浅析大型发电机绝缘老化的鉴定试验方法

青晔

哈尔滨电机厂有限责任公司哈尔滨大电机研究所 黑龙江哈尔滨 150040

随着各行各业用电需求的增加，大型发电机的应用越来越广泛。由于设备长期处于高压、高温、强震的运行环境，绝缘材料的性能发生改变，如脱落、开裂、绝缘性能下降等。企业一方面要分析导致发电机绝缘老化的常见原因，进而采取相应的预防措施，延长绝缘材料的使用寿命，降低大型发电机的运维成本，另一方面还必须采取技术措施，做好定子绕组的绝缘电子测量试验、直流耐压试验，根据电气测量试验的结果，对发电机绝缘材料的性能有一个全面的掌握，进一步提高设备管理水平。

1 大型发电机绝缘老化的原因分析

1.1 高温作用

大型发电机在运行中，会产生较高的热量。而发电机上的一些金属材料，本身就具有较强的导热性。绝缘材料长期与这些高温的金属构件接触，会加速材料的氧化、聚合等化学反应，绝缘性能降低。另外，高温还会让绝缘材料的微观结构发生变化，表现为弹性、强度降低，在受到机械振动作用时，绝缘材料发生不同程度的裂缝，从这些裂缝部位比较容易发生绝缘击穿现象。如果绝缘材料的材质为陶瓷，高温还会促使陶瓷发生膨胀，在温度高低变化明显时，陶瓷绝缘材料也会发生碎裂[1]。

1.2 化学作用

除了陶瓷材质的绝缘材料外，大型发电机的各部件上，更多的是选择橡胶、塑料等作为绝缘体。发电机工作的环境中，含有较多的油、酸、水分等物质，长期与绝缘材料接触会产生腐蚀作用，降低绝缘性能。同时，高温环境还会让化学腐蚀速率进一步加快，在一些油泥堆积的部位，绝缘材料老化严重，也是发生电压击穿的常见部位。

1.3 机械作用

部分发电机在安装过程中，由于安装工艺或构件质量等原因，投入运行后产生较为明显的振动。机械振动也是导致发电机绝缘老化的重要因素，例如振动过程中频繁撞击导致绝缘材料产生疲劳，绝缘性能下降。还有的则是因为振动导致绝缘材料的脱落，失去了对内部金属构件的保护效果，也难以发挥应有的绝缘价值。机械振动还有可能导致部分部件（如顶盖）上存储潮湿空气，并且遇冷之后形成水滴，也会导致聚酯类的绝缘材料加速老化[2]。

2 大型发电机绝缘老化的鉴定试验

2.1 发电机定子绕组的绝缘电阻测量试验

绝缘材料的老化是一个循序渐进的过程，且不同的绝缘材料，因材质、组成成分的不同，即便是在相同的环境下，其老化速率也有很大的差异。在各类老化鉴定试验中，测量其绝缘电阻，是一种最直观、最简单的了解绝缘性能的方式。需要注意的是，同一种绝缘材料，如果试验温度不同，最终的测定结果也会出现较大的误差。因此在老化鉴定中对绝缘电阻允许值不做硬性规定，一般是对历次大修及三相绕组绝缘电阻间进行相互比较。在发电机的老化鉴定中，对于大型环氧云母绝缘的机组一般要求吸收比不小于1.5或极化指数不小于1.8。为了正确的对绝缘电阻进行比较，应注意不同温度下绝缘电阻值的换算问题。注意这些试验要点能够确保最终所得的试验结果更加准确、无误[3]。

2.2 发电机定子绕组直流耐压试验

直流耐压试验可根据泄漏电流和施加电压的关系曲线了解定子绝缘状况，如可以通过泄漏电流是否随电压成比例增加或三相泄漏电流是否平衡等情况来判断定子绝缘状态。由于直流耐压试验能使定子绕组端部绝缘受到同样电压的检验，故易于发现端部绝缘的缺陷。而发电机端部绝缘从制造角度来讲，也是一个较为薄弱的部位，运行中发生故障的机率较高。

试验中运行单位主要关注试验电压的选择，一方面要求选择合适的电压值能有效地查出定子线圈的老化绝缘缺陷；另一方面又要减小试验对线圈绝缘材料形成的内部劣化的积累效应。在发电机定子线圈的老化鉴定试验中一般掌握的试验电压为发电机正常额定电压的1.5倍。

3 大型发电机绝缘老化的预防与处理

3.1 绝缘老化的预防措施

发电机绝缘材料的老化是不可避免的，但是通过采取一定的预防措施，可以延缓老化进程，从而达到延长绝缘材料寿命，降低发电机运行成本的效果。例如原来发电机设有4条冷却水管道，但是实际运行发现冷却效果不理想，后期可以通过改良，将冷却水管道扩增只8条，并提高冷却水循环流动的速度，可以让发电机的整体温度有一定程度的降低，减轻了因为高温环境导致的绝缘材料老化速率过快的问题。

3.2 绝缘老化的针对性处理

根据绝缘电阻测量试验、直流耐压试验的结果，确定发电机绝缘材料已经失去绝缘作用或是绝缘性能不满足发电机安全运行标准后，应当及时的进行更换处理。这种处理措施通常适用于大型发电机局部绝缘材料失效的情况。如果试验结果显示绝缘材料有老化情况，但是尚未影响到发电机的正常运行。可以采取绝缘加强处理，例如采用覆盖法、喷涂法，在发电机的定子、转子线圈上，增加一层绝缘漆。这种方法的成本更低，而且也能够起到较为理想的效果。

4 结语

随着大型发电机的应用越来越普遍，因为绝缘老化带来的故障及事故也逐渐引起了人们的重视，总体来说，造成绝缘老化的原因，不外乎机械振动、高温高湿、电压击穿等几种情况。企业在发电机日常维护时，应当注意加强养护与运维管理，例如定期清理油污、通过改造空冷器降低发动机温度等。除此之外，还要定期开展绝缘材料的老化鉴定试验，根据直流耐压试验、绝缘电阻测量结果，判定绝缘材料的性能。对于不符合绝缘要求的，尽快更换，确保大型发电机始终健康运行。