水轮发电机受潮后短路干燥关键技术问题

题

摘要：近年来，我国对水轮发电机的应用越来越广泛。水轮发电机一般都安装运行在山区，夏季因潮湿空气或者洪水的影响易受潮，发电机受潮后绝缘下降，有时会降低到发电机不允许运行的程度，这时需要想办法先恢复发电机的绝缘才能恢复正常发电运行。本文首先分析了短路干燥法的原理，其次探讨了绝缘下降时短路干燥需要具备的条件，然后就发电机下导轴承瓦温异常的原因进行研究，最后论述了短路干燥时需要注意的关键技术问题进行研究，以供参考。

关键词：水轮发电机；受潮；短路干燥；关键技术 引言

由于结构原因，存在通风冷却效果差、下导轴承瓦温异常、定子铁芯安全隐患、下导油槽油雾过大，机组低频振动、噪声过大等问题。水轮机主轴上布置一导径向轴承，推力轴承一般也布置在这导轴承的同一只油箱中，称为水导径向推力轴承，飞轮夹装在水轮机法兰盘与发电机法兰盘中间，水轮机主轴联轴器、发电机主轴联轴器和飞轮采用刚性连接。

1短路干燥法的原理

发电机受潮，绝缘电阻为零，定子不受潮选用电压，否则会对定子绝缘造成严重损坏后果。短路干燥法是基于发电机定子三相短路的电能当机组在转子内以额定转速运行时，压力为零特性上通道利用单元本身产生具有可调直流电流的旋转磁场发电机的原理是电磁感应在定子上产生三相正弦交叉电流，反过来在铁芯和定子线圈上产生铁损耗和铜并利用铁损和铜损产生的热量来提高发电机的温度高，达到干燥转子绝缘的目的。

2绝缘下降时短路干燥需要具备的条件

(1)有必要有备用的工厂变压器作为发电机的临时励磁电源，因为当发电机不能正常运行时，连接到发电机出口的励磁变压器也没有能源，短路干燥时，应使用备用厂用变压器为励磁变压器供电。(2)发电机励磁调节器应采用“手动”操作方式。在“手动”操作模式下，励磁系统晶闸管控制角应手动操作，以控制励磁电流。电流励磁调节器基本具有此功能。(3)发电机出口有连接短线路的位置，一般发电机系统设计将预留连接端口或专用开关用于短路。

3发电机下导轴承瓦温异常的原因分析

下导轴承瓦温偏高的原因有二：一是下导轴承油槽内油循环不畅，下导轴承瓦因机组旋转产生的热量与油流没有形成完全交换；二是下导轴承与推力轴承共用油槽，下导轴瓦运行油位不高。电站在保持原下导轴承基础结构不变的前提下，2014年对发电机下导轴承进行技术改造，通过改造在一定程度上改善了下导轴承的温升，但并没有改变下导轴承的基础结构，难以有效地解决下导轴承存在的根本问题，下导轴承油循环不畅通的问题没有彻底得到解决，下导轴承温度异常的问题依然存在。另外，受推力下导组合轴承结构的限制，油位超过正常油位时，有可能发生下导油槽甩油，因此，难以通过提高油位来解决下导轴承的散热问题。下导轴承改造为强迫自注油导轴瓦，下导轴承下方的间隙式密封环改造为安装接触式密封环，机组长期运转，摆度大的方向接触式密封环存在磨损或变形，接触式密封环无法起到接触密封效果，造成下导轴承油箱漏油通道存在，导致下导油箱内油位偏低，润滑散热效果差。

4短路干燥时需要注意的关键技术问题 4.1提高运行功率因数

在发电运行中，提高机组运行功率因数，使转子电流不超过允许值，这是最为简单、有效的控制转子绕组温升不超过规定值的方法。但是，这样就直接降低了机组提供无功功率的能力，降低了机组和电网的稳定性，无法满足电网对无功、电压调整的要求。

