關于水淹后電站發電機干燥處理方法的探討

王迎新

（蘭州長城電工股份有限公司，甘肅蘭州730030）

1 引言

目前，水電站的建設投資主體的不斷增多，給水電站建設帶來了新的熱潮，但許多新電站由于設計和施工的倉促、以及運行的疏忽，造成汛期水淹廠房或者在調試時期的事故，帶來嚴重的損失。筆者參與了幾個電站水淹后機組和電氣設備的搶修恢復工作，總結了一些經驗。該文結合甘肅某電站發電機干燥處理的實踐，對發電機進行干燥的條件和方法做一些初步的介紹，并對水淹發電機的干燥處理提出了一些新的解決思路和方案。

2 基本情況介紹

該水電站，是一座無調節徑流引水式水電站，水電站設計裝機容量18 MW（3×6000kW），設計多年發電量10100萬kWh。

2008年8月24日，在該電站設備進行安裝調試時，在1＃和2＃兩臺發電機組安裝好，還沒有安裝3＃機組時，為了搶周期，便打算先使用1＃和2＃兩臺發電機組發電。由于對現場考慮不周的原因，通水后，水從三號坑溢出，從廠房安裝間倒灌入廠房，淹沒廠房達24小時之久。致使廠內的發電機組及電氣設備全部水淹。該電站水淹時正值發電高峰期間，如不及時恢復生產，損失更為嚴重。為了減小損失，組織事故搶修隊，對水淹設備進行搶修干燥處理，并在20天內解決了全部干燥問題，并成功并網發電。

此次處理過程中，難度最大、要求最高的是3臺6000kW的同步發電機的定子的干燥。

3 電機干燥的條件和方法

3.1 電機需要干燥的條件

（1）新安裝好的同步電機，在運轉以前一般都應干燥，如能滿足絕緣電阻和直流泄露電流的要求時，可以不干燥即投入運行，但在第一晝夜其負載最好不超過額定功率50%。在接近線圈運行溫度時，定子線圈每相對機殼，以及一相與機殼相連，其他二項之間和轉子線圈對鐵心之間所測得的絕緣電阻應大于下式所求得的數值。

3000V及以上高壓線圈以2500V兆歐表測量，3000V以下線圈用500V兆歐表測量。

（2）線圈重新浸漆或浸膠過的電機。

（3）大修時在安裝地點，全部或局部更換線圈者如不滿足此絕緣電阻之要求時，可在帶負載情況下進行干燥。

（4）凡是運行中的電機停下檢修，或備用的時間超過規定的限度，絕緣電阻因而不能滿足上述要求時，一般都應進行干燥，如停機時間并不長，可根據停機的具體情況，如能確信系統表面受潮時，可以不干燥或用帶負載干燥法干燥。

（5）因灌水或其他原因（火災、水災、蒸汽管或水管破裂等）而浸濕的電機，必須進行干燥。本電機就是屬于這種情況。

3.2 電機的干燥方法

電機之干燥方法很多，下面介紹幾種常用干燥方法，各有優缺點，在具體選擇時，應該依絕緣受潮情況、電機的結構和現場條件而決定。

3.2.1 熱風法

此方法應裝設1臺專用的鼓風機，將空氣打入加熱器，等空氣加熱至70℃-100℃時吹入電機，電機帆布罩好，留出排氣孔，使空氣能經過電機自由流動，通常的加熱器是用電熱絲或蒸汽蛇形管來加熱，加熱器的容量可按下式來估計：

PH為所要干燥的電機之額定功率（kW）

此法亦能與其他干燥法并用。如電機帶轉子一齊干燥時，在干燥過程中，為了防止轉子軸在久熱下變形，應該周期地把轉子轉動180°，為了使熱風能均勻地吹到線圈的各部分，應定時地更換吹風位置，確保電機線圈表面的溫度不超過85℃（溫度計法測量），近進風口處不得超過90℃。

3.2.2 短路電流干燥法

讓電機作為發電機三相短接后運轉，在轉子加入足夠的勵磁電流，使定子線圈里產生一定的短路電流，一般為額定電流的50%-70%。電機不一定在額定轉速下運轉，但轉速不應隨時變動，以免發熱不穩定。

短路點選擇，最好在定子出線處，也可包括電纜和變壓器一起干燥，如短接回路內有開關，為了防止開關偶然跳閘而使電機的電壓升高，應該把開關的跳閘電源短路。

干燥開始時，先保持定子電流在50%-70%額定電流下運轉4-5小時，然后逐漸升高電流值，使熱空氣的溫度達到65℃-70℃，并在整個干燥時間內保持此值。如測溫元件埋置于定子槽內上下兩線圈之間者，線圈的溫度不應超過75℃，測溫元件埋置于槽底者，不應超過65℃，用電阻法測量不超過75℃，溫度之控制可以調節電流大小來實現。

