水轮发电机定子转子绝缘故障原因及预防

汪 伟

（湖北省谷城银隆电业有限公司，湖北 襄阳 441700）

0 引 言

目前，水轮发电机广泛应用于电力系统，表现出了较好的应用效果。分析目前水轮发电机的具体应用，发现其在实践中会出现定子、转子绝缘故障，严重威胁水轮发电机的安全性必须给予解决。

1 水轮发电机定子绝缘故障原因分析

第一，水轮发电机存在潜伏性故障。从目前的实际分析来看，水轮发电机在设计、制造、运输和安装过程中存在较为明显的局部质量问题。虽然有些问题较小，在出厂验收和交接验收中不会产生异常，但是随着水轮发电机运行时间的增加，这种问题会越来越明显，问题部位也易出现绝缘击穿事故，进而造成定子绝缘故障。

第二，铁芯硅钢片存在局部短路的情况。就目前分析来看，水轮发电机铁芯硅钢片存在局部问题，如碰伤、电腐蚀、松动和高温等情况的持续作用会对片间的绝缘造成破坏，进而造成局部短路[1]。依目前的资料来看，铁芯硅钢片发生局部短路时，铁损现象显著，如果不及时处理，铁芯会发生严重烧损，甚至出现定子绝缘击穿事故。

第三，定子主绝缘损坏会引发绝缘故障。水轮发电机定子绕组在机组检修时，因起吊、搬运等工作的碰撞、刮擦，会引发局部变形或者绝缘面受损。虽然在定子主绝缘试验中表现合格，但是问题已经潜伏其中。随着利用时间的延长，潜伏问题会逐渐显现，最终引发事故。总之，定子绝缘损坏是定子绝缘故障的潜在原因，需要对其控制和预防。

第四，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[2]。总之，电力系统的故障问题是导致定子故障的重要原因。因此，要做好线路检修，有效避免发生短路等问题。

2 水轮发电机转子绝缘故障原因分析

现阶段，水轮发电机转子绝缘故障主要由三方面因素导致。第一，发电机运行过程中，碳刷和机组大轴发生持续性摩擦，碳粉在集电环和集电环支架之间的隔离绝缘子上形成堆积，造成通道接地，最终导致绝缘故障。第二，交流电经过整流电路转换为直流电时需要利用励磁系统，如果励磁变低压侧电缆发生破损，接地时会引发电极励磁升压，造成转子回路并产生接地故障。第三，励磁系统的直流回路中存在比较明显的接地故障。该故障主要有三种表现形式：一是整流柜设备和元件绝缘被破坏引发接地故障；二是集电环到转子线圈的励磁输送电缆存在绝缘破损的情况；三是转子磁极在旋转过程中受各种力的作用，发生励磁松动或者绝缘损坏[3]。

3 预防措施分析

第一，基于水轮发电机的运行曲线尽可能规避振动区域，使机组在运行实践中规避各部分所承受的振动力。基于运行曲线还可以有效避免频繁停启水轮发电机组的情况，预防定子铁芯、拉紧螺杆以及线棒等频繁发生热胀冷缩的情况。此外，可以有效规避零部件变形、疲劳以及损伤等问题。

第二，定期评价水轮发电机组的通风冷却效果。基于评价结果全面检测水轮发电机组的通风冷却系统，及时发现和解决系统运行过程中可能出现的问题，为系统的稳定性、可靠性提供保证[4]。

第三，周期性检查发电机定子铁芯硅钢片的位移和变化情况。要定期检查铁芯拉紧螺杆的拉紧力和绝缘情况，通过检查确定潜在问题并及时诊断和改进，全面控制定子、转子绝缘现象。

第四，通过测温，定期检查定子线棒、端部、连接母线、铁芯和电缆等。如果发现发热的情况，需要明确分析发热点的发热原因，采取处理措施并进行安全性评价。

第五，清扫、检查和试验引发水轮发电机定子、转子短路的各种故障因素，有效防止有关线路发生短路故障。另外，要清扫和检查转子集电环和碳刷的绝缘隔离部分。

4 结 论

综上所述，水轮发电机目前在电力系统中占据重要地位，并发挥显著效果。但是，其在实践中存在的定子、转子故障严重影响了电力系统的稳定性和可靠性。深入分析定子、转子产生绝缘故障的原因，并基于具体原因制订有效的预防策略，可以为水轮发电机的稳定、可靠性运行提供保障，从而提升水轮发电机的价值。