水轮发电机受潮后短路干燥关键技术问题

王桂岭，王雨川

（1.水利部海委引滦工程管理局，河北 迁西 064309；2.中水北方勘测设计研究有限责任公司，天津 300222）

水轮发电机一般安装运行在山区，夏季环境空气湿度较大，发电机定转子线圈容易受潮使绝缘水平下降，甚至绝缘降低到发电机不能正常运行的程度，这时就急需对发电机进行绝缘恢复，恢复定子绝缘水平比较好的办法就是短路干燥。短路干燥是把发电机出口用短路线短接，然后进行手动开机给发电机加少量的励磁电流，使发电机定子绕组感应出一定数量电流，定子绕组在机端电压为零的情况下有一定的电流通过，使定子绕组产生电阻损耗而发热，绕组温度逐渐上升，温度上升到一定程度就会将定子绝缘材料从潮湿空气中吸收的水分逐渐蒸发出来，从而达到定子绕组逐渐干燥，绝缘水平逐渐恢复的目的。若发电机受到洪水浸泡也可以在进行清理后使用短路干燥的办法恢复发电机的绝缘。

1 发电机定子绝缘下降后的几种解决办法

发电机绝缘下降的层次不同采取的解决办法也不同，如果绝缘只是稍微下降到合格水平以下可以采取机组空转的办法来达到使机组潮气溢出绝缘恢复的目的。即机组不加励磁空转，在机组转动的过程中空气流动使得附着在定子线圈上的水汽逐渐散失，达到绝缘恢复的目的。

当定子绝缘严重下降时不允许用机组空载运行来蒸发水分提高定子的绝缘水平。因为空载运行时发电机定子线圈是在额度电压附近运行，存在因为绝缘降低太多定子线圈发生短路烧毁的危险。此时需用短路干燥法恢复发电机定子线圈绝缘水平。

2 短路干燥提高发电机定子线圈绝缘的原理

短路干燥就是将发电机出口用短路线短接，发电机励磁调节器放在“手动”运行位置，手动逐渐增加发电机的励磁电流，在定子中感应出一部分定子电流。此时定子由于有短路线的存在使得发电机出口定子线圈的电压为零，不会对绝缘不合格的定子线圈产生不利影响，定子电流会在定子线圈中产生电阻损耗发热，温度逐渐升高，线圈中的水分逐渐被蒸发出来，运行几个小时后定子线圈就达到了干燥的效果，干燥后线圈绝缘能恢复到合格水平。

3 如何避免发电机绝缘下降现象的出现

首先要保持发电机周围的环境通风良好，环境尽量干燥，避免冷却水管路和冷却器漏水现象的出现，基坑排水保持畅通，一旦出现漏水现象能够马上将漏水排出而不会出现基坑存水的可能。

如果发电机的环境通风不好，空间比较封闭，可以考虑在发电机风洞内安装去湿机，把封闭空间潮湿空气中的水分用去湿机收集并排出，使发电机周围环境相对干燥，绝缘不会下降到不合格的程度。

其次是机组停止运行一段时间后要定期进行发电机空转运行或空载运行一段时间。利用发电机空转或者空载运行中产生的热量将发电机定转子线圈上的水分蒸发，使发电机的绝缘保持在合格水平。

如果是比较老的发电机组，绝缘老化严重造成发电机容易因受潮而绝缘下降。就需要对发电机定、转子绝缘进行绝缘更新，将绝缘材料更换为更高绝缘等级的绝缘材料，使得发电机不容易因为环境空气潮湿而造成绝缘下降。

4 绝缘下降时短路干燥需要具备的条件

（1）要有备用的厂用变压器作为发电机的临时励磁电源，因为发电机不能正常运行时，接于发电机出口的励磁变压器也没有能量来源，进行短路干燥时要用备用厂用变压器为励磁变压器供电。

（2）发电机的励磁调节器要有“手动”运行方式，在“手动”运行方式下人为操作励磁系统可控硅的控制角，控制励磁电流，现在的励磁调节器基本都具备这个功能。

（3）发电机出口有连接短路线的位置，一般发电机系统设计时会预留连接端口或短路用的专用刀闸。

5 短路干燥时需要注意的关键技术问题

（1）潘家口水电站1号机的励磁方式为可控硅自复励系统，励磁系统的整流变压器接于发电机出口开关内侧，在机组短路干燥时发电机出口电压为零，励磁用整流变压器没有正常的电源供给，这时需要用备用厂用变压器临时供给整流变压器交流电来为励磁系统可控硅提供整流电源。

供励磁用的备用厂用变压器低压侧中性点要断开。对于三相四线制的厂用电而言，低压侧中性点是直接接地的，如果不打开低压侧的接地点，在开机进行短路干燥运行时这个接地点通过励磁用可控硅接入到了发电机的转子回路，发电机的转子一点接地保护就会动作发出信号，如果此时再发生另外一点接地实际上就相当于发生了转子两点接地，即发生了转子线圈短路，会烧毁发电机的转子线圈。

（2）励磁调节器的可控硅控制角的操作需要熟悉励磁系统的专业人员来操作，否则容易引起安全问题，这是短路干燥的关键点。励磁调节器要进入“检修”模式，运行在“恒控制角”方式，开始在α=120°，这时励磁电流为零，定子电流为零。在励磁调节器上“手动”操作逐渐减小可控硅的控制角就是逐渐增大功率柜的可控硅输出的励磁电流到转子线圈，定子线圈中感应出的电流也逐渐变大，线圈中产生的热量逐渐增加，线圈的温度逐渐增高，线圈中的水分就逐渐被蒸发出来。

（3）短路干燥开始后初期电流要小，开始运行时要勤检查短路接线和连接处的温度，检查提供临时励磁电源的临时电缆的温度，以免因为临时接线虚接引起发热造成设备损坏。

（4）短路干燥初期发电机的通风口要打开，发电机定子发热后蒸发出来的水分就会顺利通过通风口排出发电机风洞这个封闭空间。当在较小的电流运行一段时间各处正常后逐渐增加励磁电流，定子电流就会增加，一般控制不超过额度电流的80%，发热逐渐增多，水分逐渐蒸发出来。当水分蒸发差不多时就要关闭通风口将发电机重新封闭起来，防止潮气的侵入，一般短路干燥4 h后测量绝缘，视绝缘恢复情况决定短路干燥的具体时间。

（5）发电机启动前要关闭发电机空气冷却器的进水阀门，停止对发电机风洞内的空气进行冷却，使定子在产生足够热量后温度尽快提升，尽快把线圈中的水分蒸发出来。

（6）短路干燥是手动开机，需要事先手动启动励磁功率柜的冷却风机，对功率柜进行正常冷却，以免发生功率柜的可控硅烧毁事故。

（7）短路干燥过程中各个关键部位要派人值守，一旦有异常情况随时进行灭磁，保护设备的安全。

6 结语

通过潘家口水电站1号机组的短路干燥实践，总结出以上几条需要注意的关键技术问题，希望兄弟单位在需要短路干燥时注意这些细节，顺利地解决因潮湿造成的绝缘下降安全隐患。