水轮发电机转子绝缘降低故障分析和处理策略研究

韩广

摘要：水轮发电机的高效运行，是提升发电效率与质量的关键，能够为人们的正常用电提供保障。转子绝缘降低故障是水轮发电机运行中经常出现的一种故障类型，不仅会影响生产工作，而且也会存在较大的安全隐患，对人们的生命财产安全造成威胁。为此，应该加强对故障的有效排查与处理，延长水轮发电机的使用寿命，避免安全事故的发生。本文将对水轮发电机转子绝缘降低故障的原因进行分析，探索水轮发电机转子绝缘降低故障的处理策略，为实践工作提供参考。

关键词：水轮发电机;转子绝缘降低;故障分析;处理策略

在社会生产生活节奏不断加快的趋势下，对于电力资源的需求也在逐年增长，只有保障良好的供电质量，才能改善人们的用电体验。尤其是在可持续发展理念下，水轮发电机的应用能够实现对水资源的高效利用，该发电方式具有良好的环保性，因此受到电力企业的高度重视。转子、制动器、机架、定子和冷却器等，是水轮发电机的基本构成，其中转子的绝缘性能是决定设备运行安全性与稳定性的最直接因素。由于水轮发电机的运行环境较为复杂，在运行中会受到多种外界因素的影响，因此会出现转子绝缘降低的故障，如果未能对其进行及时排查与处理，将会威胁整个机组的运行安全。因此，应该从实际情况出发，明确故障类型及原因，制定切实可行的处理方案。

一、水轮发电机转子绝缘降低故障的原因

碳粉和油泥等存在于集电环当中，是引发水轮发电机转子绝缘下降故障的主要原因，由于碳粉无法得到完全消除，因此给处理工作带来了一定的难度。转子卡簧压力过大、集电环表面粗糙和集电环位置不合理等等，是导致碳粉增多的关键因素。空气流通性较差而且周围存在油槽、环境温度过高且密封性差、渗油问题等，是引发集电环油雾污染的主要因素。油泥和碳粉等也会存在于刷架支撑杆当中，导致绝缘性能出现问题【1】。在热膨胀和空气流动的影响下，会导致断裂问题出现在槽口保护层中，绝缘性能因此下降。在常年的使用中未能进行全面检查与维护，老化问题普遍存在于绝缘材料当中，无法真正发挥其绝缘作用。

二、水轮发电机转子绝缘降低故障的处理策略

（一）加强日常检查

对于水轮发电机转子绝缘性的日常检查，可以起到良好的预防效果，同时能够针对其绝缘降低问题及时采取有效措施，防止故障问题的扩大化，以免造成难以挽回的损失。绝缘监测装置应用于转子当中，能够实现对绝缘性能的实时监测，当绝缘降低故障出现在转子当中时，此时转子的负极和正极对地面出现电压【2】。同时，对地电压值会对其降低幅值产生直接影响，因此当检测到对地电压较大时，应该及时停机处理，防止对其运行安全造成影响。对于未处于运行中的水轮发电机转子进行检查时，主要是检查对地面的绝缘程度，在此过程中需要应用1000V绝缘电表。如果此时的电阻值在2MΩ以内，那么应该及时进行处理。

（二）转子绝缘降低的处理要点

1.碳粉处理

对于水轮发电机转子的滑环表面进行加工处理，当摩擦力较大时可以采用刨光处理的方式，能够实现对滑环和碳刷摩擦力的有效控制，从而防止碳粉堆积引起的绝缘下降故障，促进转子绝缘性的增强【3】。油污和粉粒等存在于转子的碳刷、集电环、刷握和刷架当中，此时可以对其进行吹扫处理，使其保持良好的清洁性。保障压缩空气的干燥性，当较为严重时则可以拆卸并用干净抹布进行清理。该方法能够对不容易察觉的间隙中的碳粉进行清理，防止积油和积灰等对设备运行造成的干扰。

2.密封装置改良

密封装置设置于水轮发电机导油室当中，为了能够有效防止油污渗漏对绝缘性造成的影响，还应该对其加以有效改良，增强其密封性能。应该明确水轮发电机的运行环境特点，增强实际防护效果，避免油渍和油污的堆积【4】。

