水轮发电机定子绝缘问题分析及处理分析

朱治全

云南大唐国际李仙江流域水电开发有限公司  665000

摘要：电力设备在科技发展的背景下得到了逐步的完善，这给我国电力系统运行的安全性、稳定性提供了极大促进作用。在水轮发电系统中，极为关键的构成就是水轮发电机，其运行效果、状态如何，与整个系统安全系数息息相关。处于长久运行状态的水力发电机，若检修不及时、加上受绝缘老化等因素影响，定子受潮、受损等情况极易出现，最终会导致其绝缘性能逐步降低，而这会给电力系统运行带来极大的威胁。对此，关于定子绝缘问题及其处理方式的探讨十分必要。

关键词：水轮发电机；定子绝缘问题；分析；处理

水轮发电机运行中，为了防范定子绝缘受到影响的问题，必须深入分析其绝缘故障和具体诱因，挖掘根源，之后以此为前提，进行针对性的检测、维修，保证类似故障不再出现的同时，维护发电机及整个电力系统的安稳运行。

一、水轮发电机定子绝缘问题及诱因

（一）潜伏性缺陷

该缺陷指的是设计、制造等方面有所不足，加上出厂质检阶段也没发现，这会导致发电机后面运行有诸多的潜在性、安全性隐患遗留。如以定子工件设计为例，向工厂方面交付设计图且准备加工、制作零件的阶段，可能会受设备和操作等诸多影响因素的制约，导致误差出现，继而影响其精度。这种潜伏的缺陷虽然不会在短时间内发生较显著的异常问题，但在发电机运行年限逐步延长的背景下，受机械摩擦等因素影响，就会降低其绝缘性，绝缘击穿的问题也极易出现。

（二）铁芯硅钢片局部短路

硅钢片是制作定子铁芯的主材，处于转动状态的定子面临的影响因素众多，如高温、电腐蚀等，所以这种制作主材的结构性损坏问题极易出现。而在损坏超出可承受范围的情况下，硅钢片和转子间绝缘外层会脱落，绝缘性能也会由此丧失，最终局部短路的问题会因此而出现。另外，若短路问题出现后，设备停运未能第一时间进行，会进一步加重钢硅片磨损程度。

（三）定子主绝缘受损

机组的定期检查、检修对于其长久、安稳运行有重要保障作用。检修中，通常涉及到的操作包含拆卸及起掉等。与此同时，考虑到水轮机处在复杂的工况下进行作业，所以碰撞、刮擦等情况极易出现，这会损害到定子绕组，且局部的变形问题也会因此产生，导致后续发电机运行方面有质量、安全隐患遗留。尤其是运行时，因电子绕组已经遭受损害，此时受到不正常运行的影响，匝间、相间等短路问题也极易出现。另外，因发电机通常处在潮湿工况中运行，所以定子绝缘受损的情况下，短时的放电问题会产生，这时若有其他金属导体存在于定、转子间，发电机内的短路也会产生，最终影响破坏系统整体的运行。

（四）电力系统短路

该故障出现，加上故障点和发电机之间过近的情况下，可能会损坏定子局部，最终引发绝缘性降低的问题。原因是电力系统短路故障会产生强电弧和电火花，这极大地增加了定子绕组和绝缘材料的温度，容易造成绝缘材料的熔化、炭化、气化等现象，导致定子绝缘击穿。另外，短路电流产生的磁场会引起定子绕组的振动，继而进一步破坏绕组绝缘。长此以往，定子绕组的振动还会导致绕组的机械疲劳和松动，继而影响定子的机械性能。

二、水轮发电机定子绝缘问题的处理措施

（一）做好安全性评价工作

定子的运行维持着水轮发电机的运转，而水轮发电机只有通过长久、持续的运行，才能达到稳定供配电的目的。所以，定子也需要处在长久的运行状态中。而这一长期的运转阶段，破损及腐蚀、老化等不良情况极易出现，这些因素的存在都会引发绝缘故障方面的问题。而要想全方位的消除故障隐患，最关键的举措就是落实好针对性的预防措施。预防措施的具体落实中，不容忽视的一项工作就是定期进行安全性评价，评价涉及的主要内容则是机组通风冷却效果，根据评价结果，即可对定子老化、损坏等情况进行针对性的防范，从而防患于未然。

