水轮发电机组水淹后定、转子绝缘修复

水轮发电机组水淹后定、转子绝缘修复

尤晓强

（Repairofstator,rotorinsulatingwaterturbinegeneratorafter）

（大唐陕西发电有限公司石泉水力发电厂725200）

摘要：本文主要论述的是水轮发电机被水淹后，对水轮发电机定子以及发电机转子进行烘干处理过程及方法。靠发电机定子下挡风板上部加低温电炉子对发电机定子初步烘干，使绝缘上升到可以承受直流电焊机电压后，利用定子线棒加直流电源使绝缘水平可以达到额定电压等级，再利用发电机短接出口母线，发电机自转产生热量的方法把发电机彻底烘干，此方法优点在于在最短的时间内可以恢复发电机定、转子绝缘，使发电机正常工作，减少因设备检修而错过主汛期。

关键词：温升法，铜损加热法，发电机短路干燥，发电机定、转子绝缘修复

1前言

近年来，极端天气日益严重，小水电开发不断深入，水电站对于洪水的防范措施不太重视，所以洪水往往会对一些小型水电站的水工建筑及机电设备造成严重损坏，有些小水电甚至厂房直接被泥石流淹没，例如汉江支流上某水电站，因洪水原因使2台水轮发电机全部淹没在水里，而2台发电机在水里淹没时间有2天之久，本文主要讲述该2台发电机组烘干的处理方法。水轮机型式：混流、立轴、金属蜗壳引水，总装机容量2×1.25MW,额定电压10.5KV，额定电流859A，绝缘等级(定子／转子)F/F级，额定励磁电压220V,额定励磁电流372A。

2发电机定子烘干前的准备工作

水毁发电机的烘干方法有很多种，比如有：铜损法，底部加热法，高压风吹洗法，发电机自转加热法，但是所有的方法都是为了把发电机定、转子线棒内部的水分以及油污全部蒸发出来。洪水一般带来大量的泥沙冲刷到定、转子之间，所以烘干之前要精心、细致的清洗。清洗工作一般使用DQ-50环保型电气设备带电清洗剂借助高压水枪先在定、转子之间冲洗出空气间隙，把发电机转子吊出机坑，用大量DQ-50环保型电气设备带电清洗剂冲洗发电机定子线棒，定子线棒与空冷之间以及通风沟之间沉积大量泥沙，清扫时把定子线棒以及通风沟的异物全部剔出，并检查发电机定子绝缘是否有明显破损，假如发现定子线棒有明显破损，可以先把有问题的线棒隔离出来。测量定子绝缘，此2台发电机定子绝缘均为0MΩ，考虑到定子绝缘等级高，水分进入定子线棒内部不容易出来，烘干时间长等因素。发电机清洗工作先从定子入手，烘干定子过程中，再处理发电机转子绝缘。

3发电机转子烘干及绝缘处理

发电机转子回路系直流低电压，其整体绝缘材料、结构及绝缘处理方式较定子薄弱的多，转子磁极铁芯和磁极线圈夹缝中容易受到潮气和水分的侵蚀，被水淹后泥沙、油污钻进夹缝中无法清理和彻底干燥，所以将发电机转子磁极单个解体，这样可以便于清扫发电机转子磁极和线圈夹缝泥沙及油污和干燥彻底。用DQ-50环保型电气设备带电清洗剂对转子整体进行清洗检查，用压缩空气吹扫各部位孔洞，并在发电机转子支架下部接8个低温电炉，帆布做保温措施，对转子磁极支架本体进行干燥，72小时后转子支架内部已全部烘干。拆前测量转子磁极线圈整体直流电阻并记录原始数据，逐个把磁极全部拔出，测量发电机转子单个磁极线圈直流电阻，将磁极铁芯和线圈单个进行分解，逐个拆下转子磁极并分解，用DQ-50环保型电气设备带电清洗剂清洗磁极铁芯和磁极线圈表面以及夹缝中的油污和污泥，磁极铁芯外壁和线圈内壁涂刷室温固化绝缘清漆并进行绝缘干燥处理，绝缘干燥处理的温度控制在80℃-90℃，上部加盖帆布保温，温升速度控制在每小时3~5℃，达到90℃时每2小时测量每个磁极线圈的绝缘电阻，绝缘电阻在3次测量后无明显变化，撤去加热源，使温度缓慢下降到室温，温度下降速度控制在每小时5℃，下降到室温后测量线圈绝缘电阻合格。组装磁极，塞入绝缘衬板后，摇测单个磁极线圈对铁芯绝缘电阻合格，将磁极安装在转子支架上；摇测整体直流电阻和绝缘电阻合格后，转子绝缘处理结束；以上方法多次小水电绝缘修复中发挥很好效果，一般中小型水电站转子绝缘处理时间为1周，值得注意的是，烘干过程的温升温度控制和温降温度控制，以防止骤冷或骤然对线圈绝缘脆化。以下为磁极线圈温度为90℃时测得绝缘电阻和时间的数据：

