變壓器供電。

（2）發電機的勵磁調節器要有“手動”運行方式，在“手動”運行方式下人為操作勵磁系統可控硅的控制角，控制勵磁電流，現在的勵磁調節器基本都具備這個功能。

（3）發電機出口有連接短路線的位置，一般發電機系統設計時會預留連接端口或短路用的專用刀閘。

5 短路干燥時需要注意的關鍵技術問題

（1）潘家口水電站1號機的勵磁方式為可控硅自復勵系統，勵磁系統的整流變壓器接于發電機出口開關內側，在機組短路干燥時發電機出口電壓為零，勵磁用整流變壓器沒有正常的電源供給，這時需要用備用廠用變壓器臨時供給整流變壓器交流電來為勵磁系統可控硅提供整流電源。

供勵磁用的備用廠用變壓器低壓側中性點要斷開。對于三相四線制的廠用電而言，低壓側中性點是直接接地的，如果不打開低壓側的接地點，在開機進行短路干燥運行時這個接地點通過勵磁用可控硅接入到了發電機的轉子回路，發電機的轉子一點接地保護就會動作發出信號，如果此時再發生另外一點接地實際上就相當于發生了轉子兩點接地，即發生了轉子線圈短路，會燒毀發電機的轉子線圈。

（2）勵磁調節器的可控硅控制角的操作需要熟悉勵磁系統的專業人員來操作，否則容易引起安全問題，這是短路干燥的關鍵點。勵磁調節器要進入“檢修”模式，運行在“恒控制角”方式，開始在α=120°，這時勵磁電流為零，定子電流為零。在勵磁調節器上“手動”操作逐漸減小可控硅的控制角就是逐漸增大功率柜的可控硅輸出的勵磁電流到轉子線圈，定子線圈中感應出的電流也逐漸變大，線圈中產生的熱量逐漸增加，線圈的溫度逐漸增高，線圈中的水分就逐漸被蒸發出來。

（3）短路干燥開始后初期電流要小，開始運行時要勤檢查短路接線和連接處的溫度，檢查提供臨時勵磁電源的臨時電纜的溫度，以免因為臨時接線虛接引起發熱造成設備損壞。

（4）短路干燥初期發電機的通風口要打開，發電機定子發熱后蒸發出來的水分就會順利通過通風口排出發電機風洞這個封閉空間。當在較小的電流運行一段時間各處正常后逐漸增加勵磁電流，定子電流就會增加，一般控制不超過額度電流的80%，發熱逐漸增多，水分逐漸蒸發出來。當水分蒸發差不多時就要關閉通風口將發電機重新封閉起來，防止潮氣的侵入，一般短路干燥4 h后測量絕緣，視絕緣恢復情況決定短路干燥的具體時間。

（5）發電機啟動前要關閉發電機空氣冷卻器的進水閥門，停止對發電機風洞內的空氣進行冷卻，使定子在產生足夠熱量后溫度盡快提升，盡快把線圈中的水分蒸發出來。

（6）短路干燥是手動開機，需要事先手動啟動勵磁功率柜的冷卻風機，對功率柜進行正常冷卻，以免發生功率柜的可控硅燒毀事故。

（7）短路干燥過程中各個關鍵部位要派人值守，一旦有異常情況隨時進行滅磁，保護設備的安全。

6 結語

通過潘家口水電站1號機組的短路干燥實踐，總結出以上幾條需要注意的關鍵技術問題，希望兄弟單位在需要短路干燥時注意這些細節，順利地解決因潮濕造成的絕緣下降安全隱患。