水輪發(fā)電機(jī)定子轉(zhuǎn)子絕緣故障原因及預(yù)防

汪 偉

（湖北省谷城銀隆電業(yè)有限公司，湖北 襄陽(yáng) 441700）

0 引 言

目前，水輪發(fā)電機(jī)廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)，表現(xiàn)出了較好的應(yīng)用效果。分析目前水輪發(fā)電機(jī)的具體應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)其在實(shí)踐中會(huì)出現(xiàn)定子、轉(zhuǎn)子絕緣故障，嚴(yán)重威脅水輪發(fā)電機(jī)的安全性必須給予解決。

1 水輪發(fā)電機(jī)定子絕緣故障原因分析

第一，水輪發(fā)電機(jī)存在潛伏性故障。從目前的實(shí)際分析來(lái)看，水輪發(fā)電機(jī)在設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)輸和安裝過(guò)程中存在較為明顯的局部質(zhì)量問(wèn)題。雖然有些問(wèn)題較小，在出廠驗(yàn)收和交接驗(yàn)收中不會(huì)產(chǎn)生異常，但是隨著水輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)間的增加，這種問(wèn)題會(huì)越來(lái)越明顯，問(wèn)題部位也易出現(xiàn)絕緣擊穿事故，進(jìn)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(lái)看，水輪發(fā)電機(jī)鐵芯硅鋼片存在局部問(wèn)題，如碰傷、電腐蝕、松動(dòng)和高溫等情況的持續(xù)作用會(huì)對(duì)片間的絕緣造成破壞，進(jìn)而造成局部短路[1]。依目前的資料來(lái)看，鐵芯硅鋼片發(fā)生局部短路時(shí)，鐵損現(xiàn)象顯著，如果不及時(shí)處理，鐵芯會(huì)發(fā)生嚴(yán)重?zé)龘p，甚至出現(xiàn)定子絕緣擊穿事故。

第三，定子主絕緣損壞會(huì)引發(fā)絕緣故障。水輪發(fā)電機(jī)定子繞組在機(jī)組檢修時(shí)，因起吊、搬運(yùn)等工作的碰撞、刮擦，會(huì)引發(fā)局部變形或者絕緣面受損。雖然在定子主絕緣試驗(yàn)中表現(xiàn)合格，但是問(wèn)題已經(jīng)潛伏其中。隨著利用時(shí)間的延長(zhǎng)，潛伏問(wèn)題會(huì)逐漸顯現(xiàn)，最終引發(fā)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(duì)其控制和預(yù)防。

第四，電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障。就目前的資料分析來(lái)看，電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障且故障點(diǎn)距離發(fā)電機(jī)較近時(shí)，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(fā)生受潮時(shí)，絕緣效果會(huì)顯著下降，此時(shí)易發(fā)生定子絕緣故障[2]。總之，電力系統(tǒng)的故障問(wèn)題是導(dǎo)致定子故障的重要原因。因此，要做好線路檢修，有效避免發(fā)生短路等問(wèn)題。

2 水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子絕緣故障原因分析

現(xiàn)階段，水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子絕緣故障主要由三方面因素導(dǎo)致。第一，發(fā)電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，碳刷和機(jī)組大軸發(fā)生持續(xù)性摩擦，碳粉在集電環(huán)和集電環(huán)支架之間的隔離絕緣子上形成堆積，造成通道接地，最終導(dǎo)致絕緣故障。第二，交流電經(jīng)過(guò)整流電路轉(zhuǎn)換為直流電時(shí)需要利用勵(lì)磁系統(tǒng)，如果勵(lì)磁變低壓側(cè)電纜發(fā)生破損，接地時(shí)會(huì)引發(fā)電極勵(lì)磁升壓，造成轉(zhuǎn)子回路并產(chǎn)生接地故障。第三，勵(lì)磁系統(tǒng)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(xiàn)形式：一是整流柜設(shè)備和元件絕緣被破壞引發(fā)接地故障；二是集電環(huán)到轉(zhuǎn)子線圈的勵(lì)磁輸送電纜存在絕緣破損的情況；三是轉(zhuǎn)子磁極在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中受各種力的作用，發(fā)生勵(lì)磁松動(dòng)或者絕緣損壞[3]。

3 預(yù)防措施分析

第一，基于水輪發(fā)電機(jī)的運(yùn)行曲線盡可能規(guī)避振動(dòng)區(qū)域，使機(jī)組在運(yùn)行實(shí)踐中規(guī)避各部分所承受的振動(dòng)力。基于運(yùn)行曲線還可以有效避免頻繁停啟水輪發(fā)電機(jī)組的情況，預(yù)防定子鐵芯、拉緊螺桿以及線棒等頻繁發(fā)生熱脹冷縮的情況。此外，可以有效規(guī)避零部件變形、疲勞以及損傷等問(wèn)題。

第二，定期評(píng)價(jià)水輪發(fā)電機(jī)組的通風(fēng)冷卻效果。基于評(píng)價(jià)結(jié)果全面檢測(cè)水輪發(fā)電機(jī)組的通風(fēng)冷卻系統(tǒng)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，為系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性提供保證[4]。

第三，周期性檢查發(fā)電機(jī)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(guò)檢查確定潛在問(wèn)題并及時(shí)診斷和改進(jìn)，全面控制定子、轉(zhuǎn)子絕緣現(xiàn)象。

第四，通過(guò)測(cè)溫，定期檢查定子線棒、端部、連接母線、鐵芯和電纜等。如果發(fā)現(xiàn)發(fā)熱的情況，需要明確分析發(fā)熱點(diǎn)的發(fā)熱原因，采取處理措施并進(jìn)行安全性評(píng)價(jià)。

第五，清掃、檢查和試驗(yàn)引發(fā)水輪發(fā)電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子短路的各種故障因素，有效防止有關(guān)線路發(fā)生短路故障。另外，要清掃和檢查轉(zhuǎn)子集電環(huán)和碳刷的絕緣隔離部分。

4 結(jié) 論

綜上所述，水輪發(fā)電機(jī)目前在電力系統(tǒng)中占據(jù)重要地位，并發(fā)揮顯著效果。但是，其在實(shí)踐中存在的定子、轉(zhuǎn)子故障嚴(yán)重影響了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。深入分析定子、轉(zhuǎn)子產(chǎn)生絕緣故障的原因，并基于具體原因制訂有效的預(yù)防策略，可以為水輪發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定、可靠性運(yùn)行提供保障，從而提升水輪發(fā)電機(jī)的價(jià)值。