交流发电机作为关键的动力设备，广泛应用于工业、商业、基础设施和备用电源等领域。其运行的可靠性与寿命直接关系到整个系统的稳定。过热和绝缘老化是导致发电机故障甚至烧毁的两大最主要原因。因此，实施一套系统化、前瞻性的预防性维护策略至关重要。本文将深入分析原因，并提出一套综合性的预防维护方案。

一、 过热与绝缘老化的根源分析

要制定有效的策略，首先必须理解问题的根源。

1. 过热的主要原因：

• 冷却系统失效： 这是最常见的原因。包括通风口堵塞、空气过滤器脏污、冷却风扇损坏、水冷系统的水泵故障、换热器结垢或冷却液不足/变质。

• 过载运行： 长时间超过额定功率运行，导致铜损（I²R）和铁损增大，产生过量热量。

• 不平衡负载： 三相负载不平衡会产生负序电流，导致转子表面产生涡流而过热。

• 轴承问题： 轴承润滑不良、磨损或安装不当导致摩擦增大，产生额外热量并传递至机体。

• 绕组故障： 绕组匝间短路、接头松动或接触电阻过大，都会在局部产生高温热点。

2. 绝缘老化的主要原因：

• 热老化： 长期高温是绝缘材料（如漆包线漆、槽绝缘、相间绝缘）老化的第一杀手。根据“10度法则”（蒙特尼尔法则），工作温度每超过额定温度10°C，绝缘材料的寿命就会减半。

• 电老化： 局部放电（电晕）是高压发电机绝缘的“隐形杀手”。它发生在绝缘内部或表面的气隙中，持续的电离作用会逐步侵蚀绝缘材料。

• 环境因素： 潮湿、粉尘、油污、化学污染物等会降低绝缘材料的性能，导致表面爬电、绝缘电阻下降。

• 机械应力： 启动/停止时的冲击电流、短路故障时的电磁力、振动等会使绝缘磨损、开裂，形成缺陷。

过热与绝缘老化互为因果：过热加速绝缘老化，绝缘性能下降又可能引发局部过热，形成恶性循环，最终导致击穿短路。

二、 综合预防性维护策略

预防维护的核心是从“事后维修”转向“预测性维护”和“主动性维护”，旨在消除故障隐患，延长发电机寿命。

1. 温度监控与热管理

• 在线温度监测：

  • 嵌入式温度传感器（PT100/PT1000）： 在定子绕组槽内、轴承、冷却风道等关键点预埋温度传感器，实时监控温度变化，并设置多级报警（预警、跳闸）。

  • 红外热成像仪： 定期使用红外热像仪扫描发电机机身、接线端子、电缆接头等部位，可直观发现异常过热点，及时发现连接松动或内部缺陷。

• 冷却系统维护：

  • 定期清洁： 严格按照计划清洁空气过滤器、通风管道、散热翅片。对于水冷发电机，要定期清洗换热器，防止水垢堵塞。

  • 冷却介质检查： 检查冷却液液位、颜色和性质，定期更换并按厂家要求配比。检查风机运转是否平稳无异响。

2. 电气参数监控与保护

• 严格监控运行参数： 实时监控三相电压、电流、频率和功率因数，确保发电机在额定参数下运行，避免过载和不平衡负载。

• 保护继电器校验： 确保过流、过载、逆功率、差动、定子接地等保护装置功能正常，定期进行功能测试和校验，它们是故障发生时的最后防线。

3. 绝缘状态诊断与评估

• 定期绝缘电阻测试（IR Test）： 使用兆欧表定期测量绕组对地（壳体）以及相间的绝缘电阻。这是一个基础但至关重要的测试，能有效发现受潮或严重老化。

• 极化指数（PI）和吸收比（DAR）测试： 通过计算不同时间点（如1分钟/10分钟）绝缘电阻的比值，可以更准确地判断绝缘的整体质量，排除表面潮湿的干扰。

• 绕组直流电阻测试： 测量三相绕组的直流电阻，其不平衡率应在规定范围内（通常<1%）。电阻异常增大可能预示连接松动或开路。

• 介电损耗角正切（Tan Delta）测试： 对高压发电机尤其重要。它能评估绝缘材料的整体质量（老化、受潮、污染情况），是一种非常有效的预测性维护手段。

• 局部放电（PD）测试： 在线或离线局部放电测试是诊断高压发电机绝缘内部缺陷的最灵敏方法，能在故障早期发现潜在问题。

4. 机械检查与维护

• 轴承维护： 按照运行小时数定期补充或更换指定牌号的润滑脂。监听轴承运行声音，停机时检查是否有异常磨损、松动。

• 对中校验： 对于通过联轴器连接的发电机组，确保发电机与原动机（柴油机、涡轮机）的轴对中精度，避免因振动带来的机械应力。

• 紧固件检查： 定期检查基础螺栓、绕组端部支撑块、引线连接等紧固件是否松动。

5. 环境控制

• 保持环境清洁干燥： 确保发电机房通风良好，控制环境温度和湿度。使用除湿机或空调，防止凝露。及时清理周围的粉尘、油污。

三、 维护计划制定

建议制定一个分层次的维护计划：

• 日常巡检（每日/每周）： 检查运行参数、声音、振动、异味、冷却液位、通风情况。

• 定期预防性维护（每月/每季度）： 执行清洁、润滑、绝缘电阻测试、电气连接紧固检查。

• 预测性维护（每半年/每年）： 执行红外热成像、绕组直流电阻、PI/DAR测试、 Tan Delta测试（必要时）。

• 大修（每3-5年或根据运行小时数）： 进行全面解体检查、清洗、轴承更换、全面的电气试验和预防性试验。

结论

交流发电机的过热与绝缘老化问题不能孤立地看待，必须通过一套多层次、多维度的综合策略来应对。通过持续的监控、定期的诊断、主动的维护和良好的环境管理，可以显著降低故障风险，将潜在的 catastrophic failure（灾难性故障）转变为可预测、可计划的维护活动，最终保障生产的连续性，并最大限度地延长发电机的使用寿命，实现最高的资产回报率。