注：本次试验仪器为共立3321型1000V绝缘电阻测试仪。

4发电机定子烘干及绝缘处理

此次绝缘处理第一种方法为温升法。具体做法为发电机定子烘干处理前，拆除发电机下挡风板，并在下机架定子线圈下方一周均匀布置20个低温电炉,定子机座上部用帆布遮罩并预留排潮孔，对定子本体进行干燥，控制干燥温升为每小时3~5℃，干燥温度控制在90℃左右，摇测温度上升期间的绝缘电阻，监测绝缘上升趋势，一般经过一周时间干燥，发电机绝缘水平就会稳定，此电站定子绕组按以上方法处理后，测量绝缘电阻也相对稳定，定子绕组直流耐压及泄漏电流试验。

以下为本文提到的发电机定子绝缘电阻及吸收比，直流耐压及泄露电流试验数据：

注：本次试验仪器为共立3121型2500V绝缘电阻测试仪，ASTII60KV2mA直流高压发生器

对发电机定子绕组进行上述试验时，安排人员站在发电机机坑定子内膛下机架位置，与待试验的定子绕组保持足够的安全距离进行观察，升压时发现发电机定子线棒出槽口位置有电晕，在即将击穿时发电机所有线棒上下端部电晕都很大，经分析认为发电机定子线棒烘干不彻底，以前处理的机组比之此发电机容量小，机组机坑小，温度利用率高，所以之前的机组用温升法可以达到定子绝缘修复，而本次机组在小水电算比较大型的机组，温升干燥还远远没有达到绝缘要求。

为了提高定子线圈干燥温度，采用定子线圈通入直流电源和低温电炉共用加热的干燥方法，将定子线圈三相首尾串联起来，绕组的头和尾分别接入旋转式交流弧焊机的正、负极，控制干燥温升为每小时3~5℃、调节电焊机电流值，使干燥温度控制在100℃-105℃之间；待定子三相绝缘在相同温度下，无明显上升趋势时，对发电机定子线圈进行直流耐压及泄漏电流试验，以下为发电机定子绝缘电阻及吸收比，直流耐压及泄露电流试验数据：

注：本次试验仪器为共立3121型2500V绝缘电阻测试仪，ASTII60KV2mA直流高压发生器

此次数据较上次数据要相对好一些，但下部观察电晕现象的人员说，电压超过18kV时，发电机定子线棒出槽口位置有电晕，到发电机2U0电压等级时，下部电晕声音变大，分析定子绝缘电阻要比纯温升法效果要好，经商量后对发电机组进行回装。发电机回装结束后，发电机空转正常，此时在发电机出口开关出线侧加装短路线，转子回路用直流电焊机外加励磁电流，关闭发电机定子空气冷却器，进行短路干燥；短路干燥期间控制每加100A定子电流稳定2小时，发电机定子线圈温升控制在每小时上升3~5℃，直到加至定子电流上升至600A，控制干燥温度在100摄氏度，运转72小时，每4个小时停机摇测定子整体绝缘电阻一次，数据如下：

注：本次试验仪器为共立3121型2500V绝缘电阻测试仪

测量最后5次绝缘电阻无明显上升趋势后，控制温度下降率，使发电机定子线圈温度下降至室温并停机进行试验，试验数据如下：

以上数据均在《Q/CDT107001-2005中国大唐电力设备交接和预防性试验规程》合格范围之内，检修工作圆满结束。

5定子绝缘处理的方法优、缺点分析

综上所述，发电机被水淹后的烘干处理可以采取的方法很多，上述方法是我们自己实际工作中用到的，其最大优点在于，检修成本低，发电机烘干彻底，对以后的运行无任何影响。发电机定子热风温升法在一般较小型机组中用可以达到干燥的效果，例如发电机总装机容量0.35MW,此类发电机定子线圈的绝缘烘干及处理，以及开关柜之类的一次变配电设备，效果很好，此方法优点是安全，干燥温度容易控制，方法简便，缺点是从定子绝缘外表面干燥，耗时较长，借鉴现有经验干燥时间为72小时。较大型发电机组热风温升法效果不太明显，先用温升法将发电机定子绝缘提升到一定程度，可以承受直流电焊机电压的情况下，可以直接对发电机定子加入直流电焊机加热。直流电焊机干燥法，优点是由定子绕组内部而外进行干燥，驱潮干燥较温升法效果好，但需要专用设备，老式的旋转式直流弧焊机效果最佳，电焊机输出电流控制到定子额定电流80%以内，而且要兼顾电焊机的最大工作电流在额定的80%左右，以免损坏直流焊机，缺点则是对直流电焊机伤害太严重，所以最好选用大容量直流电焊机。假如发电机仅仅是清水淹没，并且发电机定、转子之间无异物，可以先把发电机轴承清扫并注油，在不加励磁电压并关闭冷却器的情况下，发电机空转，待发电机转子绝缘上升后再进行发电机短路干燥，其优点是检修时间短，基本不会用到其他辅助设备，缺点则是发电机内部不能彻底清洗到位。

6结束语

综上所述水轮发电机水淹后定、转子绝缘修复方法有很多种，方法的选择主要考虑发电机组容量大小，机组水淹程度，以及水淹后定、转子之间泥沙含量，甚至要考需是否在汛期，可以根据现场实际情况选用或者并用，但要考虑安全可靠、提高设备健康度为前提下，选择一种或几种最适合的方法，使检修后发电机组运行情况无任何后顾之忧。