（国网东北分部绿源水力发电公司太平湾发电厂 辽宁省丹东市 118000）
摘要：转子一次回路涉及的相关设备：转子磁极、转子引线、集电环、碳刷、刷架、励磁电缆等设备中，造成转子绝缘偏低的常见主要原因为转子引线绝缘支撑套管及集电环支架绝缘支撑套管处大量碳粉堆积。另外，部分堆积在中心体引线处的碳粉在运行中随气流飘散、堆积在磁极，引起磁极脏污、磁极及转子绝缘下降。还有部分机组因励磁电缆绝缘层局部被刮破、励磁柜内电缆绝缘支撑板绝缘低等原因引起机组转子绝缘偏低。本文基于水轮发电机定转子绝缘低的原因分析及处理展开论述。
关键词：水轮发电机；定、转子绝缘低；原因分析及处理
引言
正是因为在水轮发电机组的实际运行过程中，极易出现发电机转子绝缘降低故障，给整个发电机组的安全稳定运行造成巨大的影响，所以基于此种情况本文结合个人实践工作经验，对导致水轮发电机转子绝缘降低的原因及其处理措施加以总结，并且结合水电站水轮发电机组的实际运行情况，对这一现象展开深入的剖析与研究，以期通过笔者的相关阐述能够为进一步防止水轮发电机转子出现绝缘降低现象奠定良好的基础，以保证水轮发电机组的安全稳定运行。
1从发电机转子相关设备结构进行分析
水轮发电机是同步发电机，其转子是凸极式结构，由多极组成，每个磁极单独嵌装在轮毂上，每个磁极套装一个多匝绕组，定子主要由机座、铁芯和三相绕组线圈等组成，铁芯固定在机座上，三相绕组线圈嵌装在铁芯的齿槽内。通过下面四个方面进行分析：
1.1集电环：集电环安装在上端轴上，由周圈同心分布的绝缘螺栓经法兰把合，集电环装配有一筒形外罩，该外罩与发电机室把合，并与发电机通风冷却系统隔绝，集电环固定在转轴上，随机组转动时与电刷滑动接触，将励磁电流传递到转动中的励磁绕组之中。
1.2电刷：电刷采用金属石墨碳刷，恒压刷握，两个集电环外圆加工成左螺旋沟槽，便于散热及防止碳粉堆积，电流及集电环旋转磨擦产生的热由自然空气流通带走，集电环罩侧面开有窗户以便检查，维修及更换碳刷，集电环两极之间通过适当厚度的绝缘隔离，以保持所需的电气距离和防污爬电距离。
1.3转子引线：发电机转子引线正负极分别从1#磁极、2#磁极引出，沿转子支架斜立筋，通过转子中心体，沿顶轴内腔向上到达集电环，并分别与集电环正负极用螺栓把合。转子引线敷设路径上装有多个支撑螺栓，螺栓外均套有环氧绝缘套管使得引线对地绝缘隔离。
1.4刷架：励磁电缆正负极从励磁柜内引出，分别接至滑环室内刷架正负极上，用螺栓进行把合。刷架正负极通过整圆上6个支撑螺栓将刷架正极环与刷架负极环连接并固定，6个支撑螺栓上均套有绝缘套管进行绝缘隔离。
2影响发电机定子及出线和转子绝缘性能的原因
2.1电力系统发生短路故障
就目前的资料分析来看，电力系统发生短路故障且故障点距离发电机较近时，极易造成定子主绝缘的局部损坏甚至是烧毁定子，另外定子线棒发生受潮时，绝缘效果会显著下降，此时易发生定子绝缘故障。总之电力系统故障的问题是导致定子故障重要原因，因此要做好线路检修有效避免发生短路等问题。
2.2密封油和油气的影响
发电机转子绝缘的减少和波动可能与发电机密封油系统流入发电机的油量有关，油或烟进入发电机后会粘在转子上，因此油中附着的水分或金属颗粒杂质会减少发电机转子的绝缘，在大修期间，在发电机拆卸时，发现壳体方面实际积累了油，如果在投入单位后发现绝缘波动，决定为发电机外壳的周期性油排放制定临时运行指南，发电机在内部运行了一段时间后，发电机将油和气体逐渐泄漏到发电机上，慢慢地油积累在发电机转子的绝缘垫上，可以得出发电机转子的绝缘减少的结论。发电机内油可能发生的原因是：（1）发电机密封油系统的差压调节器(正常保持密封油压大于发电机氢压力60～90KPa)不稳定，造成油压波动，通过曲线可以看出发电机在补充氢气的过程中油压发生了很大变化。（2）废气量越低，氢侧回流油腔的烟尘浓度越大，通过扩散、油膜渐进、溅射方式，表明进入发电机外壳的油和水分子越多。（3）还必须考虑齿密封环和发电机转子之间的间隔，间隔越大，通过这里的油就越多。