4.2推力及下导轴承油雾逸出问题的原因分析

初步分析油雾是通过油槽盖及油挡处逸出，逸出原因为经过多年运行，油挡与推力头之间密封有所磨损，导致油挡与推力头之间存在间隙。同时，由于油槽内油路循环不畅，导致油位过高，加剧了油雾逸出的情况。

4.3短路干燥的操作

(1)发电机出口三相短路排短接，发电机尾部短接接地。接地为保护地，可防止意外触电或机组绝缘意外击穿。焊机输出的正负极与发电机励磁电缆相连。注意，应包括分流，否则不能监测励磁电流。(2)当机组机械部分和调速器满足启动条件时，将机组调至空载转速，保持空转1h，检查各轴承温度是否正常。(3)检查焊机的电流开关在最低位置,打开焊机的电源,加入励磁电流,监测定子安培计和励磁电流表的同时,注意手不能离开调节旋钮,如果有任何异常,立即切断励磁电流。发电机短路干燥应分阶段进行，各阶段应按定子电流的25%、50%、75%、100%设定。每个阶段应运行约2h，直到干燥。(4)干燥时定子温度不超过85℃。

4.4短路干燥初期发电机的通风口要打开

当发电机定子加热时，水通过通风口蒸发出发电机风洞。当小电流运行一段时间到处正常逐渐增大励磁电流时，定子电流也会增大，一般控制不超过80%的电流量，加热逐渐增大，水分逐渐蒸发出来。当水分蒸发量大致相同时，有必要关闭排气口，重新密封发电机，防止湿气侵入。一般在短路干燥4h后测量绝缘，短路干燥的具体时间由绝缘的恢复情况决定。

4.5增加励磁绕组匝数

按照增加发电机转子绕组匝数去实施，将有效降低发电机转子温升，提高发电机组及电力系统的静态稳定性，提高水电站的无功电压调节能力。增加一匝励磁绕组的情况下，新增加的绕组铜排必须选用与原来相同的材质、规格相同的导体材料，这就势必会增大磁轭的厚度，根据现场测量计算，转子线圈增加一匝需要的空间约8.5ｍｍ。若还选用绝缘厚度为0.4ｍｍ的环氧酚醛树脂绝缘，则将直接导致转子与定子之间气隙减小，发电机转子温升得不到有效控制。按照每匝两面绝缘来算，减小8.16ｍｍ，磁极的绝缘法兰和绝缘垫板改造升级后，其厚度也稍有减小。由此可见，采用此种材料和工艺，发电机组转子磁极虽然增加一匝，

但磁极空间尺寸实际减少了0.34ｍｍ。而且，转子绝缘厚度的减小也有利于转子整体散热。综上所述，增加励磁绕组匝数从而提高机组励磁能力的方法可行。

5短路干燥的注意事项

(1)短路排的分段应根据发电机的额定电流考虑。一般可以制作与发电机相同规格的母线。与母线连接时，应保证良好接触，防止热量燃烧。具有专用短路开关的发电机，使用该开关可直接短路，无需再进行一次短路母线。干燥前短路开关投入运行后，应切断运行电源，并挂好“请勿关闭，有人工作”的标牌。(2)注意关掉空气冷却器的冷却水的单位,切断内部水冷发电机冷却水,打开几个通风的洞的上盖发生器根据情况,并注意不要把单位除了空气冷却器的冷却水的错误。(3)发电机开关和开关应断开，励磁开关处于开合位置，断开励磁输出电缆，发电机中性点应短路接地。(4)短路干燥时，应有人员值班，发电机旁边应备有干燥灭火器或二氧化碳灭火器，以备紧急使用;每小时检查并记录发电机温度、短路电流和励磁电流。

结语

综上所述，通过对发电机技术改造方案的对比分析，结合发电机目前存在的问题及实际运行情况，局部修复改造效果有限，无法根本性地解决发电机存在的问题，因此建议采用发电机整体改造方案。

参考文献

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