此法的優點是定轉子同時干燥，轉動時的風量，可以幫助潮氣散開，加速干燥，其缺點是要沒有負載的轉動，所以是不經濟的，同時需要有原機動設備。

3.2.3 鐵損法干燥

此方法是在定子鐵芯上繞上些線圈，通入低壓交流電，在定子中產生磁通，依靠其引起的鐵損來加熱電機。用此方法干燥時，若電機磁極間有足夠的空隙，可以不抽出轉子，將勵磁線圈從二磁極間空間穿過。在干燥前，要先測量定子鐵芯的尺寸，從而決定勵磁線圈的匝數及所用導線的粗細。

（1）鐵芯有效截面之計算：（符號說明如圖2所示）

L為定子鐵芯長度，cm；

N為定子鐵芯徑向痛風溝數目；

b為通風溝寬度，cm；

D1為定子齒根處之直徑，cm；

D2為定子鐵芯外徑，cm；

S為鐵心有效截面，cm2，

S＝0.46×（L-Nb）（D2-D1）。

（2）勵磁線圈匝數：

式中：U為干燥時勵磁線圈所用的交流電壓。

一般額定電壓為3-6kV者，可使用220V（或110V）。

一般額定電壓為6-10kV者，可使用380V（或220V）。

（3）導線的截面可按下式確定電流選擇

如無適當規格時，允許將數據根導線并聯使用，但絕緣應完好。

在干燥過程中，定子線圈表面最高溫度不應高于85℃，鐵芯不應高于90℃。溫度之調節是靠改變鐵芯里磁通密度來實現的，所以勵磁線圈應抽出幾個分接頭，以便調節溫度，開始干燥時所用匝數可選擇

鐵損法干燥時應該特別注意下列事項：

繞在定子鐵芯上的勵磁線圈之絕緣應該完好無缺陷，截面不能過小，繞線位置約占定子圓周的25%，導線不應觸及定子鐵芯，如不抽出轉子時，應在勵磁線圈與定子間加墊絕緣紙。

如轉子在不抽出時，應注意電機非軸伸出端的軸承座與底板的絕緣情況，以免產生軸電流損壞軸承，此時產生一圈電壓，不能用手接觸，在測量轉子絕緣電阻時，應將二集電環用通過定子膛內的導線連接，使其短路。

電機之端部應注意保溫，切勿使冷空氣由下部流入，以免干燥不均勻。

3.2.4 銅損法干燥

該方法是將直流電通入定子線圈干燥或者將低壓三相交流電通入定子線圈干燥，主要介紹一下直流電通入定子線圈干燥法

依靠線圈的銅損所產生熱來干燥，通入定子線圈的電流約為額定電流的50%-80%，線圈的溫度用埋在二個線圈間的測溫元件測量或用電阻法測量，不得超過75℃，溫度的調節，靠調節電流大小來實現。轉子亦可通入直流電干燥，將定、轉子線圈串聯，但在干燥的過程中，應注意隨時將轉子在串聯的回路中拆開（因為靜止著轉子發熱較快，拆開時可調節溫度）。通入轉子的電流，不應超過轉子的額定勵磁電流。

用此方法干燥時，轉子抽出或不抽出都可以，如不抽出，轉子通直流電干燥，則干燥過程中，不可轉動轉子，以免定子線圈里感應出電壓。為了防止軸在久熱下彎曲變形，應間斷的作180°盤車，盤車時必須先切斷轉子電流。

在測量絕緣電阻時，應將電源切斷，否則影響讀數。

3.2.5 帶負載干燥

在干燥之前應作工頻耐壓試驗，看是否有一定的絕緣強度，然后對定子線圈的每一相對地（其他二項接地）加上額定線電壓，經30-40分鐘后，切斷電壓，測量絕緣電阻，并用手撫摸線圈端部有無發熱，如有發熱現象，不允許用帶負載干燥法。