3.提升绝缘强度

对于水轮发电机转子关键位置绝缘强度的提升，也是解决绝缘下降故障的关键措施，包括了集电环绝缘子、磁极引线干部和支撑环等等。通常情况下是应用环氧漆进行处理，严格控制接地轴和集电环导线部分的距离，实现对转子绝缘性能的改善，对绝缘下降问题加以控制。对于灰尘堆积引起的绝缘下降故障，可以通过吸尘器在风洞中的应用得到有效解决，能够切实促进磁极引线绝缘强度的提升。

4.处理老化问题

对水轮发电机中的护环进行拔下后，通过解体处理的方式改善水轮发电机的转子绝缘性能。对于转子线圈当中存在的老化问题进行改善，及时更换失效的零部件，防止对水轮发电机的正常运行造成危害。

5.干燥处理

转子绝缘下降故障也会由于受潮而频繁发生，因此应该对其进行干燥处理，使其能够保持正常运转。自身产热烘干法和直流电焊机烘干法等，是在烘干处理中的常用方法。为了防止火灾或者爆炸等事故的产生，在烘干处理时应该做好全面的安全保障，保障人们的生命财产安全【5】。在干燥处理中应该实施检测转子的绝缘电阻，当摇表显示其超过1MΩ时则可以停止烘干。

（三）实例分析

在某水电站当中，175kΩ-220kΩ为转子绝缘阻值范围，相较于正常阻值300kΩ而言则较低。同时，接地参考位置α的正常值为50%左右，实际值在20%左右【6】。对转子的绝缘性进行实时检测，发现出现了绝缘下降的故障。通过碳粉收集装置的应用，能够实现对绝缘下降故障的适当控制。碳粉存在于集电环中的绝缘支撑套管当中，是导致水轮发电机转子绝缘下降故障的主要因素，尤其是较大的摩擦力存在于滑环和碳刷之间，导致在水轮发电机运行中碳粉数量增加。在选择电刷的材料时，由于未能考虑到其硬度特点，导致在运行中发生较大的磨损，因此应该在选型工作中加以有效预防。集电环表面的光滑度不够，也会出现较多的碳粉，因此应该定期进行抛光处理，防止对电刷造成严重的磨损。同时，还要对弹簧的压力加以有效控制，防止机械磨损问题的出现，同时避免由于压力不足而引发的接触不良问题。在应用碳粉吸收装置时，为了能够获得良好的吸尘效果，应该对风压和风量进行控制，增强管路的密封性，防止粉尘的逸出。对集尘罩和碳刷的空隙进行处理，防止由于密封性不足导致的碳粉增加。对碳粉收集装置的管路布局加以调整，保障结构的对称性，使碳粉能够得到快速、有效收集。

结语

碳粉、保护层的断裂、绝缘材料老化和除尘效果不佳等，是导致水轮发电机转子绝缘下降故障的主要因素，加上水轮发电机的运行环境较差，进而出现了严重的故障问题，不利于发电故障的顺利进行，给企业造成严重的经济损失。为此，应该在加强全面检查的基础上，通过碳粉处理、密封装置改良、提升绝缘强度、处理老化问题和干燥处理等手段，保障转子的良好绝缘性能，使水轮发电机保持高效运行，促进电力行业的快速发展。

参考文献

[1]武玉才，安清飞，马倩倩，蔡波冲.水轮发电机转子典型机电故障的不平衡磁拉力研究[J].水电能源科学，2020，38（01）：156-160.

[2]尹永利，周小建，郭紅伟，李泉，李斌.发电机转子绝缘降低原因分析及处理措施[J].水电与新能源，2019，33（04）：54-56.

[3]汪伟.水轮发电机定子转子绝缘故障原因及预防[J].通信电源技术，2019，36（03）：210-211.

[4]杨文才.水轮发电机转子绝缘故障原因与解决措施[J].数字通信世界，2018（11）：273.

[5]张杰，赵菊花.水轮发电机转子绝缘故障分析及处理[J].四川水力发电，2016，35（06）：121-123.

[6]吕永利.水轮发电机运行中的常见问题及处理对策[J].科技展望，2015，25（22）：94.