第五节 水轮发电机干燥

一、干燥方法

水轮发电机受潮或在检修中更换局部或全部绕组后，一般需要进行干燥。常用的干燥方法如下：

1.定子铁损干燥法

定子铁损干燥法是现场干燥发电机的定子时优先选用的一种方法，这种方法比较安全、方便和经济。

定子铁损干燥法的接线如图2-25所示，它是在定子铁芯上缠绕励磁绕组，接通交流380V电源，使定子产生磁通，依靠其铁损来干燥定子，一般在检修中抽出转子后进行。干燥前，应先计算出励磁绕组的匝数和导线的截面积。

励磁绕组的匝数W可按下式计算为

式中 f——频率，Hz；

U——励磁绕组外施电压，V；

S——定子铁芯的有效截面积，cm²；

B——定子铁芯磁通密度，T。

对于定子铁芯，磁通密度一般选取1T左右，其有效截面积可根据测量的铁芯尺寸进行计算，即

式中 L——定子铁芯长度，cm；

n——通风道数；

l——通风道宽度，cm；

K——铁芯的填充系数，用绝缘漆作片间绝缘时取0.9～0.95；

D——定子铁芯外径，cm；

D′——定子铁芯内径，cm；

h——定子齿的高度，cm。

励磁绕组的导线截面积可根据励磁电流的数值来选择，并考虑留有适当的裕度。励磁电流的大小可按下式计算为

式中 D_av——定子铁芯的平均直径，cm；

H——定子铁芯的磁场强度，A/cm，一般取值1.7～2.1A/cm。

应指出，发电机的定子绕组接地用导线截面不应小于50mm²。

2.直流电源加热法

直流电源加热法是将直流电流（如利用直流电焊机等）通入定、转子绕组，利用铜损耗所产生的热量进行加热干燥。但是，由于发电机定子的体积较大，干燥时发热较慢，所以定子的干燥不单独采用此法，而仅作为铁损干燥时的辅助加热方法。转子干燥时多采用这种方法，通过转子的电流不应超过转子的额定电流。通常开始时不应超过转子额定电流的50%，最大不应超过额定电流的80%。

使用直流电源加热法干燥时，加热温度应缓慢升高，对转子绕组温度的监视，可利用嵌在转子两端和中部通风孔内的三支酒精温度计进行，转子温度不应超过100℃。对定子绕组温度的监视，可利用绕组中埋置的测温电阻元件进行，定子温度不应超过75℃。如果温度超过规定值，则应暂时断开电源。接通或断开电流回路时，应使用磁力起动器，不能采用刀闸操作。

3.三相短路干燥法

当机组全部检修、安装完毕，具有开机条件时，若有必要，需进行一次交直流耐压试验。耐压试验或开机之前，若绝缘电阻及吸收比不符合要求，发电机应进行干燥。通常采用定子绕组三相短路干燥法。

三相短路干燥法是将发电机定子绕组三相短路，短路点可以直接选在发电机的出口处，也可选在出口断路器的外侧。机组以额定转速运转，转子绕组加励磁电流，定子绕组电流随之上升，利用发电机自身电流所产生的热量，对绕组进行干燥。为了升温的需要，空气冷却器不应供给冷却水。

发电机开始升流加温时，起始电流以不超过定子额定电流的50%为宜，最大短路电流不要超过定子绕组的额定电流。

在加温过程中，绕组的最高温度以酒精温度计测量时，不应超过70℃；以检温计测量时，不应超过85℃。温度应逐步升高，在40℃以下，每1h升温不超过5℃；40℃以上，每1h升温8～10℃。温度的测量，以酒精温度计测绕组及铁芯表面温度，以检温计测铁芯槽内温度，两种测量可以互相校对，取多个测温点的平均值。

在加温过程中，每4～8h需用兆欧表测三相绕组对机壳的总绝缘电阻一次，读取R₁₅及R₆₀，算出吸收比，并根据当时的温度折算成75℃的绝缘电阻值。测量绝缘电阻时，应停止外加电源。

采用上述方法干燥时的注意事项如下：

（1）温度限额。干燥时发电机各部位的温度应不超过下列数值：

定子膛内的空气温度 80℃（用温度计测量）

定子绕组表面温度 85℃（用温度计测量）

定子铁芯温度 90℃（在最热点用温度计测量）

转子绕组平均温度 120℃（用电阻法测量）

（2）干燥时间。

发电机的干燥时间由受潮程度、干燥方法、机组容量和现场具体条件等来决定。预热到65～70℃的时间，一般不得少于15～30h，全部干燥时间一般在72h以上。

二、干燥终结的判断

1.利用干燥曲线判断

在发电机的干燥过程中，应定时记录绝缘电阻、排出的空气温度、铁芯温度和绕组温度等数值，并绘制定子温度和绝缘电阻的变化曲线，如图2-26所示。从图2-26所示曲线中可以看出，受潮绕组在干燥初期，由于潮气蒸发的影响，绕组绝缘电阻显著下降。然后，随着干燥时间的增加，潮气逐渐蒸发，绝缘电阻便逐渐升高，最后在一定温度下，稳定于一定数值。换言之，干燥工作将基本结束。

2.利用绝缘电阻值判断

当温度恒定后，测得定子绕组的绝缘电阻应稳定，换算到接近工作温度时的绝缘电阻应大于1MΩ/kV，对沥青浸胶及烘卷云母绝缘，其吸收比K=R₆₀/R₁₅＞1.3，极化指数PI=R_10min/R_1min＞1.5；对环氧粉云母绝缘，其吸收比K＞1.6，极化指数PI＞2.0，再经过3～5h不变；转子绕组绝缘电阻换算到20℃时也大于1MΩ，即可认为干燥合格。此时，如有条件，可以测定空气的湿度，当出口热空气的湿度等于入口空气的湿度时，即表示已无水分从绝缘体中排出，干燥工作可以结束。

应当指出，发电机检修中更换绕组时，容量为10MW（MVA）以上的定子绕组绝缘状况应满足下列条件，而容量为10MW（MVA）及以下时满足下列条件之一者，可以不经干燥投入运行：

（1）沥青浸胶及烘卷云母绝缘分相测得的吸收比不小于1.3或极化指数不小于1.5，对于环氧粉云母绝缘吸收比不小于1.6或极化指数不小于2.0。

（2）在40℃时三相绕组并联对地绝缘电阻值不小于（U_n+1）MΩ（取U_n的kV数，下同），分相试验时，不小于2（U_n+1）MΩ。若定子绕组温度不是40℃，绝缘电阻值应进行换算。

对运行中的发电机，在检修中未更换绕组时，除在绕组中有明显进水或严重油污（特别是含水的油）外，满足上述条件时，一般可不经干燥投入运行。