水轮发电机转子绝缘下降原因分析及处理

发布时间：2020-09-22

　　摘要：目前，水轮发电机转子由于自身原因和外界原因经常会导致其绝缘性降低，从而使得水轮发电机组频繁性的被迫停止运转，不利于水电站发电效率的提高，对于正常的发电过程产生了不必要的影响。所以本文将主要围绕水轮发电机转子绝缘下降原因分析及处理为中心展开论述，并结合实际情况给出一些合理化的建议。

　　关键词：水轮发电机组;下降原因;分析;处理

　　引言：水轮发电机转子的主要作用是将机械能转换为电能，它是由转轴、支架、磁极以及集电装置等几个部分组成的，主要工作原理是利用转轴切割磁场产生电流，继而通过集电装置将电能进行储存的模式。水轮发电机转子的绝缘性一旦下降就会使发电机组被迫停转，从而影响发电效率。所以对其进行处理措施的研究就显得意义重大，必须引起有关人员的注意。

　　一、水轮发电机转子绝缘下降的危害分析

　　在水轮发电机转子的绝缘性下降之后，会使得部分电流通过转子，导致转子线圈绝缘损坏，损坏的位置会和转子铁芯相碰。因为水轮发电机的转子铁芯是和大地相连接的，所以转子线圈和铁芯相碰在本质上就是和大地进行连接，即传统意义上的“转子接地”，构成了一点接地的现象。由于目前转子线圈的正负极都和大地之间采取了绝缘的处理，所以这种现象并不会导致闭合回路的出现。但是一旦在正极已经接通大地的前提之下，再发生线圈相应负极接地的现象，就会构成闭合回路，产生电阻极小的电路，会导致短路现象的发生，容易造成线圈产生热量过多，从而造成火灾的发生，对于发电站的安全运行产生了极大的威胁。

　　二、水轮发电机转子绝缘下降原因分析

　　(一)集电环的大装修拆

　　由于水轮发电机的集电环表面容易出现烧痕以及麻点，影响了集电环的工作效率，所以每隔一段时间就需要进行大修拆装，在拆装的过程中容易造成集电环的圆周调动量较大，从而造成碳刷磨损过快的问题出现，极易使得水轮发电机转子的绝缘性下降。

　　隔离绝缘圈由一次冲压成型式更换为环氧树脂板加工式

　　为了提高隔离绝缘圈的机械强度和介电性能，增强其耐油性和耐腐蚀性，通常会将原一次冲压成型的隔离绝缘圈更换为环氧树脂板加工隔离绝缘圈，但是由于环氧树脂板加工隔离绝缘圈的表面较为粗糙，容易造成碳粉的大量附着，从而使得水轮发电机转子绝缘性下降。

　　上导轴承油罩间隙飘出油雾

　　在水轮发电机上导轴承油罩间隙中由于密闭性不强会导致飘出油雾的现象发生，由于油雾的自身电学性质，使得一定数量的油雾和碳粉附着在发电机集电环隔离绝缘圈表面， 造成绝缘性大大下降，从而对发电站的正常运转产生不利影响。

　　集电环光洁度较差

　　由于集电环表面受到环境的影响从而产生被腐蚀的现象，容易造成其表面光洁度较差的问题，对于碳刷和集电环的表面产生了较大的摩擦力，从而容易造成碳刷的损坏，最终使得水轮发电机转子的绝缘性出现下降。

　　碳刷数量少且材质较差

　　部分水轮发电机的碳刷数量较少并且石墨材质较差，集电环容易产生跳火不能够把电能有效的传输给发电机转子线圈，从而使得水轮发电机转子的绝缘性有所下降，容易造成安全事故的发生。

　　三、水轮发电机转子绝缘下降的处理措施分析

　　(一)采取集电环返厂加工的方法加厚隔离绝缘圈

　　为了解决由于集电环的大修拆装造成的碳刷磨损过快的问题，应该将集电环进行返厂加工处理，减小圆周跳动量，从而减少碳刷的日常磨损。并且将集电环正负极间的隔离绝缘圈在原基础上加厚4毫米，提高绝缘水平，促进水轮发电机转子绝缘下降问题的解决。

　　期刊推荐：《华电技术》(月刊)创刊于1979年，由国电郑州机械设计研究所主办。本刊的宗旨是立足电力行业，鼓励科技创新，面向实际应用，跟踪并介绍国际电力技术前沿信息，促进新技术、新产品的研发和推广应用，为电力工程技术人员与国内外专家和学者架构相互交流、相互学习的渠道及纽带，为提高我国电力装备水平、促进电力技术进步服务。主要面向电力行业的管理部门、设计院、科研所、发电厂、制造厂、电建单位、水电站及相关高等院校发行。

　　采取表面刷用绝缘漆的方式加强环氧树脂绝缘隔离圈的光滑度

　　由于环氧树脂板加工的绝缘隔离圈表面的光滑度较差，容易附着碳粉导致水轮发电机转子绝缘下降的问题。对此，应该采取在环氧树脂板绝缘隔离圈的表面刷用绝缘漆的方式，来提高其表面的光滑度，如将F级防电晕漆均匀刷在环氧树脂板隔离圈的表面，之后再使之静置一小时，令其自然风干得到一层固化绝缘膜，能够有效地加强环氧树脂板隔离圈表面的光滑度，对于减少水轮发电机转子绝缘下降的现象具有重要意义。

　　采取上导油盆罩上加装羊毛毡的方法进行油雾阻拦

　　由于上导轴承油罩间隙飘出油雾会导致水轮发电机转子绝缘下降的问题，所以应该采取科学合理的方法阻断油雾的飘出，对此，应该采取具有良好吸收油雾性能的天然羊毛毡覆盖在上导油盆间隙的方式，阻止油雾的飘出。避免油雾与碳粉结合后附着在集电环及绝缘隔离圈表面，这样能够有效的减少转子绝缘性下降的现象，从而提高发电机运行可靠性。

　　提高集电环表面光洁度

　　为了减少碳刷和集电环表面的摩擦力，从而减少碳刷的日常磨损，应该提高集电环表面的光洁度，对此，应该采用脉冲激光的方式对集电环的表面进行清洁处理，在清理的过程中，应该将纳米级别的脉冲激光对集电环的表面进行均匀分散式的射出，并控制脉冲激光的作用时间保持在半小时左右，既可以充分提高集电环表面的光洁度，又能够保证脉冲激光不会对集电环内部电路产生影响，起到一举两得的效果，从而有效地解决水轮发电机转子绝缘下降的问题。

　　更换碳刷及弹簧

　　由于水轮发电机的碳刷应具有良好的导电性和抗磨性，应根据实际运行情况选用硬度适中且抗磨性好的碳刷，更换时应打磨确保与集电环充分接触，应该结合实际使用情况及时地更换碳刷以及弹簧，保证碳刷弹簧压力均衡。在平时也要注意发电机的运转声音是否存在异常，是否出现“隆隆”的声音，如果出现则应该及时地更换碳刷和弹簧，并定期对集电环进行吹扫，防止由于碳刷和集电环之间的碳粉堆积出现的转子绝缘性下降的问题。

　　总结：综上所述，为了解决水轮发电机转子绝缘下降的问题，更好的促进发电站发电效率的提高，应该利用加厚隔离绝缘圈、提高环氧树脂板隔离线圈的光滑度、进行上导轴承油罩间隙油雾阻拦、提高集电环表面光洁度以及更换碳刷及弹簧的方式，采取切实可行的办法，促进水轮发电机转子绝缘性下降问题的解决，促进发电站的长远稳定发展。——论文作者：李兴