曾作朋

【摘 要】2008年至2012年，湖南湘江近尾洲水電站、大源渡水電站及湖南資江馬跡塘水電站的貫流式發(fā)電機(jī)組陸續(xù)出現(xiàn)轉(zhuǎn)子絕緣過(guò)低的一個(gè)現(xiàn)象。因當(dāng)時(shí)承接這些機(jī)組的檢修任務(wù)，針對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行了深入的調(diào)查研究、原因分析、并綜合現(xiàn)有的處理技術(shù)后采用了一種絕緣清洗劑對(duì)轉(zhuǎn)子磁極進(jìn)行清洗的新工藝與新方法并結(jié)合機(jī)組碳刷室碳粉排出裝置的改造，處理后效果良好。

【關(guān)鍵詞】貫流式；發(fā)電機(jī)；轉(zhuǎn)子；磁極；絕緣；新工藝；新方法

一、前言

近尾洲水電站位于湘江中游，地處衡南、常寧、祁東、祁陽(yáng)四縣交界處，距衡陽(yáng)市公路75公里，安裝有三臺(tái)由奧地利制造的燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組，單機(jī)容量為21.06MW， 總裝機(jī)容量63.18 MW， 設(shè)計(jì)年發(fā)電量2.92億千瓦時(shí)。

大源渡水電站位于湘江下游的衡陽(yáng)市衡東縣、衡山縣分界處，安裝由奧地利制造的燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組4臺(tái)，單機(jī)容量30MW燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量120MW，多年平均年發(fā)電量5.85億kWh。

馬跡塘水電站位于湖南省資水干流下游桃江縣馬跡塘鎮(zhèn)尹家灣組，上游距拓溪水電站86km，下游距桃江縣城43km。水電站裝有3臺(tái)燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組，單機(jī)容量1.85萬(wàn)kW，總裝機(jī)容量5.55萬(wàn)kW，年發(fā)電2.78億千瓦時(shí)。

2008年至2012年之間湖南湘江近尾洲水電站、大源渡水電站及湖南資江馬跡塘水電站的貫流式發(fā)電機(jī)組陸續(xù)出現(xiàn)轉(zhuǎn)子絕緣降低的現(xiàn)象。

以下以近尾洲水電站#1機(jī)組為例進(jìn)行介紹。

二、現(xiàn)象描述

2008年年中開(kāi)始近尾洲水電站#1發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子絕緣呈現(xiàn)逐月大幅下降態(tài)勢(shì)、到2009年年初，轉(zhuǎn)子整體絕緣已下降至0.2-0.3兆歐之間（2008年06月-2009年02月轉(zhuǎn)子絕緣數(shù)據(jù)見(jiàn)表1），嚴(yán)重影響了機(jī)組穩(wěn)定可靠運(yùn)行。

三、原因分析

2009年2月12日在進(jìn)行機(jī)組維保中發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子絕緣僅為0.2兆歐，對(duì)滑環(huán)、磁極引線絕緣支撐等部進(jìn)行清掃并拆開(kāi)磁極引線對(duì)引線、滑環(huán)、轉(zhuǎn)子磁極分別進(jìn)行了絕緣檢測(cè)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)引線、滑環(huán)絕緣均大于200 兆歐，而轉(zhuǎn)子磁極仍然為0.2 兆歐；接著對(duì)磁極進(jìn)行了全面的清掃，并投入加熱器一晚后絕緣僅上升為0.3 兆歐，在22日晚機(jī)組停機(jī)后再次檢測(cè)絕緣結(jié)果為0.3-0.4 兆歐，23日上午復(fù)測(cè)還是沒(méi)有變化。23-25日對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行升流烘潮，定子電流控制在額定1250A，機(jī)組運(yùn)行10小時(shí)，停機(jī)檢測(cè)轉(zhuǎn)子絕緣為0.5兆歐；轉(zhuǎn)子經(jīng)烘潮絕緣達(dá)到投運(yùn)標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)組開(kāi)機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行。但隨后一周在機(jī)組停機(jī)狀態(tài)下對(duì)其進(jìn)行絕緣監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)子絕緣再次降至0.2-0.3 兆歐之間。

