水輪發(fā)電機(jī)受潮后短路干燥關(guān)鍵技術(shù)問題

王桂嶺，王雨川

（1.水利部海委引灤工程管理局，河北 遷西 064309；2.中水北方勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，天津 300222）

水輪發(fā)電機(jī)一般安裝運(yùn)行在山區(qū)，夏季環(huán)境空氣濕度較大，發(fā)電機(jī)定轉(zhuǎn)子線圈容易受潮使絕緣水平下降，甚至絕緣降低到發(fā)電機(jī)不能正常運(yùn)行的程度，這時(shí)就急需對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行絕緣恢復(fù)，恢復(fù)定子絕緣水平比較好的辦法就是短路干燥。短路干燥是把發(fā)電機(jī)出口用短路線短接，然后進(jìn)行手動(dòng)開機(jī)給發(fā)電機(jī)加少量的勵(lì)磁電流，使發(fā)電機(jī)定子繞組感應(yīng)出一定數(shù)量電流，定子繞組在機(jī)端電壓為零的情況下有一定的電流通過，使定子繞組產(chǎn)生電阻損耗而發(fā)熱，繞組溫度逐漸上升，溫度上升到一定程度就會(huì)將定子絕緣材料從潮濕空氣中吸收的水分逐漸蒸發(fā)出來，從而達(dá)到定子繞組逐漸干燥，絕緣水平逐漸恢復(fù)的目的。若發(fā)電機(jī)受到洪水浸泡也可以在進(jìn)行清理后使用短路干燥的辦法恢復(fù)發(fā)電機(jī)的絕緣。

1 發(fā)電機(jī)定子絕緣下降后的幾種解決辦法

發(fā)電機(jī)絕緣下降的層次不同采取的解決辦法也不同，如果絕緣只是稍微下降到合格水平以下可以采取機(jī)組空轉(zhuǎn)的辦法來達(dá)到使機(jī)組潮氣溢出絕緣恢復(fù)的目的。即機(jī)組不加勵(lì)磁空轉(zhuǎn)，在機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中空氣流動(dòng)使得附著在定子線圈上的水汽逐漸散失，達(dá)到絕緣恢復(fù)的目的。

當(dāng)定子絕緣嚴(yán)重下降時(shí)不允許用機(jī)組空載運(yùn)行來蒸發(fā)水分提高定子的絕緣水平。因?yàn)榭蛰d運(yùn)行時(shí)發(fā)電機(jī)定子線圈是在額度電壓附近運(yùn)行，存在因?yàn)榻^緣降低太多定子線圈發(fā)生短路燒毀的危險(xiǎn)。此時(shí)需用短路干燥法恢復(fù)發(fā)電機(jī)定子線圈絕緣水平。

2 短路干燥提高發(fā)電機(jī)定子線圈絕緣的原理

短路干燥就是將發(fā)電機(jī)出口用短路線短接，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器放在“手動(dòng)”運(yùn)行位置，手動(dòng)逐漸增加發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，在定子中感應(yīng)出一部分定子電流。此時(shí)定子由于有短路線的存在使得發(fā)電機(jī)出口定子線圈的電壓為零，不會(huì)對(duì)絕緣不合格的定子線圈產(chǎn)生不利影響，定子電流會(huì)在定子線圈中產(chǎn)生電阻損耗發(fā)熱，溫度逐漸升高，線圈中的水分逐漸被蒸發(fā)出來，運(yùn)行幾個(gè)小時(shí)后定子線圈就達(dá)到了干燥的效果，干燥后線圈絕緣能恢復(fù)到合格水平。

3 如何避免發(fā)電機(jī)絕緣下降現(xiàn)象的出現(xiàn)

首先要保持發(fā)電機(jī)周圍的環(huán)境通風(fēng)良好，環(huán)境盡量干燥，避免冷卻水管路和冷卻器漏水現(xiàn)象的出現(xiàn)，基坑排水保持暢通，一旦出現(xiàn)漏水現(xiàn)象能夠馬上將漏水排出而不會(huì)出現(xiàn)基坑存水的可能。

如果發(fā)電機(jī)的環(huán)境通風(fēng)不好，空間比較封閉，可以考慮在發(fā)電機(jī)風(fēng)洞內(nèi)安裝去濕機(jī)，把封閉空間潮濕空氣中的水分用去濕機(jī)收集并排出，使發(fā)電機(jī)周圍環(huán)境相對(duì)干燥，絕緣不會(huì)下降到不合格的程度。

其次是機(jī)組停止運(yùn)行一段時(shí)間后要定期進(jìn)行發(fā)電機(jī)空轉(zhuǎn)運(yùn)行或空載運(yùn)行一段時(shí)間。利用發(fā)電機(jī)空轉(zhuǎn)或者空載運(yùn)行中產(chǎn)生的熱量將發(fā)電機(jī)定轉(zhuǎn)子線圈上的水分蒸發(fā)，使發(fā)電機(jī)的絕緣保持在合格水平。

如果是比較老的發(fā)電機(jī)組，絕緣老化嚴(yán)重造成發(fā)電機(jī)容易因受潮而絕緣下降。就需要對(duì)發(fā)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子絕緣進(jìn)行絕緣更新，將絕緣材料更換為更高絕緣等級(jí)的絕緣材料，使得發(fā)電機(jī)不容易因?yàn)榄h(huán)境空氣潮濕而造成絕緣下降。