干燥時將電機在50%額定負載下運行，然后逐步按50%、65%、85%、100%增額定值，每一階段約運行24小時，在干燥過程中，應定時地停機測量線圈的絕緣電阻。

3.3 電機干燥時應注意的一般事項

（1）加熱干燥應在清潔的空氣中進行，干燥前已壓縮空氣將電機的各部分吹干凈。

（2）過份潮濕的線圈，應避免用電流通入線圈中直接干燥，以免絕緣擊穿，如果要用時，應先用熱風法干燥，經過相當時間烘干后，才可接入電源。

（3）烘干時應多放些溫度計，分部在電機的各部分，以使掌握各部分的溫度，防止局部過熱現象。

（4）干燥時加熱應緩慢地進行，以免線圈內部的水分驟然大量蒸發，而發生破壞絕緣的作用，如干燥溫度不能接近最高溫度時，可在略低的溫度下進行，只是時間稍長。

（5）干燥開始后，每隔30分鐘至少測量一次溫度和絕緣電阻，當溫度穩定后，每隔1-2小時至少測量一次并做好記錄。

（6）電機在干燥的初期，由于繞組的發熱，水分蒸發出來，絕緣電阻下降，以后又逐漸上升，上升的速度越來越慢，最后穩定在某一數值上，在恒定溫度下，絕緣電阻保持3小時以上不變時，干燥工作即可認為完畢。

（7）在干燥后，當線圈冷卻到75℃時，測量定轉子線圈絕緣電阻，應不低于式（1）計算所得的值。以250V兆歐表測量定子線圈層間的測溫元件絕緣電阻，應不低于0.5M。

4 某電站發電機處理方法

4.1 轉子干燥

使用電焊機銅損法進行干燥。處理方法是將電機轉子繞組直接與電焊機連接。然后，啟動電焊機，調節電焊機電流，并逐漸增大，依靠線圈的銅損所產生熱干燥。約12小時后，轉子繞組的絕緣電阻已達5MΩ以上。

4.2 定子干燥

該電機的定子干燥，綜合了多種干燥方法。

在現場，由于受實際條件的限制，且電機在開始時無法轉動，在初期進行干燥時，無法使用熱風法、短路電流干燥法、將低壓三相交流電通入定子線圈干燥法和帶負載干燥鐵損法進行干燥。根據現場實際，具體干燥步驟如下：

（1）一臺電焊機銅損法進行干燥?，F場有2臺500A的電焊機可以使用。先使用其中的一臺電焊機進行干燥處理，處理方法是將三相繞組頭尾相接，與電焊機連接。然后，啟動電焊機，調節電焊機電流，并逐漸增大，依靠線圈的銅損所產生熱來干燥。由于該電機的定子額定電流達576 A，在將電焊機的輸出調節至最大的情況下，此時，通過定子繞組的電流才達到120A，此時，加熱速度較慢，干燥效果較差。

（2）兩臺電焊機并聯銅損法進行干燥。這是全部干燥工作的精髓，也是根據現場情況對定子繞組進行干燥的最有效的辦法。此時，現場有2臺500A的電焊機，雖然不是同一廠家和同一型號的電焊機，但是，兩臺電焊機的輸出電流一致，輸出電壓也相差不多。于是，將兩臺電焊機串聯使用，即將一臺電焊機（A電焊機）的正極與另一臺電焊機（B電焊機）的負極串聯相接，然后，A電焊機的負極和B電焊機的正極接到電機的繞組上。此方案得到現場指揮的認可后，啟動電焊機，調節電焊機電流（可以同時調節兩臺電焊機的電流，也可以分別調節兩臺電焊機的電流），并逐漸增大，依靠線圈銅損所產生熱來干燥。此時，通過定子繞組的電流達360A，干燥速度明顯加快。30小時后，定子的絕緣電阻已經上升到10MΩ。

（3）由于現場只有2臺電焊機，有3臺電機需要進行干燥，因此，在一臺電機定轉子絕緣電阻達到5MΩ以后，便將其試運轉，旋轉以后，使用短路電流干燥法進行繞組干燥。短路選擇在定子出線處。使用方法與前述方法相同。這樣做的優點，是增加電焊機的使用效率，能夠達到更快干燥繞組的目的?？梢约涌旃ぷ魉俣取４送?，該電機的定轉子絕緣等級都是F級，其最高允許的絕緣溫度為155℃，因此，將定子最高溫度控制在110℃（不損傷F級絕緣，加快干燥速度）。兩天后，電機的定轉子絕緣全部達到500MΩ以上。

（4）其他2臺電機也使用此方法干燥。

5 結束語

電站水淹后恢復工作的難度不亞于新安裝電站，時間緊、任務重。因此要想方設法利用現場的條件，進行電機的干燥處理。

［1］彭 輝，郭曉花，鄭少平.水電站電氣設設備干燥［J］.企業技術開發.2009.

［2］孫陳敏.水輪發電機組水淹后定子繞組的干燥方法［J］.農村電工.2004，12（10）.

［3］王建華.電氣工程師手冊.機械工業出版.