后在2009年03月的機(jī)組檢修中，轉(zhuǎn)子處理前進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，轉(zhuǎn)子絕緣已不到0.1兆歐，低于40 兆歐的多達(dá)50多個(gè)。（按照相關(guān)規(guī)程的要求發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子絕緣不應(yīng)小于0.5 兆歐，轉(zhuǎn)子有80個(gè)磁極，按理論折算到單個(gè)磁極應(yīng)高于40 兆歐。）轉(zhuǎn)子整體、單個(gè)磁極絕緣數(shù)據(jù)分析：絕緣低的磁極位置分布零散，沒(méi)有任何規(guī)律性，且數(shù)量多達(dá)2/3。

針對(duì)此問(wèn)題的設(shè)備狀況、處理的過(guò)程、采集的數(shù)據(jù)，進(jìn)行了深入的研究與原因分析。并綜合：機(jī)組在2004年的一次常規(guī)檢修中發(fā)現(xiàn)機(jī)組內(nèi)軸承滲油嚴(yán)重，當(dāng)時(shí)機(jī)組轉(zhuǎn)子與定子表面全是透平油，定子底部甚至還有大量的積油，當(dāng)年在處理軸承滲油的缺陷后對(duì)定、轉(zhuǎn)子上的積油進(jìn)行了清理，但由于貫流式機(jī)組的特殊性，積油很難徹底清掃干凈，很多油仍然殘留在轉(zhuǎn)子、定子的中間部位，無(wú)法清除。此后幾年每次檢修中仍然還會(huì)發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子端部有油滴現(xiàn)象，并且整個(gè)機(jī)組內(nèi)均有霧狀透平油。另機(jī)組碳粉吸塵器效果不是很好，造成很多碳粉進(jìn)入發(fā)電機(jī)內(nèi)部無(wú)法排出，與殘存的透平油結(jié)合形成一種碳泥狀附著在轉(zhuǎn)子的表面，與此同時(shí)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子絕緣也呈現(xiàn)逐年下降的趨勢(shì)。我們分析造成機(jī)組轉(zhuǎn)子絕緣不合格的原因是：1）2004年滲油后的殘存油在機(jī)組長(zhǎng)期運(yùn)行中逐步滲入部分磁極內(nèi)部并與一些導(dǎo)電的粉塵附著在一起形成一種類似導(dǎo)電泥狀的物質(zhì)。加上潮氣（湖南天氣潮濕，潮氣在貫流式機(jī)組內(nèi)很難排出、特別是春秋河水水溫與氣溫差別大的情況下）。是造成部分磁極絕緣快速下降的主要原因。2）機(jī)組碳粉吸塵器效果不是很好，在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，碳刷產(chǎn)生的碳粉一部分沒(méi)有被碳刷室的過(guò)濾器過(guò)濾掉，飄到燈泡頭的空氣中，通過(guò)空氣流動(dòng)帶到轉(zhuǎn)子上，造成轉(zhuǎn)子積塵過(guò)多，是造成部分磁極絕緣快速下降的次要原因。

四、處理方法及過(guò)程

（一）用絕緣清洗劑對(duì)轉(zhuǎn)子磁極進(jìn)行清洗

1.作業(yè)前準(zhǔn)備

（1）測(cè)量機(jī)轉(zhuǎn)子單個(gè)磁極絕緣電阻，并做好記錄，掌握每個(gè)磁極的絕緣情況，以便在全部沖洗時(shí)有針對(duì)性的重點(diǎn)清洗和檢測(cè)。

（2）將清洗劑和空壓機(jī)等在備用檢修水泵電機(jī)上試沖洗正常后，在絕緣相對(duì)較低的磁極上進(jìn)行沖洗，并檢查沖洗的效果，單個(gè)磁極絕緣不低于40兆歐，則沖洗合格。

（3）轉(zhuǎn)子磁極整體沖洗前對(duì)所有清洗用的工器具進(jìn)行檢查，檢查空壓機(jī)、干燥筒、噴槍和氣管都正?？捎?，滿足實(shí)際條件，并將氣管用經(jīng)干燥筒干燥后的壓縮空氣進(jìn)行沖洗，使氣管內(nèi)無(wú)雜質(zhì)和水分，清洗后將氣管兩端用干凈的白布封閉裹好待用。

（4）所有參加沖洗的工作人員熟悉沖洗方法和空壓機(jī)操作維護(hù)。

（5）將空壓機(jī)和氣管、干燥筒及臨時(shí)電源安裝在流道蓋板處；連接兩把噴槍，氣管長(zhǎng)度至燈泡頭內(nèi)的下風(fēng)洞；清洗劑置于六道蓋板處待用，數(shù)量按照3個(gè)磁極一桶備料。