4 絕緣下降時(shí)短路干燥需要具備的條件

（1）要有備用的廠用變壓器作為發(fā)電機(jī)的臨時(shí)勵(lì)磁電源，因?yàn)榘l(fā)電機(jī)不能正常運(yùn)行時(shí)，接于發(fā)電機(jī)出口的勵(lì)磁變壓器也沒有能量來源，進(jìn)行短路干燥時(shí)要用備用廠用變壓器為勵(lì)磁變壓器供電。

（2）發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器要有“手動(dòng)”運(yùn)行方式，在“手動(dòng)”運(yùn)行方式下人為操作勵(lì)磁系統(tǒng)可控硅的控制角，控制勵(lì)磁電流，現(xiàn)在的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器基本都具備這個(gè)功能。

（3）發(fā)電機(jī)出口有連接短路線的位置，一般發(fā)電機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)預(yù)留連接端口或短路用的專用刀閘。

5 短路干燥時(shí)需要注意的關(guān)鍵技術(shù)問題

（1）潘家口水電站1號(hào)機(jī)的勵(lì)磁方式為可控硅自復(fù)勵(lì)系統(tǒng)，勵(lì)磁系統(tǒng)的整流變壓器接于發(fā)電機(jī)出口開關(guān)內(nèi)側(cè)，在機(jī)組短路干燥時(shí)發(fā)電機(jī)出口電壓為零，勵(lì)磁用整流變壓器沒有正常的電源供給，這時(shí)需要用備用廠用變壓器臨時(shí)供給整流變壓器交流電來為勵(lì)磁系統(tǒng)可控硅提供整流電源。

供勵(lì)磁用的備用廠用變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)要斷開。對(duì)于三相四線制的廠用電而言，低壓側(cè)中性點(diǎn)是直接接地的，如果不打開低壓側(cè)的接地點(diǎn)，在開機(jī)進(jìn)行短路干燥運(yùn)行時(shí)這個(gè)接地點(diǎn)通過勵(lì)磁用可控硅接入到了發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子回路，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)就會(huì)動(dòng)作發(fā)出信號(hào)，如果此時(shí)再發(fā)生另外一點(diǎn)接地實(shí)際上就相當(dāng)于發(fā)生了轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地，即發(fā)生了轉(zhuǎn)子線圈短路，會(huì)燒毀發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子線圈。

（2）勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的可控硅控制角的操作需要熟悉勵(lì)磁系統(tǒng)的專業(yè)人員來操作，否則容易引起安全問題，這是短路干燥的關(guān)鍵點(diǎn)。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器要進(jìn)入“檢修”模式，運(yùn)行在“恒控制角”方式，開始在α=120°，這時(shí)勵(lì)磁電流為零，定子電流為零。在勵(lì)磁調(diào)節(jié)器上“手動(dòng)”操作逐漸減小可控硅的控制角就是逐漸增大功率柜的可控硅輸出的勵(lì)磁電流到轉(zhuǎn)子線圈，定子線圈中感應(yīng)出的電流也逐漸變大，線圈中產(chǎn)生的熱量逐漸增加，線圈的溫度逐漸增高，線圈中的水分就逐漸被蒸發(fā)出來。

（3）短路干燥開始后初期電流要小，開始運(yùn)行時(shí)要勤檢查短路接線和連接處的溫度，檢查提供臨時(shí)勵(lì)磁電源的臨時(shí)電纜的溫度，以免因?yàn)榕R時(shí)接線虛接引起發(fā)熱造成設(shè)備損壞。

（4）短路干燥初期發(fā)電機(jī)的通風(fēng)口要打開，發(fā)電機(jī)定子發(fā)熱后蒸發(fā)出來的水分就會(huì)順利通過通風(fēng)口排出發(fā)電機(jī)風(fēng)洞這個(gè)封閉空間。當(dāng)在較小的電流運(yùn)行一段時(shí)間各處正常后逐漸增加勵(lì)磁電流，定子電流就會(huì)增加，一般控制不超過額度電流的80%，發(fā)熱逐漸增多，水分逐漸蒸發(fā)出來。當(dāng)水分蒸發(fā)差不多時(shí)就要關(guān)閉通風(fēng)口將發(fā)電機(jī)重新封閉起來，防止潮氣的侵入，一般短路干燥4 h后測(cè)量絕緣，視絕緣恢復(fù)情況決定短路干燥的具體時(shí)間。

（5）發(fā)電機(jī)啟動(dòng)前要關(guān)閉發(fā)電機(jī)空氣冷卻器的進(jìn)水閥門，停止對(duì)發(fā)電機(jī)風(fēng)洞內(nèi)的空氣進(jìn)行冷卻，使定子在產(chǎn)生足夠熱量后溫度盡快提升，盡快把線圈中的水分蒸發(fā)出來。

（6）短路干燥是手動(dòng)開機(jī)，需要事先手動(dòng)啟動(dòng)勵(lì)磁功率柜的冷卻風(fēng)機(jī)，對(duì)功率柜進(jìn)行正常冷卻，以免發(fā)生功率柜的可控硅燒毀事故。

（7）短路干燥過程中各個(gè)關(guān)鍵部位要派人值守，一旦有異常情況隨時(shí)進(jìn)行滅磁，保護(hù)設(shè)備的安全。

6 結(jié)語

通過潘家口水電站1號(hào)機(jī)組的短路干燥實(shí)踐，總結(jié)出以上幾條需要注意的關(guān)鍵技術(shù)問題，希望兄弟單位在需要短路干燥時(shí)注意這些細(xì)節(jié)，順利地解決因潮濕造成的絕緣下降安全隱患。