有关汽轮发电机绝缘故障的处理探究

张 洋

（哈尔滨大电机研究所，黑龙江 哈尔滨 150040）

有关汽轮发电机绝缘故障的处理探究

张 洋

（哈尔滨大电机研究所，黑龙江 哈尔滨 150040）

近年来，随着工业化进程的不断加快，人们对电力的需求也越来越大，对汽轮发电机的应用越来越广泛。然而在汽轮发电机正常工作的同时，经常会在没有任何预兆的前提下发生事故，出现安全性问题，导致汽轮机无法正常工作。对于这种情况，反映出目前我国对汽轮机的故障检测与处理不到位，存在一定的局限性，对一些事故的预先征兆信息捕捉不彻底，导致事故未能及时控制而造成损失。本文针对汽轮发电机绝缘故障进行简要分析，并且提出一些有效的处理方法。

汽轮发电机；绝缘故障；解决建议

1　汽轮发电机绝缘故障产生的原因

1.1汽轮发电机定子端部绕组短路故障

汽轮发电机定子端部绕组短路是工作时的多发性事故，其中由于端部的薄弱绝缘部分在长期油污与其他具有腐蚀性物质的侵蚀下导致绝缘性能下降，从而出现引出线与水接头绝缘的短路故障。主要因为引出线的都是手包绝缘，水电接头的绝缘处理也是在下线后进行的，外加一些制造工艺方面的外界影响因素，使绝缘质量有所下降。对于水电接头绝缘性能来说，经过长期使用而沾满油污和水分等杂物的涤玻绳可能会导致两相短路。除此之外，当油污非常严重时，在氢气温度达到高度饱和后就算是高质量的绝缘处理，也可能会影响到电机绝缘性能。对于渐开线短路故障来说，如果在故障部分有其他没有及时得到处理的异物，在电动力的作用下绕组会发生一定程度的振动，导致绝缘处理受到损坏造成定子绕组短路。以上是定子端部绕组短路的故障原因分析，针对这种情况我们要做到及时发现解决，以免造成更大的危害。

1.2汽轮发电机定子线圈漏水、断水故障

汽轮机的定子线圈漏水是不可忽视的一个故障，造成这种情况的原因可能是定子空心导线在封焊时的焊接工艺不够到位，导致接头处漏水；另一种原因是空心铜线的质量差外加绕组端部固定不牢靠等因素，会造成空心导线断裂而漏水；此外，有时绝缘引水管设计过长在正常运行时引水管会与发电机的局部部位发生摩擦，从而导致磨损破坏，这是聚四氯乙烯引水管漏水的主要原因。

1.3汽轮发电机转子故障原因分析

汽轮发电机的主要绝缘故障除了上文提到的定子之外还有转子绝缘故障，在转子绝缘故障方面出现最多的是转子绕组匝间短路故障，主要是因为结缘处理受到一定程度的破坏而导致多匝绕组发生短路故障。此外还有转子滑环损坏，造成转子滑环损坏的原因有很多种，其中最为常见的有由于机器运转时发生振动而导致的电刷损坏；运行时间过长碳粉堆积未能及时清理而通风不良；碳粉和转子轴瓦漏出的油混合在一起严重时会由于过热而起火，损坏滑环；电刷未能及时进行定期检查、更换等。除了上述之外转子护环损坏也比较常见，由于护环本身的材质对应力腐蚀较敏感，在制造加工时护环上有应力集中部位，会产生相应的应力腐蚀。

2　汽轮发电机绝缘故障的解决措施

2.1加大力度推广绝缘在线监测技术

由于汽轮发电机出现故障通常是没有预兆的，所以为了减少因为汽轮机绝缘故障而造成的损失，应在故障发生之前加强绝缘在线监控，防患于未然。通常采用的监测方法有绝缘过热监测装置、中性点射频在线诊断装置。例如：汽轮机经常会发生绝缘过热的情况，针对这种情况研究相应的监测技术，发电机绝缘过热监控装置是利用管路与发电机自身相连接而形成一个密闭的循环系统，当装置正常工作时，由于冷却气体流经装置内部，离子室内的放射性物质会发出α射线将气体电离变成离子，再通过检验电离产生的离子形成的微弱电离电流状态，可以判断发电机内部是否存在绝缘过热情况。中性点射频在线诊断装置是测量定子线棒导线断股时由间隙性电弧产生的射频信号，但是该装置难以区分电磁干扰是内部还是外部产生。总之，尽管绝缘在线监测技术发展尚不完善，但是应该鼓励不断优化并且投入使用，不断积累经验，完善技术。

2.2汽轮机定子绝缘故障的解决措施

在汽轮发电机运行的过程中，会发生定子绕组导线断股的情况，在这种情况下绝缘内部和表面会发生局部放电量的不良现象，严重时会产生辐射出很强电磁能的电弧。针对这种情况，射频监测技术可以对局部放电以及绝缘状态进行在线监测，其原理主要是高频电流互感器可以获取到定子绕组中心线上的高频放电信号，从而诊断出发电机内部是否存在放电现象。根据放电量的情况可以判断放电部位，可以在故障发生的早期检测到绝缘的缺陷。除此之外，针对定子短路的故障在检修时引线应该选择介电强度和防油性能都比较好的手包绝缘材料，保证绝缘的连续性，认真刷绝缘漆，按照正规操作进行烘焙使其固化。对于绝缘盒的选择应保证密封性良好，避免有油污或者水分进入。定子绕组端部和引线应适当增加端部压板，并在鼻端增加切向支撑板，以保证其良好的固定性。总之，引起定子短路故障的因素有很多，只有做到完善每一个关键环节才能尽量避免故障造成的损失。

2.3汽轮发电机转子故障的解决措施

如果转子绕组发生短路故障，在故障点附近的热损耗会增加，从而导致局部温度有所升高，并且会产生转子接地故障。在小范围内发生的局部过热膨胀会导致转子有不同程度的弯曲，从而加大振动，同时励磁电流的增加也会导致振动加大，在严重的情况下会造成机组损坏，带来一定的经济损失。此外，在转子滑环损伤方面应保证在碳刷更换时新旧碳刷规格一致，定期清理滑环表面的油污，清理周围的碳粉。在转子轴电压的故障方面应保证滑环侧轴承、密封瓦装置及励磁机对地绝缘良好，在运行中加强对转子电流和轴振动的监测，以便及时发现问题所在，避免更大的经济损失。

结语

通过上述分析与介绍，可以知道想要保证汽轮发电机能够维持正常的运行状态，应加强对定子端部绕组短路故障、铁芯故障、汽轮机转子故障的在线监测，加强监测装置的技术优化。在检修过程中要严格控制检查质量，针对有磨损的器件及时更换处理，检修时要根据要求进行处理，不可偷工减料。针对故障的解决与监测措施，目前国内的发展尚存在不足，相关部门应加大研究开发力度，使国内的技术不断得到增强。

［1］唐军武.一起300MW发电机定子绕组接地保护动作及故障分析处理［J］.电站系统工程，2010.

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