（6）在燈泡體安裝臨時(shí)電源，打開(kāi)在3處燈泡體通往燈泡頭的人孔門蓋板，并在2處人孔門口安裝兩臺(tái)通風(fēng)機(jī)，對(duì)燈泡頭進(jìn)行抽風(fēng)。

2.處理?xiàng)l件

為防止轉(zhuǎn)子在溫度較高的條件下清洗：清洗作業(yè)時(shí)間應(yīng)選擇在機(jī)組停運(yùn)三天后，轉(zhuǎn)子溫度與環(huán)溫一致。流道內(nèi)具備人工盤(pán)車、上下風(fēng)洞的引風(fēng)板已全部拆除、燈泡體已安裝兩臺(tái)臨時(shí)抽風(fēng)機(jī)的條件下進(jìn)行。

3.清洗程序和步驟

（1）現(xiàn)場(chǎng)布置安全措施，工器具準(zhǔn)備就位，空壓機(jī)置于流道蓋板處。

（2）進(jìn)行清洗前的發(fā)電機(jī)定子繞組的絕緣、吸收比、極化指數(shù)檢測(cè)，轉(zhuǎn)子的直流電阻檢測(cè)，并做好記錄。

（3）拆除上下風(fēng)洞的引風(fēng)板。

（4）按照每次清洗4個(gè)磁極為一組，將須進(jìn)行所需清洗的一組磁極連接片拆開(kāi)，搖測(cè)該組磁極整體絕緣并記錄；再拆除單個(gè)磁極引線連接板，對(duì)照清洗前的單個(gè)磁極的絕緣記錄進(jìn)行再次搖測(cè)對(duì)比，確定單個(gè)磁極的絕緣和需要重點(diǎn)檢查和清洗的磁極對(duì)象。

（5）定轉(zhuǎn)子之間的間隙用干凈干燥的塑料薄膜鋪墊，長(zhǎng)度應(yīng)在8至10個(gè)磁極之間（施工人員在施工過(guò)程中活動(dòng)的地方都要用布進(jìn)行鋪設(shè)，防止活動(dòng)時(shí)損壞定子線棒）。

（6）接空壓機(jī)、干燥筒和噴槍氣管及清洗劑進(jìn)液管，檢查無(wú)漏氣和漏液，綁扎處用海綿和白布包裹，防止在清洗移動(dòng)噴槍過(guò)程中劃傷定子線棒。

（7）清洗人員穿戴好防護(hù)用品，就位，同一組磁極清洗從上下風(fēng)洞兩側(cè)同時(shí)進(jìn)行清洗，將噴槍從定轉(zhuǎn)子間隙間伸進(jìn)，逐一進(jìn)行清洗3-5遍。

（8）清洗完成后，用白布將磁極表面和塑料膜上的殘?jiān)?、殘液清理干凈，并檢查磁極有無(wú)異常，和腐蝕等異?，F(xiàn)象。

（9）每一組磁極清洗完畢后撤離工作現(xiàn)場(chǎng)，待其揮發(fā)30分鐘后檢測(cè)每單個(gè)磁極絕緣不低于40兆歐（按照相關(guān)規(guī)程的要求發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子絕緣不應(yīng)小于0.5 兆歐，轉(zhuǎn)子有80個(gè)磁極，按理論折算到單個(gè)磁極應(yīng)高于40 兆歐。），并做好記錄；若未達(dá)到時(shí)，應(yīng)仔細(xì)檢查該磁極外表和進(jìn)行重點(diǎn)清洗后再次檢查，還未達(dá)到合格值40兆歐時(shí)，則應(yīng)進(jìn)行其它檢查，直至查出絕緣薄弱部位并進(jìn)行相應(yīng)的處理。

（10）連接該組磁極的連接片，對(duì)該組磁極的整體絕緣進(jìn)行搖測(cè)，連接后的該組整體絕緣應(yīng)達(dá)到10兆歐（按照相關(guān)規(guī)程的要求發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子絕緣不應(yīng)小于0.5 兆歐，轉(zhuǎn)子有80個(gè)磁極，按理論折算到單個(gè)磁極應(yīng)高于40 兆歐，每組4個(gè)，按理論折算到每組應(yīng)高于10 兆歐。），否則，應(yīng)再次沖洗揮發(fā)后檢查，直至大于10兆歐。