（二）定期检测其铁芯硅钢片

发电机的运行中，受振动等一些因素的影响，铁芯硅钢片的位移情况极易出现，这种位移的存在会给发电机正常运转带来极大的影响。对此，要注意该硅钢片绝缘性的定期检测。具体检测中，要保障检测的全面性，如定子线棒、表面连接部位等都要涉及到。除此之外，也可进行定子铁芯损耗试验，从而借助这一试验对铁芯运转的情况进行进一步检测，使绝缘事故的出现得到更好防控。

（三）定子绝缘情况的定期检测

利于绝缘事故有效减少的一个关键举措就是定期检测。通过定期检测，以检测所获结果、得到的试验数据等为依据，评价定子绝缘情况，之后在检修机组的阶段，以对应的要求为参照，控制好定、转子等间距，就能在一定程度上防范绝缘事故的出现。发电机的检修中，检修的一个要点就是主绝缘局部强电场气隙，对于对于上述间距的控制十分关键。另外，综合考量哪些因素会造成定子绝缘问题、或者是严重及恶性事故，从而将应急预案规划好，以便绝缘事故出现几率及其影响的进一步降低。

（四）进行电气预防性试验

水轮发电机定子绝缘问题可能导致电气故障和损坏，影响发电机运行和整个电力系统的稳定性和安全性。而进行电气预防性试验，能够及早发现并排除潜在的故障点，提前预防故障的发生，保证发电机的可靠性和运行效率。试验具体实践中，第一，进行绝缘电阻测试。测试定子绝缘电阻，判断绝缘状况的好坏。第二，极化指数测试。测试绝缘材料的极化指数，评估绝缘材料的老化程度，并及时进行维修或更换。第三，谐波分析测试。通过测试定子绕组中的谐波含量，判断是否存在绕组中的故障和损坏；第四，直接电火花测试。通过施加高压脉冲电流，检测是否有放电现象。

（五）其他注意事项

定期检测中，在关注定子绝缘情况时，还要针对性测试定子绕组的绝缘电阻、介质损耗等参数，是检测不留遗漏的同时，以便及时发现绝缘问题。绝缘问题的处理中，绝缘强化也是一种较好的防范措施，它指的是要定期对绝缘材料进行维护、处理，如绝缘涂层的修复和增强等，确保绝缘材料保持在良好状态，维护定子的绝缘性能。处理中也要注意定期的清洗，即定期对水轮发电机进行清洗，清洗中尤其要注意对定子绕组、冷却系统的清洗，为定子运行能够始终处在清洁工作环境中，降低绕组绝缘的污染程度。工作中，一旦发现短路故障，就应及时关闭电源，停止运行，找出故障原因并尽快修复，以避免对定子绝缘造成进一步的损坏。为了进一步增强防护效果，还要完善水轮发电机的防护系统，如过电流保护、过温保护、接地保护等，确保定子绝缘在故障发生时能得到及时的保护，减少定子遭受损坏的风险。

三、水轮发电机定子绝缘问题的防范建议

在防范发电机定子绝缘问题上，建议要采取以下措施：第一，设立定期维护制度。安排专人定期检查、维护发电机定子绝缘状况，及时发现和解决潜在问题。第二，落实清洁保养措施。保持发电机定子清洁干燥，防止灰尘和湿气对绝缘材料的侵害，具体可采用吹扫或真空清洁的方式进行定期保养。第三，实施环境控制。维持发电机运行环境的适宜条件，避免出现过高或过低的温度、湿度和污染物等。第四，规划定期进行绝缘测试的防范。指导有关人员定期进行绝缘电阻测试、极化指数测试等工作，了解绝缘状况的变化，及早排查潜在故障。第五，定期维修和更换。根据绝缘测试结果和实际运行情况，及时进行维修和更换受损的绝缘材料。第六，做好记录。对绝缘测试结果、维修和更换情况等进行记录，以便于追踪定子绝缘问题的发展和解决情况。以上措施的综合应用，可以有效地防控水轮发电机定子绝缘问题，最大限度保证发电机的正常运行和安全性。

结束语：

水轮发电机运行中，不容忽视的一个影响因素就是定子绝缘问题，该问题的形式和诱因多种多样，大多是运行长久运行而出现的老化和破损、腐蚀等所致，所以日常运维方面要将检测、维保等工作贯彻落实，杜绝以上不良情况的出现，严防定子绝缘性能降低的问题，为机组、为系统的安全运行、稳定功能巩固基础。