发电机短路干燥技术探讨

朱寿军，徐安平

(开化县水电实业公司，浙江 衢州 324300)

发电机短路干燥技术探讨

朱寿军，徐安平

(开化县水电实业公司，浙江 衢州 324300)

农村小水电多建在地势低洼的江河湖边，在遇河水暴涨时电站的发电机易被洪水浸没，致使电机短时间内无法发电.在处理此类发电机定子绕组绝缘时，采用短路干燥法是最简捷有效的干燥方法.就此对短路干燥法的原理、短路干燥法转子可调直流电流的获取及操作方法进行阐述，论述了干燥过程中的技术要求、安全措施、数据分析及注意事项.

发电机；受潮；绝缘降低；短路干燥

发电机定子绝缘电阻降低原因有多种，概括起来主要有2点：(1)发电机定子本身绝缘损坏或老化，即机组超年限运行或长期超负荷运行造成绝缘老化，使发电机绝缘电阻降低；(2)绝缘受潮，即机组长期停机，空气中的潮气浸入或发电机进水，造成发电机绝缘电阻降低.开化县七里龙电站，装机容量3×250 kW，立式机组，在2017年6月24日遭遇特大洪灾，厂房进水淹没高度达1.75 m，厂内发电机、主变、配电柜等电气设备全部被水淹没，所有住房被冲毁，损失惨重.为了电站尽早恢复运行，减少损失，技术人员连夜加班抢修，其中发电机定子线圈用高压清水彻底冲洗，并采取了短路干燥法进行烘干处理.

1 短路干燥法的原理

发电机进水受潮，绝缘电阻为零，定子是不能随意加电压的，否则会造成定子绝缘被破坏的严重后果.短路干燥法就是根据发电机定子三相短路电压为零的特性，当机组运行在额定转速时，在转子上通以可调直流电流产生旋转磁场，利用机组自身电磁感应的发电机原理，在定子上产生三相正弦交流电流，进而在铁芯和定子线圈上产生铁损和铜损，并利用铁损和铜损产生的热量使发电机温度升高，达到定转子绝缘被烘干的目的[1].

2 短路干燥法转子可调直流电流的获取

转子直流可调电流的获取一般有3种:(1)采用励磁变压器短路干燥绕组，利用自身的励磁整流装置，产生可控直流励磁电流，这种方法要注意，必须将励磁调节方式切换到手动位置，否则会造成严重后果；(2)利用可调变压器与控制变串联，产生可调低压电源，经桥式整流后获得所需直流励磁电流；(3)利用直流焊机获得低压直流励磁电流.

位于钱江源头的开化县红旗电站，由于地势低洼，几乎每年都会发生厂房进水事故.曾经在发电机干燥时，将定子绕组三相串联，然后用一个老式笨重的直流焊机通入直流电进行加温干燥，升流干燥过程中，发现直流焊机发热冒烟，只好用电风扇降温，然而干燥电流还是调不上去，最后把焊机也给烧掉了.从这次干燥失败可知，直接加电流的干燥方法，需要大功率电流发生设备，不但不方便，而且效果欠佳，但也有发电机不需转动起来、干燥电流稳定、发电机绝缘比较安全等优点.

2017年，开化县七里龙电站被洪水淹没，发电机层洪水位达1.75 m，所有发电机、变压器和配电屏都淹没在洪水中.洪水退掉之后，所有电气设备上都积了一层厚厚的淤泥及杂草垃圾.在这种情况下，直接干燥肯定是不行的，必须在经过彻底清洗后马上进行干燥处理，不然电气设备被水经过长时间浸泡后很多地方会产生锈蚀而损毁，特别是配电盘上的精密仪器仪表.这次发电机干燥采用短路干燥法，正常情况下可以利用发电机控制屏上的定子电流表来监视短路电流、利用励磁屏的手动调节方式来控制励磁电流，但由于发电机控制屏、励磁屏被水浸泡也须干燥处理，就不能利用了，采用电子直流焊机来作为励磁电流是较好的办法，但是电子直流焊机的输出电流并不能从零开始调节.要做到这一点必须当启动焊机时，手不要离开启动开关，眼睛要看着定子电流表，当定子电流偏大时应立即关闭焊机电源，以防定子电流因励磁电流过大而超过允许值.定子电流正常后，缓慢调节焊机电流，并观察定子电流是否连续可调，有没有跳动现象，正常后再将定子电流调整在所需值.

短路干燥法接线图[2](见图1).

图1 短路干燥法接线图

3 短路干燥法短路点的选取

发电机短路干燥时不允许定子回路开路，否则会在定子回路感应出电压，此时由于定子绝缘尚未恢复正常，绝缘有可能遭到击穿损坏的危险，所以短路点的正确选取非常重要.既然短路干燥时不能开路，那么短路点就应该选在发电机出口端与发电机开关之间的回路上，短路回路上不经过任何开关或闸刀.如果短路回路含有开关，当短路电流经过时，开关有可能因保护动作而跳开，或其它原因误跳开开关，这是非常危险的.

安徽霍山风景电站2015年因山洪暴发，2台发电机被水浸没，经清水冲洗后，采用短路干燥法进行了干燥处理，在选取短路点时，发现发电机开关下隔离自带短路接地刀闸，于是将此功能利用起来，省去了制作短路排的程序，节省了时间，提前完成了干燥任务.

