水輪發(fā)電機受潮后短路干燥關(guān)鍵技術(shù)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(fā)電機一般安裝運行在山區(qū)，夏季環(huán)境空氣濕度較大，發(fā)電機定轉(zhuǎn)子線圈容易受潮使絕緣水平下降，甚至絕緣降低到發(fā)電機不能正常運行的程度，這時就急需對發(fā)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(fā)電機出口用短路線短接，然后進行手動開機給發(fā)電機加少量的勵磁電流，使發(fā)電機定子繞組感應出一定數(shù)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(chǎn)生電阻損耗而發(fā)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(fā)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(fā)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(fā)電機的絕緣。

1 發(fā)電機定子絕緣下降后的幾種解決辦法

發(fā)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(zhuǎn)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(zhuǎn)，在機組轉(zhuǎn)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(fā)水分提高定子的絕緣水平。因為空載運行時發(fā)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(fā)生短路燒毀的危險。此時需用短路干燥法恢復發(fā)電機定子線圈絕緣水平。

2 短路干燥提高發(fā)電機定子線圈絕緣的原理

短路干燥就是將發(fā)電機出口用短路線短接，發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器放在“手動”運行位置，手動逐漸增加發(fā)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(fā)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(chǎn)生不利影響，定子電流會在定子線圈中產(chǎn)生電阻損耗發(fā)熱，溫度逐漸升高，線圈中的水分逐漸被蒸發(fā)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(fā)電機絕緣下降現(xiàn)象的出現(xiàn)

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

如果發(fā)電機的環(huán)境通風不好，空間比較封閉，可以考慮在發(fā)電機風洞內(nèi)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(fā)電機周圍環(huán)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(fā)電機空轉(zhuǎn)運行或空載運行一段時間。利用發(fā)電機空轉(zhuǎn)或者空載運行中產(chǎn)生的熱量將發(fā)電機定轉(zhuǎn)子線圈上的水分蒸發(fā)，使發(fā)電機的絕緣保持在合格水平。

如果是比較老的發(fā)電機組，絕緣老化嚴重造成發(fā)電機容易因受潮而絕緣下降。就需要對發(fā)電機定、轉(zhuǎn)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(fā)電機不容易因為環(huán)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(fā)電機的臨時勵磁電源，因為發(fā)電機不能正常運行時，接于發(fā)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(fā)電機的勵磁調(diào)節(jié)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(tǒng)可控硅的控制角，控制勵磁電流，現(xiàn)在的勵磁調(diào)節(jié)器基本都具備這個功能。

（3）發(fā)電機出口有連接短路線的位置，一般發(fā)電機系統(tǒng)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(guān)鍵技術(shù)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(tǒng)，勵磁系統(tǒng)的整流變壓器接于發(fā)電機出口開關(guān)內(nèi)側(cè)，在機組短路干燥時發(fā)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(tǒng)可控硅提供整流電源。

供勵磁用的備用廠用變壓器低壓側(cè)中性點要斷開。對于三相四線制的廠用電而言，低壓側(cè)中性點是直接接地的，如果不打開低壓側(cè)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(fā)電機的轉(zhuǎn)子回路，發(fā)電機的轉(zhuǎn)子一點接地保護就會動作發(fā)出信號，如果此時再發(fā)生另外一點接地實際上就相當于發(fā)生了轉(zhuǎn)子兩點接地，即發(fā)生了轉(zhuǎn)子線圈短路，會燒毀發(fā)電機的轉(zhuǎn)子線圈。

（2）勵磁調(diào)節(jié)器的可控硅控制角的操作需要熟悉勵磁系統(tǒng)的專業(yè)人員來操作，否則容易引起安全問題，這是短路干燥的關(guān)鍵點。勵磁調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)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(zhuǎn)子線圈，定子線圈中感應出的電流也逐漸變大，線圈中產(chǎn)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(fā)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(fā)熱造成設備損壞。

（4）短路干燥初期發(fā)電機的通風口要打開，發(fā)電機定子發(fā)熱后蒸發(fā)出來的水分就會順利通過通風口排出發(fā)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(fā)熱逐漸增多，水分逐漸蒸發(fā)出來。當水分蒸發(fā)差不多時就要關(guān)閉通風口將發(fā)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(fā)電機啟動前要關(guān)閉發(fā)電機空氣冷卻器的進水閥門，停止對發(fā)電機風洞內(nèi)的空氣進行冷卻，使定子在產(chǎn)生足夠熱量后溫度盡快提升，盡快把線圈中的水分蒸發(fā)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(fā)生功率柜的可控硅燒毀事故。

（7）短路干燥過程中各個關(guān)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(jié)語

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