当前大型发电机汇水管绝缘异常的原因分析

朱涛

摘要：当前大型发电机定子基本采用水冷方式进行冷却，发电机汇水管法兰与总进出水管法兰为绝缘结构，汇水管的接地采用法兰跨接、汇水管接地螺栓接线引到发电机测温元件箱接线柱以及汇水管接地螺栓接线到航空插头后再到测温元件箱后的接地形式，在实际的运行维护过程中，也常常由于元件老化和运行维护不到位导致设备损伤，严重制约着实际的生产过程。对此本文针对实际工况，重点探究了大型水内冷发电机汇水管绝缘异常的原因及其相关的解决路径，并以此为探究基础，提出了相应的处理措施，为设备运维提供参考，提高设备可靠性。

关键词：大型发电机;汇水管;绝缘

1 测试原理及方法

水内冷发电机的实际设备运行维护过程中，汇水管距离线圈之间的物理距离较近，并且根据设备监测参数的相关要求，需要对每根线棒的出水温度部署测温元器件，周边情况较为复杂，一旦处理不缜密，将会对设备硬件产生相应的损害[1]，这个过程中尤其是对于接地处理过程需要进行重点处理，如果没有采取接地措施，线圈端部就会产生相应的绝缘损害，甚至是引起绝缘引水管绝缘击穿，最终导致汇水管带电，这个过程对于在测温回路上的工作人员和设备来说，都是极为危险的操作。

因此在新建电厂和机组大小修期间的发电机均需现场进行交直流耐压试验测试，长期停运之后可以采用水摇表来测试发电机的边缘位置，来判断其是否存在漏电现象[2]，进而最大限度的消除泄露电流的影响。测试绝缘之前还需要将汇水管的接地线进行解线后接入到水摇表的屏蔽端端口进行综合测试，汇水管的绝缘直接影响发电机整体绝缘的测试。

测试要求如下：通水的工况中，其实际的电导率数值小于1.5us/cm，绕组与总进出水管间的总电阻≥100千欧，总进出水管并联对地绝缘电阻大于等于30千欧。若总进出水管对地绝缘电阻值偏小或为0，需要分别对发电机进水汇水管、出水汇水管及出线汇水管分别进行排查处理。

2 汇水管典型故障分析

发电机汇水管故障根据发生类型进行分类可以区别成电气故障和非电气故障两种主要的形式，电气故障按照故障类型还可以继续区分为是低阻接地以及金属接地等基本形式，同时结合着实际的运行过程，还可能是由于机械振动所引起的绑扎松动导致的汇水管损坏，进而引起电气故障。

1）低阻接地

发电机在进行定子绝缘测试的过程中，其绝缘电阻是整个电阻值的总和，因此在测试过程中，检测到绝缘电阻值明显偏低时，需要引起相关的重视并且需要具体的查明问题原因，通常情况下，依据现场的勘测条件，可能出现的原因主要是由于进出水管的连接处存在绝缘法兰以及绝缘套管位置脏污并受潮引起的，此时可以通过更换绝缘垫或者绝缘套管的方法进行综合解决。

2）金属性接地

2.1）汇水管金属性接地致使汇水管的对地绝缘直接为零，其主要原因是由于绝缘法兰或者螺栓的套管缺失所引起，直接导致汇水管与基座之间直接接触，这类安全问题主要存在于机组的新安装和新调试的过程中，因此需要严格的控制工艺标准进行安装，在综合排查过程中需要重点将法兰元器件进行拆解检修。

2.2）汇水管的法兰元器件和连接螺栓处有破裂情况，这可能会导致连接螺栓出现偏差错位，甚至是出现连接处收到剪切应力出现破裂的情况发生，引起汇水管金属直接接地。同时在实际的安装测试过程中，由于测温元器件的故障较为隐蔽，尤其是由于测温元件缺陷所引起的接地故障的排查较为困难，为了准确的确定接地的位置点，可以在测试的过程中采用对汇水管进行加压的方式来综合判定大致位置。

3汇水管绝緣异常的原因和处理措施

通常在实际运行和后期的检修维护过程中，汇水管产生绝缘异常的原因主要有以下几个方面的原因：

1）安装过程与设计工况不符是普遍原因[3]，对于绝缘位置来说，固定位置的螺栓上必须要用绝缘垫片进行补充安装，但是在实际的安全工况中存在使用金属垫片，因此在这样的工况应用背景下，即便是解开接地线，但是汇水管的对地绝缘数值仍为0。

处理措施：参照图纸的图示要求重新安装，并且在固定螺栓的位置上加装有绝缘垫片。

2）接地线断线或航空插头接线错误，对于此种情况，虽然元件箱内接地端子已引入到水摇表屏蔽端口，但由于内部接地线断线或安装时航空插头插针焊接错误，引水管的泄漏电流并未通过接地线端子连接到水摇表屏蔽端口进行屏蔽，致使发电机整体绝缘偏低。

处理措施：试验前参照图纸找出对应接地端子后，对汇水管及接地端子之间用万用表判断连接情况，确保连接可靠。

3）绝缘作用的材料存在老化现象，绝缘材料中采用的主要是聚四氟乙烯，如果其老化，则绝缘的效果会被弱化。

处理措施：更换全新的聚四氟乙烯。

4）线圈的测温元器件安装在汇水管上，因此就有可能造成元器件的底部绝缘上不去，此时的绝缘低的原因主要是由于内部的线路受损，进而造成了金属性的接触。

处理措施：检查测温元件绝缘，更换损坏的测温元件。

5）周边环境空气湿度大，造成绝缘效果不好。

处理措施：采用热风机对汇水管法兰进行吹干处理。

6）法兰面受热节点处绝缘器件损坏。个别汇水管的焊接过程时，需要将法兰面先安装好，然后再从法兰直径上进行管道焊接，这个过程中会容易引起绝缘体的受热损伤。

处理措施：更换受损的绝缘件。

7）绝缘件脏污，法兰螺栓绝缘为绝缘套管和绝缘垫片，当绝缘套管和垫片脏污也会导致绝缘低。

处理措施：拆除绝缘套管和垫片用酒精清洗，测试绝缘合格后回装。

4结语

依据着上述调研内容的测试结果和相关的调研处理方法，本文重点对定子的冷却水回路及其可能出现的问题进行了详细的综合探讨，发电机汇水管的绝缘工作是整个机组正常运行以及人员安全保障的核心所在，具有至关重要的作用，本文的探究内容为横向的一线生产实践提供有效的参考。

参考文献

[1]李胜帅，周青.水氢氢汽轮发电机汇水管绝缘阻值偏低的分析与处理[J].电机技术，2018（06）：47-50.

[2]刘驰程，唐芳轩.汽轮发电机汇水管典型故障分析及对策[J].中国核电，2021，14（02）：217-220.

[3]杨世强，何信林，雷阳，兰昊.发电机汇水管绝缘异常原因分析及处理措施[J].电工技术，2019（21）：144-145+148.