4 短路干燥的注意事项

(1)短路排的截面应按发电机额定电流考虑，一般可利用与发电机同规格的母排来制作，与母线连接时应保证有良好的接触，以防发热烧毁.带有专用短路开关的发电机，可直接使用此开关短路，不需另接短路母排，干燥前短路开关投入后，应切断其操作电源，并悬挂“禁止合闸，有人工作”标示牌[3].

(2)注意关闭机组空冷器冷却水，水内冷发电机应切断内冷却水，发电机上部盖板视情况开若干通风孔，注意不要误切空冷器以外的机组冷却用水.

(3)发电机开关及刀闸应断开，励磁开关在拉开位置，断开励磁输出电缆，发电机中性点应短路接地.

(4)短路干燥时应派人值守，并在发电机旁备好干式灭火器或二氧化碳灭火器以备紧急时使用[4]；每小时检查发电机的温度、短路电流及励磁电流并记录.

5 短路干燥的操作

(1)在发电机出口用短路排三相短接，发电机尾端短接接地，接地是保护接地，可防止工作人员意外触电或机组绝缘意外击穿.电焊机输出正负极接至发电机励磁电缆，注意其中分流器应包含在内，否则监视不到励磁电流.

(2)当机组机械部分及调速器满足开机条件后，开启机组到空载转速，保持空转1 h，检查各轴承温度正常.

(3)检查电焊机电流开关在最小位置，开启电焊机电源，加入励磁电流，同时监视定子电流表和励磁电流表，注意手不能离开调节旋钮，如有异常立即关闭励磁电流.

发电机短路干燥应分阶段进行，每阶段按定子电流的25%、50%、75%、100%进行设定，每阶段运行2 h左右[5]，直至烘干为止.

(4)干燥过程中应监视定子温度不得超过85 ℃[6].

6 短路干燥的数据测量及分析

(1)每小时测量并记录发电机定子电流、转子电流，发电机定子线圈温度，各轴承温度.

(2)根据干燥情况测量发电机的绝缘电阻，测量时应关闭励磁电流，机组在停机状态，拆除发电机中性点短路接地线，根据发电机电压等级使用500 V、1 000 V或2 500 V摇表进行测量，测量所得绝缘电阻换算成75 ℃时,应≥1 MΩ/kV，吸收比≥1.3[7].计算公式[8]：

(1)

其中，R75—换算到75 ℃绝缘电阻值,MΩ；

Rt—线圈温度为t℃时测得的绝缘电阻值,MΩ.

(3)测量定子绝缘电阻时，同时测量转子绝缘电阻，转子绝缘电阻用500 V摇表测量，再换算到75 ℃时,对应的转子绝缘电阻应≥0.5 MΩ.

(4)定子对地绝缘电阻测量合格后，还应拆除定子出线短路排及中性点短路排，测量相与相之间的绝缘电阻，测量所得绝缘电阻换算成75 ℃时,应≥1 MΩ/kV.

(5)当以上绝缘电阻全部合格后，发电机短路干燥结束，可以投入正常运行.

在实际工作中发现一些技术人员，在测量发电机绝缘电阻时，没有要将绝缘电阻换算至75 ℃的电阻值，而是直接根据所测绝缘电阻来判断是否合格，这是不符合工程操作安全规定，万一出现问题，后果非常严重，应引起高度重视.

7 结 语

水电站发电机组受浸后的短路干燥处理是一项具有基础性、综合性作业工程，从事该项工作的技术人员必须具备一定的电气基础，要充分掌握对发电机的工作原理，并了解相关的电气安全知识，在工作中根据不同机型、容量及电压等级等实际情况，灵活多变，充分利用电站已有资源和设备，在最短时间内将受浸机组干燥完毕，为电站抢水发电提高效益，同时也为社会做出应有的贡献.

[1] 何 峰.电机原理[M].四川:中国水利水电出版社,2000.

[2] 吕德军.小型水电站发电机的短路干燥技术探讨[J].甘肃科技,2013,29(2):70-71.

[3] 中华人民共和国水利电力部.DL 408—91电业安全工作规程汇编[S].北京:中国电力出版社,1994.

[4] 孙景芝，韩永学.电气消防[M].北京：中国建筑工业出版社,2016.

[5] 唐文品.小型水电站运行规程与管理[M].南京:河海大学出版社,1991.

[6] 虞 放.电气一次设备运行与检修[M].南京:河海大学出版社,1991.

[7] 中华人民共和国电力工业部.DL/T 596—1996电气设备预防性试验规程[S].北京:水利电力出版社,1996.

[8] 罗云霞,虞 放.电气一次设备维护与检修[M].北京:中国计划出版社,1999.

OnGeneratorShort-CircuitExsiccationTechnology

ZHU Shou-jun, XU An-ping

(Kaihua Hydropower Corporation, Quzhou 324300, China)

Small rural hydropower plants are mostly built on the low-lying banks of rivers and lakes, the generators in power plants are easy to be submerged by flood when encountered with the surging of river water, which may result in the failure of power generation in a short time. When handling the insulation of such kind of generator stator winding, the short-circuit exsiccation method can be the most simple and effective method. The principles of short-circuit exsiccation method are introduced, as well as the methods of access to the adjustable DC current of rotors by virtue of the short-circuit exsiccation method and its operating methods, and some technical requirements, safety measures, data analysis and precautions during the exsiccation process are also illustrated.

generator; damp; lower insulation; short-circuit exsiccation

2017-07-19

朱寿军(1966-)，男，浙江开化人，工程师，主要从事水电站电气安装调试检修工作.

10.3969/j.issn.2095-7092.2017.05.016

TM406

A

1008-536X(2017)05-0067-03