全氢冷发电机绝缘低原因分析及防范措施

全氢冷发电机绝缘低原因分析及防范措施

邓兴强

浙江大唐国际绍兴江滨热电有限责任公司  浙江省 绍兴市312000

 摘要：本文介绍了某厂发电机定子绝缘低的问题及处理经过。通过分析发现，导致绝缘低的原因包括设备绝缘劣化或损坏、天气因素、发电机氢气湿度过大、离相母线微正压装置湿度过高、发电机密封油含水量过大以及外部漏水等。为预防发电机定子绝缘低，提出了一系列防范措施，包括加强绝缘监督、定期检查设备、保持干燥状态、定期化验氢气含水量、检查压缩空气湿度、改造出线罩部位、增加湿度测试装置等。本文强调了发电机绝缘管理的重要性，以确保发电机的安全、稳定运行。

关键词：全氢冷发电机；绝缘；原因分析；防范措施

一、前言

本机组为三菱M701F4型燃—蒸汽联合循环发电供热机组，每台机组配置由一台燃汽轮机、一台余热锅炉、一台蒸汽轮机、一台发电机组成。按燃汽轮机、蒸汽轮机、发电机的顺序排列，从发电机端部向燃汽轮机端看，机组转向为顺时针方向，功率输出方式为冷端输出。

发电机为东方电机有限公司（日本三菱技术）制造的QFR--480--2--21.5型三相交流隐极式同步发电机。采用全氢冷的冷却方式，即定子绕组、定子铁芯氢冷，转子径向氢内冷结构。发电机结构型式为密封式，定子铁芯为高导磁、低损耗的硅钢板经绝处理迭装而成，定子绕组为Y型接线，转子用高导磁高强度整合体件组成。发电机定子、转子绕组均采用F级绝缘，出线端子为六个，发电机中性点采用的是单相变压器（二侧接地电阻）的接地方式。发电机密封油系统采用单循环式，只有一路进油至密封瓦，氢侧密封油回流至排氢调节油箱，空侧密封油汇同发电机轴承润滑油一起回流至循环密封油箱。

二、发电机绝缘低问题及处理经过

某厂二台发电机组自2013年投入生产以来多次出现发电机定子绕组绝缘低不合格问题（低于厂家标准50MΩ），最近二次分别于分别于2021年5月（2号发电机）和2022年2月（1号发电机）摇测定子绝缘时发现定子绝缘1-5MΩ。

经排检发现问题：

1、1号机SFC开关静触头筒内有水迹，造成筒壁长期浸水而受潮，2号机SFC开关检查静触头处同样存在受潮氧化现象，检查发现1、2机SFC开关柜顶上方有空调冷却水管穿过，柜顶处有明显的水迹。

2、1、2号发电机离相母线微正压装置过滤器滤芯有油污堵塞，气体质量显示器内硅胶已变色，微正压装置的干燥气体质量下降，气体含水量过高。

三、发电机定子绝缘低原因分析

发电机定子绝缘低有哪些危害呢?

发电机绝缘良好是确保发电机安全运行的关键之一，若在绝缘不良的状况下运行是极危险的，在高电压冲击下，会导致绕组薄弱环节瞬间击穿，造成绕组相间、匝间、对地等短路，严重时三者同时存在。

为了防止发电机定子绝缘性能的降低，我们对其常见的绝缘故障进行分析、研究，找到故障发生的根本原因，然后在此基础上开展整治和检测工作，避免在以后的运行中出现相似的故障问题。确保发电机的安全、稳定运行。

为了防止防止发电机定子绝缘性能的降低，日常我们应按要求定期对发电机定子绝缘进行测量。

发电机绝缘分二部分。一是发电机定子部分绝缘，按照我厂发电机出口电压值（20500V），绝缘标准值为20M欧姆以上（设备厂家标准为50M欧姆以上），达到此标准为合格，否则确认为绝缘低不合格；二是发电机转子部分绝缘，按照我厂发电机转子励磁电压值（540V），绝缘标准值为0.5M欧姆以上，达到此标准为合格，否则确认为绝缘不合格。

发电机定子部分绝缘主要涉及设备有：发电机定子绕组、发电机定子绕组引出线（包括手包绝缘处）、发电机出线和中性点套管、发电机定子出线罩部位（软连接部位）、发电机定子出线罩至GCB开关部分离相母线、离相母线（主母线）至PT和励磁变压器部分母线、离相母线（主母线）至SFC出口开关部分母线、励磁变压器、励磁变压器至励磁变压器主开关部分母线、励磁变压器主开关、发电机出口PT和避雷器部分设备、SFC出口开关。

