船用發電機絕緣電阻低故障的探討與分析

絕緣電阻在船舶電氣設備檢修工作中出現頻率非常高。絕緣電阻的測試是技術人員在船舶電氣設備試驗過程中的基本卻極其重要的環節，絕緣電阻值雖不是設備的性能指標，卻是設備制造單位、維修單位和用戶都密切關注的一項基本參數。

1 發電機絕緣電阻低的案例

某船在廠修期間，維修技術人員按要求測量一臺型號為1FC5832-8TA43 發電機定子繞組的冷態絕緣電阻。期間，測得發電機定子繞組對地絕緣電阻值為0。時值夏季，考慮到機組近4 個月一直停用，處于靜置狀態，由于環境潮濕、空氣溫度較高，懷疑可能是繞組受潮所致。于是在配電板處開啟機組防冷凝加熱器，對繞組及發電機內部空間進行除潮。經過4個小時的空間加熱，再次測得絕緣電阻值為10.4 MΩ，符合機組啟動要求，技術人員認為發電機絕緣良好。隨即進行發電機組負荷試驗，各項技術指標均符合要求，機組狀態無任何異常。試驗后第5天，機組再次準備啟動工作前，技術人員測量發電機冷態絕緣電阻，定子繞組絕緣電阻為0.3 MΩ。此時，該發電機絕緣電阻低的現象引起用戶與修船廠的重視，隨后展開故障分析與探討。

2 發電機絕緣電阻低的原因分析

低壓電機的冷態絕緣電阻值應不低于5 MΩ。發電機繞組絕緣低于規定值時，若繼續使用會造成絕緣損壞，極有可能導致發電機因絕緣擊穿而癱瘓。針對上述現象，對發電機繞組絕緣狀態進行分析，一般認為，發電機定子繞組絕緣低有以下幾種可能。

1）定子繞組接地。定子繞組接地指的是定子繞組與鐵芯之間的絕緣故障，造成發電機定子繞組與機殼絕緣不符合要求。一般有絕緣體老化、定子鐵芯疊裝松動、絕緣體表面吸附磁性物體、槽內繞組壓線棒松動、端部接頭開焊等現象。

2）電機繞組受潮。首先是環境因素，空氣潮濕會使電機繞組受潮，尤其是我國南方城市。經調查氣候數據，2020 年該地區平均相對濕度最低為71%，最高可達99%。其次是使用方法，長時間停用的發電機，應該儲存在干燥、通風、潔凈的環境下。某次定子繞組的防潮試驗，從第三天起，定子繞組絕緣電阻值開始明顯下降?，F代船舶對于發電機組使用一般也會有規定： 帶防冷凝加熱器的發電機組，停機后1 h 內需開啟防冷凝加熱功能。若未按要求使用發電機，環境條件無法滿足發電機存放要求，也有可能造成絕緣電阻低于正常值。

3）繞組表面污染。常規船用發電機冷卻方式為空氣-水冷。發電機進氣口裝有空氣濾網，可以濾除空氣中的部分雜質。若濾網長時間未清潔，進入機體內部的空氣質量差，難免造成發電機內部污染。再者，機艙環境惡劣，長時間在這種復雜環境下運行的發電機，會導致本體內部吸附油污等雜質，影響發電機絕緣狀態，造成絕緣低等故障。

4）電機繞組中含有鹽分。正常運行的發電機一般不會出現海水浸蝕的現象，冷卻器泄漏或周邊管路破損可能引起繞組中浸漬海水。由于海水中含有無機鹽，當電機繞組浸過海水，即使干燥后繞組中仍然會有殘留。當發電機在潮濕的環境下，繞組周圍因溫度差產生水汽凝結，溶解殘留的鹽分，此時冷態絕緣電阻數值會大幅度降低。案例中所述現象與這類原因導致的情況高度相符。

3 解決發電機絕緣電阻低的技術途徑

3.1 定子繞組接地的處理措施

定子繞組接地有多種可能：①絕緣體老化，需將發電機分解后更換絕緣體，繞組重新浸漆；②定子疊裝鐵芯松動及槽內繞組壓線棒松動，需將發電機解體后重新組裝；③絕緣體表面吸附磁性物體，可通過取出磁性物體解決；④端部接頭開焊接地引起的絕緣問題，需按修理工藝要求重新焊接，并檢查焊接質量。

3.2 電機繞組受潮的處理措施

采用烘干的方式提高絕緣。發電機若自帶防冷凝加熱器，應按其使用說明進行；若無自帶加熱器功能的發電機，可采用烤燈加熱法、熱風烘干法、定子電流烘干法等。例如絕緣等級為E級的船用發電機，采用烤燈加熱法進行干燥時，干燥溫度不超過110 ℃。開始干燥時溫度不宜過高，每30 min 記錄一次繞組表面溫度，前4 h 內每小時提高溫度15 ℃，后續每小時適當提高工作溫度直至最高允許溫度。在烘干過程中，每小時測量一次絕緣電阻。絕緣電阻達到5 MΩ 以上且不再變化時，即可停止烘干。

3.3 繞組表面污染的處理措施

繞組表面清潔一般可以采用高壓空氣吹除或電氣清洗劑清潔等方式。使用高壓空氣吹除方式進行清潔時，宜使用穩定氣源，從一端緩慢均勻地吹至另一端。出氣口不應使用金屬材料，以免在吹洗過程中造成繞組絕緣層破損。在對繞組表面進行清洗時，可按如下工序進行：使用ME-911型清洗劑加注至發電機定子繞組縫隙處，一段時間后使用NH-668 型電氣設備防濕絕緣防護劑進行絕緣防護處理，4 h后每小時測量一次絕緣電阻值，連續3 次不變且絕緣電阻值大于5 MΩ 時，即完成處理。

3.4 電機繞組中鹽分的處理措施

在這種情況下，往往使用高溫、高壓淡水沖洗，達到去除繞組中所含鹽分的目的。但這種處理方式維修效果不夠理想，現場工藝實施過程難以科學把控技術狀態。為去除發電機繞組中的鹽分，一般建議使用以下2種方法。

1）發電機原地修理。發電機原地分解后，定子繞組用80 ℃的蒸餾水浸泡，經幾次更換清水，累計浸泡16 h 即可。清除水分后采用烤燈加熱法或熱風烘干法進行烘干。

2）發電機出艙修理。發電機在內場分解后，對繞組進行淡化處理，即熱水煮沸，多次換水后使用高壓淡水進行反復沖洗，最后進入烘干程序。烘干程序具體為：定子及繞組整體進入烘箱，在100 ℃的烘烤溫度下連續烘烤24 h。第16 小時開始每小時測量一次絕緣電阻，連續3 次無變化即為合格。