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发电机安装过程中转轴绝缘异常的分析

与处理

摘要：目前，对发电机的故障进行实时监测是一种非常重要的行为。而国产

FJR系列监测设备具有广泛的应用范围，可长期连续在线监测，发电机故障预警

精度高。本论文采用GC—MS技术，建立绝缘材料过热挥发性有机物的产品库，

并对其进行比较和比较，并建立一套系统来判定其过热和过热的程度。通过聚类

和识别，得到不同成分的相似度和差异。结果表明，本方法是可行的。

关键词：发电机；绝缘异常；故障检测；故障判别

引言：截至2020年底，我国总装机220058万千瓦，较上年同期增加9.5%。

在这些项目中，并网风力发电装机28153万千瓦。风电机组是风电机组的“心

脏”，其可靠性对机组安全可靠的影响很大。海上作业环境条件复杂，盐雾、湿

度、温差等因素对风力发电机组的工作可靠性、稳定性有很大的影响。

一、转轴绝缘的研究意义

能源供应是国家面临的一项重要战略任务。而在各种能源形态中，电力无疑

是我们国家的生命之源。如果把一条电线比喻成一条为身体提供能量的血管，那

么发电机就是它的核心，也就是它的心脏。其稳定的工作对保证电网向客户提供

持续的电力供应至关重要。但是，偶尔发生的故障是一个无法回避的重大问题。

大量的实际应用实例证明，大多数的发电机故障是由于绝缘材料的过热而直接或

间接造成的。所以，就现有技术而言，决定电动机寿命的关键是其绝缘结构。

国外自二十世纪六十年代开始研制出一套用于发电机过热故障的在线监测设

备。最常用的是GCM-X设备，其用于氢冷却设备的离子室辐射源是Th232β，而

用于空气冷却设备的GCM-A设备则是安装威尔逊烟雾室。同时，国内的发电机在

线监控设备也得到快速的发展。目前，大部分机组均采用FJR系列机组，既适合

空冷、氢冷机组，又适合于机组运行，对机组运行状况进行监控和故障排除。

FJR离子室使用Am241α光源具有辐射小广泛应用，能长时间持续在线监测，具

有较高的故障预警准确率。但是，在快速检测出过热失效后，如何确定其失效位

置和过热程度是一个很大的问题，气相色谱法具有灵敏度高、适用范围广等优点，

已越来越受到人们的重视。1992年，袁波等研制出一种可以对含有酚类绝缘物质

进行准确鉴定的方法，并由此推断出其过热点的位置，并验证此方法的有效性。

因此，确定发电机容易发生故障的绝缘位置和绝缘材料，并对其进行仿真，建立

过热数据库，对发电机运行状况进行监测和预报，是一种行之有效、切实可行的

方法。

二、转轴电压异常原因分析与处理

2.1轴电压产生原因及影响

引起发电机的轴向电压产生原因有：静电效果、电磁路误差等。目前一直轴

电压能轴承油层的击穿电压的原因是，绝缘垫发现油污、损坏、老化等原因，导

致转轴接到地面，电流变大，导致轴承零件烧毁，甚至烧坏其轴瓦，导致机组直

接停机。因此，在工作人员安装或使用发电机的时候，要先保证转轴的绝缘和对

地绝缘的质量情况是阻止发生危险事情的重要一环。

2.2电压检验过程和处理

根据上述点的绝缘状况，与发电机的结构进行研究分析，目前已知项目研究

结果可表明，有两个主要原因，如下：第一个，位于发电机的转轴和内部的结构

之间的连接处。第二个是，由于前轴承座和后轴承座、定位销和双层绝缘板的绝

缘问题。检查方法如下：对发电机的轴承及发电机的励磁末端轴承进行检查，发

现轴承座、法兰绝缘部件绝缘不合格，造成轴承座与转轴绝缘不合格。打开发电

机的燃机端和励磁端的风门，用塞尺检查发电机的两个叶片和风道之间的空隙，

没有发现任何与风道接触的金属物质，在风管的一端，有一小块油渍，清理干净，

擦干，又检查一下转轴的绝缘情况，仍然是0MΩ，再把集电环风扇的上胶盖打开，

看看有没有接触到金属材质；采用GE内窥镜，将探针插入定子腔内，对定子气

隙进行检测，确认气隙中有无金属杂质。接着，将发电机的前、后轴承和轴承座

的固定螺栓一一拆卸，拆卸螺栓，检查螺栓、绝缘套管和螺栓孔的清洁程度。经

检验，发电机的一根固定螺栓孔中有一处锈蚀，初步认为是由于潮湿而使轴承座

和支座的基部发生爬电，造成轴承座绝缘不正常，导致转轴接地。用无水乙醇清

洁绝缘套管和孔，然后把螺栓装上，但是发电机的转轴依然不能很好地隔热。将

其余的固定螺栓依次拆卸，清洁，安装，并摇动旋转轴的绝缘状况，发现绝缘无

显著改变。将孔口中的生锈螺栓取下，看到边缘有油一样的污渍，认为是螺钉拧

紧时，从轴承座和