发电机转子部分绝缘主要涉及设备有：发电子转子主体部分、发电机碳刷小室内碳刷架、与发电机碳刷架相连接的励磁母线、发电机励磁小室内励磁母线及与励磁母线相连接的设备。

根据测量发电机绝缘所涉及的系统设备，能引起发电机绝缘降低及损坏的原因综合分析有以下几方面：

1、设备绝缘部件绝缘劣化或损坏引起发电机绝缘低，造成设备整体绝缘下降，以至于达到了不合格标准。

2、天气原因：天气长期连雨湿度加大，如果机组在这种天气条件长期停运，很容易造成个别部位（发电机出线套管出线罩处属于自然空气状态）设备受潮，至使发电机整体绝缘下降。

3、发电机氢气湿度过大，如果机组长期停运（机组停运时发电机体内氢气不循环，没有除湿过程），也会使发电机定子线圈、转子线圈受潮，使得绝缘降低。

4、离相母线微正压装置使用的压缩空气湿度过大，长期运行会使离相母线内积结露水气而受潮，使得离相母线绝缘降低，从而测得发电机定子绝缘降低。

5、发电机密封油系统如果含水量过大，也会通过密封油循环进入发电机体内，使得发电机内氢气含水量升高，从而使得发电机整体绝缘下降。

6、外部漏水至电气各设备引起的发电机绝缘下降。主要设备有SFC出口开关、励磁变压器、发电机出口PT和避雷器、发电机GCB开关、发电机励磁母线、励磁小室内各设备。

四、预防发电机定子绝缘低防范措施

了解了发电机造成绝缘降低的原因后，我们对于发电机绝缘管理工作，制定如下防控措施：

1、根据检修制造工艺、环境温度、氢气露点以及发变组所属设备受潮情况进行分析和排查解决，充分开展发电机绝缘监督工作，建立发电机绝缘测量台账，掌握发电机绝缘变化和劣化趋势，分析绝缘降低原因，及时采取措施并加以消除，保证发电机稳定、安全运行。

2、保证引起发电机绝缘低所涉及的设备良好，加强检查，做到应检必检、应修必修，并严格按照集团公司预防性试验规程进行预防性试验。对试验不合格或有劣化区势的设备要进行分析，必要时进行更换处理。

2、如果在天气阴雨潮湿条件下设备长期停运，除了离相母线微正压装置不能停运外；励磁配电间空调要投入，而且要保持除湿状态；碳刷小室加热器也需要长期投入；如果发电机停机超过半个月以上，定期对发电机进行高速盘车。

3、要定期化验发电机内氢气含水量，特别是连雨天气时的湿度，如发现氢气湿度过大时，应及时做置换氢气处理或投入氢气干燥设备。

4、日常工作中要定期检查离相母线微正压装置内压缩空气湿度，对储气罐和减压阀等设备定期进行排水，保证压缩空气干燥完好。利用检修期间对微正压装置分子筛进行更换。

5、定期对发电机密封油含水量进行化验，发现密封油含水量异常时，要查明原因并进行有效处理。

6、对因外部漏水原因引起发电机绝缘下降设备进行有效防护，制定防护措施。对上部或附近有水、汽等管路的设备进行有效防护，防止管路损坏漏水直接进入设备，或因结露凝结水等原因使水汽进到电气设备，至使电气设备发生短路、接地、绝缘降低等问题。

7、对发电机出线罩部分进行技术改造，增加出线罩部位热风保养。根据环境湿度和发电机定子绝缘测量值情况，对发电机出线罩处进行热风保养吹扫，利用热空气除湿，提高发变组所属设备绝缘。

8、增加离相母线压缩空气湿度测试装置，用以随时监测压缩空气的湿度。

9、发电机长时间停运后，发电部应立即停运氢气冷却器，关闭氢气冷却器进出口手动门，避免发电机定子铁心、转子绕组绝缘受潮凝露。

10、发变组停运后，发电机封闭母线无检修工作时，应保持封闭母线微正压装置运行，压力控制在0.3~1.5kPa之间，以干燥发电机出口封闭母线，并加强检查封闭母线密封情况，发现漏气及时修复。

11、在机组起动前，尽早起动汽轮发电机盘车装置，加快空气流通，把潮湿的空气置换出来。

五、结束语

发电机是电厂重要的一次设备，也是主设备之一,其定子、转子主绝缘对发电机的正常运行来说是至关重要的。为了保证运行中性能，主绝缘必须能达到所承受的电气、热和机械应力的苛刻要求。在发电机故障中，定子绝缘的故障占很大的比重，并会造成机组长时间停止运行的重大影响。本文对某发电机的定子、转子绝缘故障和处理过程进行了介绍，并对故障原因进行了分析。大型发电机制造缺陷引起的故障往往集中在最初投运的1年内，本厂发电机的隐性缺陷在运行9年以来逐渐显露出的问题，电厂电气专业人员应当充分重视这些例行日常工作。