當前大型發電機匯水管絕緣異常的原因分析

朱濤

摘要：當前大型發電機定子基本采用水冷方式進行冷卻，發電機匯水管法蘭與總進出水管法蘭為絕緣結構，匯水管的接地采用法蘭跨接、匯水管接地螺栓接線引到發電機測溫元件箱接線柱以及匯水管接地螺栓接線到航空插頭后再到測溫元件箱后的接地形式，在實際的運行維護過程中，也常常由于元件老化和運行維護不到位導致設備損傷，嚴重制約著實際的生產過程。對此本文針對實際工況，重點探究了大型水內冷發電機匯水管絕緣異常的原因及其相關的解決路徑，并以此為探究基礎，提出了相應的處理措施，為設備運維提供參考，提高設備可靠性。

關鍵詞：大型發電機;匯水管;絕緣

1?測試原理及方法

水內冷發電機的實際設備運行維護過程中，匯水管距離線圈之間的物理距離較近，并且根據設備監測參數的相關要求，需要對每根線棒的出水溫度部署測溫元器件，周邊情況較為復雜，一旦處理不縝密，將會對設備硬件產生相應的損害[1]，這個過程中尤其是對于接地處理過程需要進行重點處理，如果沒有采取接地措施，線圈端部就會產生相應的絕緣損害，甚至是引起絕緣引水管絕緣擊穿，最終導致匯水管帶電，這個過程對于在測溫回路上的工作人員和設備來說，都是極為危險的操作。

因此在新建電廠和機組大小修期間的發電機均需現場進行交直流耐壓試驗測試，長期停運之后可以采用水搖表來測試發電機的邊緣位置，來判斷其是否存在漏電現象[2]，進而最大限度的消除泄露電流的影響。測試絕緣之前還需要將匯水管的接地線進行解線后接入到水搖表的屏蔽端端口進行綜合測試，匯水管的絕緣直接影響發電機整體絕緣的測試。

測試要求如下：通水的工況中，其實際的電導率數值小于1.5us/cm，繞組與總進出水管間的總電阻≥100千歐，總進出水管并聯對地絕緣電阻大于等于30千歐。若總進出水管對地絕緣電阻值偏小或為0，需要分別對發電機進水匯水管、出水匯水管及出線匯水管分別進行排查處理。

2?匯水管典型故障分析

發電機匯水管故障根據發生類型進行分類可以區別成電氣故障和非電氣故障兩種主要的形式，電氣故障按照故障類型還可以繼續區分為是低阻接地以及金屬接地等基本形式，同時結合著實際的運行過程，還可能是由于機械振動所引起的綁扎松動導致的匯水管損壞，進而引起電氣故障。

1）低阻接地

發電機在進行定子絕緣測試的過程中，其絕緣電阻是整個電阻值的總和，因此在測試過程中，檢測到絕緣電阻值明顯偏低時，需要引起相關的重視并且需要具體的查明問題原因，通常情況下，依據現場的勘測條件，可能出現的原因主要是由于進出水管的連接處存在絕緣法蘭以及絕緣套管位置臟污并受潮引起的，此時可以通過更換絕緣墊或者絕緣套管的方法進行綜合解決。

2）金屬性接地

2.1）匯水管金屬性接地致使匯水管的對地絕緣直接為零，其主要原因是由于絕緣法蘭或者螺栓的套管缺失所引起，直接導致匯水管與基座之間直接接觸，這類安全問題主要存在于機組的新安裝和新調試的過程中，因此需要嚴格的控制工藝標準進行安裝，在綜合排查過程中需要重點將法蘭元器件進行拆解檢修。

2.2）匯水管的法蘭元器件和連接螺栓處有破裂情況，這可能會導致連接螺栓出現偏差錯位，甚至是出現連接處收到剪切應力出現破裂的情況發生，引起匯水管金屬直接接地。同時在實際的安裝測試過程中，由于測溫元器件的故障較為隱蔽，尤其是由于測溫元件缺陷所引起的接地故障的排查較為困難，為了準確的確定接地的位置點，可以在測試的過程中采用對匯水管進行加壓的方式來綜合判定大致位置。

3匯水管絕緣異常的原因和處理措施

通常在實際運行和后期的檢修維護過程中，匯水管產生絕緣異常的原因主要有以下幾個方面的原因：

1）安裝過程與設計工況不符是普遍原因[3]，對于絕緣位置來說，固定位置的螺栓上必須要用絕緣墊片進行補充安裝，但是在實際的安全工況中存在使用金屬墊片，因此在這樣的工況應用背景下，即便是解開接地線，但是匯水管的對地絕緣數值仍為0。

處理措施：參照圖紙的圖示要求重新安裝，并且在固定螺栓的位置上加裝有絕緣墊片。

2）接地線斷線或航空插頭接線錯誤，對于此種情況，雖然元件箱內接地端子已引入到水搖表屏蔽端口，但由于內部接地線斷線或安裝時航空插頭插針焊接錯誤，引水管的泄漏電流并未通過接地線端子連接到水搖表屏蔽端口進行屏蔽，致使發電機整體絕緣偏低。

處理措施：試驗前參照圖紙找出對應接地端子后，對匯水管及接地端子之間用萬用表判斷連接情況，確保連接可靠。

3）絕緣作用的材料存在老化現象，絕緣材料中采用的主要是聚四氟乙烯，如果其老化，則絕緣的效果會被弱化。

處理措施：更換全新的聚四氟乙烯。

4）線圈的測溫元器件安裝在匯水管上，因此就有可能造成元器件的底部絕緣上不去，此時的絕緣低的原因主要是由于內部的線路受損，進而造成了金屬性的接觸。

處理措施：檢查測溫元件絕緣，更換損壞的測溫元件。

5）周邊環境空氣濕度大，造成絕緣效果不好。

處理措施：采用熱風機對匯水管法蘭進行吹干處理。

6）法蘭面受熱節點處絕緣器件損壞。個別匯水管的焊接過程時，需要將法蘭面先安裝好，然后再從法蘭直徑上進行管道焊接，這個過程中會容易引起絕緣體的受熱損傷。

處理措施：更換受損的絕緣件。

7）絕緣件臟污，法蘭螺栓絕緣為絕緣套管和絕緣墊片，當絕緣套管和墊片臟污也會導致絕緣低。

處理措施：拆除絕緣套管和墊片用酒精清洗，測試絕緣合格后回裝。

4結語

依據著上述調研內容的測試結果和相關的調研處理方法，本文重點對定子的冷卻水回路及其可能出現的問題進行了詳細的綜合探討，發電機匯水管的絕緣工作是整個機組正常運行以及人員安全保障的核心所在，具有至關重要的作用，本文的探究內容為橫向的一線生產實踐提供有效的參考。

參考文獻

[1]李勝帥，周青.水氫氫汽輪發電機匯水管絕緣阻值偏低的分析與處理[J].電機技術，2018（06）：47-50.

[2]劉馳程，唐芳軒.汽輪發電機匯水管典型故障分析及對策[J].中國核電，2021，14（02）：217-220.

[3]楊世強，何信林，雷陽，蘭昊.發電機匯水管絕緣異常原因分析及處理措施[J].電工技術，2019（21）：144-145+148.