水轮发电机定子绕组绝缘干燥方法

徐贵平

（桂林市临桂区大江水电管理所，广西桂林 541102）

0 引言

经过多年的发展，我国先后建立起了众多不同规模的水电站，但受到水电站所处地理位置、水文气象条件等多方面因素的影响，水轮发电机一旦停转，时间越长定子绕组、转子绕组绝缘容易受潮。还有部分水电站的发电机房因地势较低或建于河床水位以下，遇暴雨或河水暴涨时，会出现水淹机房的情况，使水轮发电机定子绝缘受到破坏。为了确保水轮发电机及时恢复运行，需要采取有效方法干燥水轮发电机定子绝缘。通过探究几种水轮发电机定子绕组绝缘烘干的常见方法，希望能为水轮发电机组生产厂家及水电站检修人员提供参考。

1 水轮发电机定子绕组绝缘等级及绝缘规定

水轮发电机定子常用绝缘等级分A，E，B，F，H等5个等级，允许温度分别为100℃，110℃，120℃，140℃和165℃。按水电站运行规范规定，水轮发电机长时间停机、大、小修后，必须测量定子绕组的绝缘电阻、吸收比，当沥青浸胶及烘卷云母的绕组绝缘吸收比＜1.3，环氧粉云母的绕组绝缘吸收比＜1.6时，可判断扫电机绕组受潮，应进行干燥处理。

2 水轮发电机定子绕组绝缘干燥方法

（1）直流机干燥法。将水轮发电机定子绕组首尾顺次连接，外部直流电源（一般采用直流电焊机）接入定子绕组，所需电压值根据发电机定子绕组的直流电阻和所需电流大小确定。外接直流电源线路上应接变阻器调节电流以及电压，不使用闸刀开关或自动开关切断电流，应用变阻器逐步降低电压的方法切断电源，以避免瞬时过电压击穿绝缘。用此方法干燥定子绕组绝缘时，应随时检查定子铁芯、线圈温度，烘干过程还应每小时盘车90°转动转子，避免转子局部过热。

（2）短路干燥法。在水轮发电机出口端将定子绕组三相短路，利用短路产生的热量干燥受潮的绕组，通过调节励磁电流来控制短路电流即发电机定子绕组电流小于额定值。短路点宜设在发电机出口断路器之前，若在发电机出口断器之后将发电机三相短路，必须将断路器跳闸回路断开，避免断路跳闸引起操作过电压击穿绝缘。

（3）外部加热干燥法。将发电机用隔热材料盖上，顶部开一个小孔，在水轮发电机下部放置电炉、碘钨灯、白炽灯等作热源，加热发电机的铁芯、绕组到一定温度，使发电机内的水分蒸发后利用自然通风使潮气从小孔逸出。应用此法时应注意热源与发电机定子绕组的距离，不要过近，以免造成局部过热。

（4）空转自然干燥法。在水轮发电机不加励磁电流，不建压的情况下，通过水轮机空转产生空气流动，使其内部的水分自然风干后发电机绝缘达到运行要求的过程。一般适用于小型水轮发电机的轻微受潮处理。

3 水轮发电机定子绕组绝缘干燥法的应用

在实际工作中，往往会因地制宜，根据设备情况和人员素质或习惯，可选1种或综合2种以上干燥法，用于水轮发电机的定子绝缘干燥。

3.1 空转自然干燥法叠加外部加热法的应用

桂林市临桂区大江水电管理所小江电站水轮发电机为低压机组，厂房所处位置干燥，每年春季发电之前发电机定子绕组的绝缘受潮情况不严重，采用空转自然干燥法叠加外部加热法干燥水轮发电机。

（1）在发电机停机状态下，将发电机三相定子绕组短接；

（2）在发电机停机状态下，拆除发电机励磁电源线或断开发电机励磁电源总开关；

（3）在发电机两侧各配置（1～2）个电炉或碘钨灯，并用耐温隔热材料使热源尽可能多地辐射到发电机内部；

（4）启动发电机空转，转速控制在80%～90%；

（5）运行中监控发电机定子绕组表面温度、定子铁芯温度，并对电炉或碘钨灯的位置进行适当调整，上述温度一般在（30～50）℃。

采用空转自然干燥法叠加外部加热法进行水轮发电机定子绕组绝缘干燥时，一般干燥3 d左右，发电机定子绕组的绝缘电阻能满足建压要求。

3.2 短路干燥法的应用

桂林市临桂区大江水电管理所大江电站厂房所处地势较低，厂房地面低于下游河床正常水位，每年春季发电之前发电机定子绕组的绝缘受潮情况较严重，根据多年经验，一般采用短路干燥法运行机组3 d左右，发电机定子绝缘便可达到建压要求。

（1）发电机停机状态下，将发电机三相定子绕组短接；

（2）发电机停机状态下，将发电机励磁电源改为外部电源。通常采用可调节电流的交流电焊机作电源，通过大功率二极管（1500 V/500 A）半波整流后作为励磁电流；

（3）启动发电机空转，转速控制在80%～90%；

（4）确认电焊机的输出电流为零后，合上电焊机的电源，通过调节电焊机的输出电流，逐渐增加励磁电流来增加定子绕组的电流，励磁电流在半波整流的模式下定子绕组的干燥电流一般不超过额定电流的70%；

（5）运行中对发电机的励磁电流、定子绕组的干燥电流、定子绕组表面温度、定子铁芯温度进行监控，定子绕组表面温度≤85℃，定子铁芯温度≤90℃；

（6）干燥运行3 d，停机静置约2 h待发电机定子绕组温度正常后测量其绝缘电阻和吸收比。

一般情况下，经过采用短路干燥法，该电站的水轮发电机组的定子绝缘可以达到建压运行的要求。

3.3 短路干燥法叠加外部加热法的应用

2017年大江电站遭遇特大暴雨，厂房被水淹3 d，泥、砂、水、油进入发电机内部，在恢复生产过程中，采用上述短路干燥法运行机组3 d后，发电机定子绝缘电阻仍＜0.5 MΩ，加长干燥时间后发电机定子绝缘电阻仍无明显改善。分析认为发电机长时间被水淹后，水分已深入定子和定子绕组各部位，需提高定子绕组运行温度才能使水分蒸发出来，决定采用短路干燥法叠加外部加热法。

（1）在发电机底部放置一个电炉，打开发电机顶部的一个通气孔，便于水蒸气出来；（2）按短路干燥法的步骤进行发电机定子绕组绝缘干燥；（3）根据B级绝缘的允许温度120℃规定，运行中控制定子绕组表面温度≤100℃；

（4）发电机组干燥运行24 h后，测量发电机定子绕组绝缘电阻达到20 MΩ；

（5）发电机继续干燥运行24 h后，测量发电机定子绕组绝缘电阻＞500 MΩ。

由于各水电站的机组型号、结构不同，在面对水轮发电机定子绕组绝缘干燥的问题时，应根据水电站的实际情况和经验，制定出符合各电站的干燥方法，并尽可能应用新技术对水轮发电机定子绕组绝缘干燥过程的电流、温度进行监控，确保干燥过程的电流、温度符合发电机运行规范的规定。

4 结束语

通过分析水轮发电机定子绝缘的干燥方法，举例水轮发电机定子绝缘干燥方法的应用和应用中遇上的问题，为各水电站运行检修人员提供行之有效的发电机定子绝缘干燥方法。考虑各水电站的实际情况及导致定子绝缘水平降低的原因不一样，因此还需结合实际情况，灵活选用水轮发电机定子绕组的干燥方法，使水轮发电机定子绝缘水平满足运行要求。