（11）一組磁極清洗合格完畢后，清理清洗的殘留物，檢查定轉(zhuǎn)子間隙之間有無(wú)異物，是否具備盤(pán)車的條件。

（12）用手電檢查定轉(zhuǎn)子之間無(wú)異物后（塑料膜不必抽出），3-4人在流道內(nèi)手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)葉盤(pán)車至下一組待清洗的磁極。

（13）用同樣的方法進(jìn)行下一組磁極的清洗和檢測(cè)。

（14）全部磁極清洗完畢后，檢查磁極連接板已全部連接緊固，搖測(cè)轉(zhuǎn)子整體絕緣為15兆歐，合格。工作結(jié)束，清理工作現(xiàn)場(chǎng)。

（15）現(xiàn)場(chǎng)清理完畢后，人員撤離發(fā)電機(jī)燈泡頭工作現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)發(fā)電機(jī)定轉(zhuǎn)子進(jìn)行試驗(yàn)檢查，發(fā)電機(jī)進(jìn)行絕緣吸收比、極化指數(shù)的測(cè)量，與清洗前無(wú)較大變化，轉(zhuǎn)子直流電阻測(cè)量與連接板拆除前無(wú)明顯變化后，清洗工作完成，拆除現(xiàn)場(chǎng)空壓機(jī)、燈泡體的通風(fēng)機(jī)和臨時(shí)電源，裝復(fù)燈泡體的人孔門蓋板，裝復(fù)發(fā)電機(jī)引風(fēng)板。

通過(guò)用絕緣清洗劑對(duì)轉(zhuǎn)子磁極進(jìn)行清洗后，轉(zhuǎn)子整體絕緣達(dá)到15 兆歐，將清洗前的單個(gè)絕緣數(shù)據(jù)與清洗后的單個(gè)絕緣數(shù)據(jù)比較，發(fā)現(xiàn)80個(gè)磁極絕緣數(shù)據(jù)明顯大大上升，處理效果顯著。

（二）碳刷室碳粉排出裝置改造

用絕緣清洗劑對(duì)轉(zhuǎn)子磁極進(jìn)行清洗后6個(gè)月，對(duì)轉(zhuǎn)子絕緣進(jìn)行密切監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)絕緣仍然不夠穩(wěn)定，逐步呈現(xiàn)緩慢下降趨勢(shì)（見(jiàn)表2）。分析是由于機(jī)組碳粉吸塵器效果不是很好，在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，碳刷產(chǎn)生的碳粉一部分沒(méi)有被碳刷室的過(guò)濾器過(guò)濾掉，飄到燈泡頭的空氣中，通過(guò)空氣流動(dòng)帶到轉(zhuǎn)子上，造成轉(zhuǎn)子積塵（主要為導(dǎo)電的碳粉）逐步增加所致，所以在2009年09月決定再對(duì)碳刷室碳粉排出裝置進(jìn)行改造。

改造方法為在燈泡頭外增加一臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)，通過(guò)風(fēng)管連接至機(jī)組原碳粉排出裝置的風(fēng)道上，此風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)條件與原碳粉排出風(fēng)機(jī)一樣，同時(shí)增加監(jiān)控點(diǎn)同時(shí)對(duì)2臺(tái)碳粉排出風(fēng)機(jī)進(jìn)行監(jiān)控。

改造于2009年10月20日完成。改造后機(jī)組燈泡頭內(nèi)碳粉明顯減少，然后再用絕緣清洗劑對(duì)轉(zhuǎn)子磁極進(jìn)行徹底清洗了一次。此后6個(gè)月連續(xù)監(jiān)測(cè)機(jī)組絕緣，絕緣值一直穩(wěn)定在30兆歐左右（見(jiàn)表3）。至此，得出轉(zhuǎn)子絕緣低處理成功。

五、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)用絕緣清洗劑對(duì)轉(zhuǎn)子磁極進(jìn)行清洗并結(jié)合碳刷室碳粉排出裝置改造后，轉(zhuǎn)子整體絕緣一直穩(wěn)定在30兆歐左右，處理效果顯著。此方法后又在大源渡水電站、馬跡塘水電站多臺(tái)發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子絕緣低的處理上得到了良好的應(yīng)用與驗(yàn)證。