2.3设备本身的影响
发电机由于长时间运行，发电机各部分密封等开始老化，在各维修中，一般消除发电机绝缘低、发电机转子等密封检查，设备本身的绝缘性会受到一定的破坏。当发电机出现下列情况，长时间运行中的发电机应立即进行停机。具体如下：（1）发电机发生异常声响和剧烈震动；（2）发电机飞逸，电压急剧上升；（3）发电机定、转子或其他电气设备冒烟起火；（4）发电机电刷或集电环处产生强烈火花。
3处理水轮发电机转子绝缘降低的问题
水轮发电机出现了转子绝缘降低问题，需要进行一系列处理工作。具体如下：
3.1加工发电机转子的滑环表面。严重时，刨平滑环表面，减少发电机碳刷和滑环之间的摩擦，减少碳粉堆积，增加转子绝缘特性。
3.2用干燥的压缩空气清扫转子磁极、定子线棒、收集器环、碳刷装置，必要时取出，清除干净的白色抹布转子的收集器环、碳刷、刷子固定器、刷子夹，防止设备小间隙出现碳粉残留，直到不能刷粉或油，使污垢和油清洁干净。
3.3改进发电机上的感应室密封装置，减少或抑制除油漏水，从根本上解决除油和油渍累积现象。
3.4在发电机转子磁极引线、集电极绝缘器和支撑环上分别刷环氧绝缘漆，提高这部分绝缘强度，增加集电极环导电部分和接地轴之间的电攀登距离，降低转子绝缘损失率。
3.5在发电机风洞中安装真空吸尘器，减少发电机绝缘部分的灰尘堆积现象，提高转子磁极引线部分的绝缘强度。
3.6采用发电机A级检修的方法，分解发电机转子，整体修复，有效防止转子线圈绝缘部分老化现象。
3.7转子的湿气使得绝缘性低，需要转子干燥，一般来说，外加直流焊机干燥法或自热生产干燥法，两种方法都要做好预防爆炸或火灾的现场安全措施。加温干燥之后，在温度不变的条件下，绝缘电阻稳定3个小时以上不再变化，并且阻值大于0.5兆欧即可认为干燥结束，也可以执行其他控制方法。
4发电机定、转子的日常检查及维护
4.1定子绕组的日常检查与维护：检查定子绕组端部是否发生变形，并清扫绕组上的灰尘和污物；检查定子槽楔是否松动；检查定子绕组绝缘老化情况；检查绝缘是否有损伤，如有损伤应予以修理；检查定子通风沟内是否有灰尘、污物等，并用干燥的压缩空气吹干净。
4.2转子绕组的日常检查与维护：转子上所有固定螺母是否紧固并锁定；转子上所有焊缝有无开裂现象；检查磁极绕组，绕组间的磁极连接线和转子引线的连接是否完好；检查匝间及对地绝缘，如果磁极绕组的对地绝缘电阻低于0.5兆欧，应找出原因并修理；清扫磁极绕组上面的灰尘和污物，保持磁极绕组清洁干净。
结束语
当水轮发动机组本身的冷备用时间达到了10天以上时，要想有效地去除水轮发动机组的潮气，可以将水轮发电机组由冷备用状态直接调整到空载状态下并运行1个小时左右，其原理在于利用水轮发动机组在空载运行过程中所产生的热量加热转子的各个部位，以达到去潮的目的；当集电环内部堆积过多的碳粉时，可以采取定期清理堆积在滑环处碳粉的方法，来消除碳粉的过多堆积问题；在水轮发电机的实际运行过程中，要进一步加强对发电机风洞内的巡检，一旦发现分洞内出现积水、漏水等问题应立刻给予针对性处理；在水轮发电机的检修期间，要做好发电机各个轴承冷区系统本身密封性的检查工作，从而确保各个轴承冷却系统的封闭可靠性；做好水轮发电机组的年度计划检修工作，一旦发现发电机转子槽内的绝缘情况不佳，存在绝缘层老化、异常问题，要给予及时的处理，确保转子的绝缘性能。
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