浅析小水电发电机绝缘老化处理

浅析小水电发电机绝缘老化处理

张璐

大唐黑龙江新能源开发有限公司东升水电站   黑龙江省哈尔滨市 150000

摘要：本文研究了小水电发电机绝缘老化问题及其原因。分析了绝缘老化的成因，包括电气应力、温度、机械应力等因素对绝缘材料的影响。其次，探讨了防止主绝缘老化及损坏的措施，如合理设计绝缘结构、优化绝缘材料选用、定期检测绝缘状况并采取维护措施等。通过对绝缘老化问题的深入研究和针对性措施的提出，可以有效延长小水电发电机的使用寿命，提高其可靠性和稳定性。

关键词：小水电发电机；绝缘老化原因；发电机防老化

1、引言

小水电发电机作为清洁能源领域的重要组成部分，在农村和偏远地区具有广泛的应用[1]。目前，国内外学者针对小水电发电机绝缘老化问题进行了大量研究。在研究绝缘老化成因方面，主要涉及电气应力、温度、湿度等因素对绝缘材料性能的影响机理分析；在防止绝缘老化及损坏方面，包括采用优质绝缘材料、设计合理的绝缘结构、定期检测绝缘状态以及合理维护等方面的技术手段和措施[2]。然而，针对小水电发电机绝缘老化的系统分析和治理手段仍有待进一步深入和完善。本文通过分析绝缘老化的成因，包括电气应力、温度、机械应力等因素对绝缘材料的影响。对绝缘老化问题的深入研究和针对性措施的提出，可以有效延长小水电发电机的使用寿命，提高其可靠性和稳定性。

2、绝缘老化问题及原因分析

2.1热老化

热老化是指在高温环境下，绝缘材料长期暴露于电场、湿度等因素作用下，其物理和化学性质逐渐发生变化的过程。这种变化导致绝缘材料的绝缘性能下降，从而增加了发电机运行中的故障风险[3]。在小水电发电机运行过程中，绝缘材料受到来自电场的高电压应力，同时还承受着由于发电机内部温度升高而产生的热应力。这些应力会导致绝缘材料分子结构的变化和损伤，进而引发绝缘老化现象。此外，湿度和化学介质的影响也是绝缘老化的重要原因之一。湿度会促进绝缘材料的老化过程，而化学介质的腐蚀作用也会加剧绝缘材料的衰老速度。

2.2电老化

电老化是指在电场作用下，绝缘材料长期暴露于高电压条件下，其分子结构逐渐发生变化和损伤的过程。这种变化会导致绝缘材料的绝缘性能下降，从而增加了发电机的故障风险。电场应力是指绝缘材料长期受到高电压的作用，导致其分子结构发生变化和破坏。随着发电机运行时间的增长，电场应力会不断积累，加速绝缘材料的老化过程。同时，环境因素如湿度、温度等也会影响绝缘材料的老化速度。湿度会导致绝缘材料吸水膨胀，加剧其老化程度；而高温环境则会加速绝缘材料的分解和化学反应，进一步加剧电老化现象。

2.3机械应力老化

机械应力老化是指绝缘材料长期受到机械应力作用下，分子结构逐渐发生变化和损伤的过程。这种老化形式主要受到发电机内部运行时的振动、电磁力等因素的影响，使得绝缘材料的机械性能和绝缘性能逐渐下降。

绝缘老化的根本原因在于机械应力引起的绝缘材料结构疲劳和损伤。在小水电发电机运行过程中，机械振动和电磁力会导致绝缘材料受到不断的应力作用，长期以往会造成绝缘材料分子结构的松弛、裂纹和断裂，进而降低其绝缘性能。此外，温度和湿度等环境因素也会加剧机械应力老化的程度。高温会加速绝缘材料的分解和老化，而湿度则会使绝缘材料更容易发生机械损伤和断裂。

3、防止主绝缘老化及损坏的措施

3.1防止机械老化

在处理小水电发电机绝缘老化问题时，需注意防止机械老化的发生。针对大修清扫过程中可能出现的问题，尤其是铁芯出现红粉等松动现象，应采取一系列措施。定期进行设备检查和维护是预防机械老化的重要手段，定期检查发电机的各个部件，特别是定子铁芯和线圈的紧固情况，及时发现并处理松动现象，以防止机械振动和应力加速绝缘老化的发生。加强设备的保养和清洁工作也是防止机械老化的有效途径，定期对发电机进行清扫和保养，保持设备表面干净，减少灰尘和杂物的堆积，有助于减轻机械振动对绝缘材料的损害，延长设备的使用寿命。最后，提高运行时的注意力和监控设备的运行状态也是防止机械老化的重要措施。运行中要密切关注设备的工作情况，及时发现异常现象并进行处理，确保设备在正常工作状态下运行，减少机械振动对绝缘材料的不利影响。

3.2防止电腐蚀

在电机运行一段时间后，实施线圈中心点与出线端倒位的方法可有效减轻电场的不均匀分布，降低绝缘材料受到的电压应力，从而延缓绝缘老化的进程。此外，如果在电机运行期间出现臭氧味，通常表示电腐蚀的前兆。为了及时发现和处理电腐蚀问题，应使用局部放电仪进行检查。该仪器能够监测绝缘系统中的局部放电现象，及时发现绝缘系统中的潜在问题，有助于采取相应的维修和处理措施，防止电腐蚀进一步扩展并影响设备的安全运行。

3.3降低发电机温度

对空冷器进行改造可以有效降低发动机温度，通过增加散热片的数量或者改进散热片的材质，提高空冷器的散热效率，减少发动机在运行过程中的热量积聚，从而降低主绝缘的温度，延缓绝缘老化的进程。采用水冷器也是降低发动机温度的有效手段之一，水冷器可以通过循环水来带走发动机产生的热量，有效降低发动机的工作温度，减少主绝缘材料受到的热应力，从而延长其使用寿命，减少老化和损坏的风险。

4、结语

通过对小水电发电机绝缘老化问题及其原因的分析，我们深入了解了在发电机运行过程中可能出现的挑战。绝缘老化的主要原因包括电腐蚀、温度升高和机械振动等因素的综合作用。为了防止主绝缘的老化和损坏，我们提出了改造空冷器和采用水冷器等措施。这些措施可以有效降低发动机温度，减少主绝缘材料受到的热应力，延缓绝缘老化的进程，保障设备的安全运行。因此，针对小水电发电机绝缘老化问题，我们不仅要认清问题的本质和原因，更要采取切实可行的措施来加以解决，以确保设备的稳定运行和延长其使用寿命。

参考文献：

[1] 李秀. 浅析小水电发电机绝缘老化处理[J]. 杨凌职业技术学院学报,2011,10(4):55-57.

[2] 廖海威,段帅,周龚娇. 某电厂水轮发电机转子绝缘低的分析与处理[J]. 水电与新能源,2023,37(3):42-45. 

[3] 王世强. 发电机定子接地故障处理分析[J]. 中国科技纵横,2021(18):65-66.