大型水輪發(fā)電機定子線棒端部電暈現(xiàn)場處理方法研究

胡慶雄，屈文鋒，馬 軍，余 超

（中國長江電力股份有限公司，湖北 宜昌 443000）

大型水輪發(fā)電機定子線棒端部電暈現(xiàn)場處理方法研究

胡慶雄，屈文鋒，馬 軍，余 超

（中國長江電力股份有限公司，湖北 宜昌 443000）

隨著水輪發(fā)電機電壓等級的提高，定子線棒端部、通風(fēng)槽口等部位由于電場分布不均勻，局部場強過高，易發(fā)生電暈現(xiàn)象。電暈產(chǎn)生的熱效應(yīng)和臭氧會腐蝕線棒絕緣材料，從而危及發(fā)電機的正常運行。本文介紹了發(fā)電機定子線棒的防暈結(jié)構(gòu)以及影響電暈的因素，并闡述了定子線棒端部電暈的現(xiàn)場處理方法。

水輪發(fā)電機；定子線棒端部電暈；現(xiàn)場處理

1 前言

發(fā)電機電暈是發(fā)電機定子繞組絕緣表面某些部位由于電場分布不均勻，局部場強過高，導(dǎo)致附近空氣電離而引起的輝光放電。電暈產(chǎn)生的熱效應(yīng)和臭氧，將線棒環(huán)氧云母絕緣材料腐蝕成白色粉末，降低絕緣材料的性能，從而危及發(fā)電機的正常運行、縮短發(fā)電機的使用壽命[1]。

隨著水輪發(fā)電機電壓等級的提高，線棒端部、通風(fēng)槽口和槽內(nèi)間隙等部位由于電場分布不均勻，易發(fā)生電暈現(xiàn)象。線棒端部電暈可進(jìn)行現(xiàn)場修復(fù)處理，線棒槽部電暈或內(nèi)部電暈，一般是更換新線棒。

2 定子線棒的防暈結(jié)構(gòu)

根據(jù)發(fā)電機定子線棒電暈的特點，發(fā)電機定子線棒的防暈結(jié)構(gòu)采用直線段防暈和端部防暈相結(jié)合的方式。線棒直線段防暈是線棒與鐵心槽相接觸區(qū)域的防暈處理，采用低阻防暈帶或低阻防暈漆進(jìn)行防護(hù)，防暈長度比定子鐵心槽長度略長。線棒端部防暈是線棒出槽后的一段經(jīng)R彎部到線棒端部斜邊這一部分的防暈處理，該區(qū)域進(jìn)行高阻防暈處理，采用高阻防暈帶或高阻防暈漆進(jìn)行防護(hù)。低阻防暈區(qū)與高阻防暈區(qū)有一小段搭接區(qū)，簡稱為低阻/高阻搭接區(qū)。

不同廠家的線棒防暈結(jié)構(gòu)在低阻防暈區(qū)差別不大，但是高阻防暈區(qū)域有較大差別。目前，高阻防暈結(jié)構(gòu)有多種形式，如：利用碳化硅的非線性特點采用單級防暈或多級防暈結(jié)構(gòu)；使用多種防暈漆的多級結(jié)構(gòu)；從低阻/高阻搭接區(qū)至線棒電接頭全進(jìn)行高阻防暈處理等。

3 影響發(fā)電機電暈的因素

影響發(fā)電機電暈的因素分為內(nèi)部因素和外部因素，內(nèi)部因素主要是發(fā)電機的額定電壓、電位以及電場的不均勻情況，外部因素包括海拔、濕度、溫度、油污。

3.1 內(nèi)部因素的影響情況

（1）額定電壓：發(fā)電機的額定電壓越大，越容易產(chǎn)生電暈，所以要求6 kV及以上電壓等級的定子線棒要進(jìn)行防暈處理[2]；

（2）電位：線棒越靠近機端，線棒所處的電位越高，越容易產(chǎn)生電暈；

（3）電場的不均勻情況：電場越不均勻，越容易產(chǎn)生電暈，例如線棒出槽口處屬于典型的套管結(jié)構(gòu)，電場非常集中，是最容易產(chǎn)生電暈的地方之一。

3.2 外部因素的影響情況

（1）海拔：海拔越高、空氣越稀薄，則起暈電壓越低。運行于高海拔地區(qū)的發(fā)電機相比于平原地區(qū)的發(fā)電機，其起暈電壓會明顯下降，大量試驗證實，海拔高度每升高100 m，空氣的起暈電壓就會下降0.47%～1.04%，平均下降0.79%[3]。

（2）濕度：濕度增加，表面電阻率降低，起暈電壓下降，濕度增加10%，起暈電壓下降6%[3,4]。

（3）溫度：如果常溫下高阻防暈層阻值高，則溫度升高其起暈電壓也提高；如果常溫下高阻防暈層阻值偏低，起暈電壓隨溫度的升高下降。

（4）油污：發(fā)電機定子線棒端部表面油污也是引起電暈的一個重要因素，因此檢修過程中需要清理線棒表面油污等。

4 電暈的現(xiàn)場處理方法

4.1 線棒端部電暈的分類

在線棒端部電暈的處理過程中，根據(jù)電暈產(chǎn)生的位置，將線棒端部電暈分為一類電暈、二類電暈、三類電暈、四類電暈和槽口電暈（槽口電暈只針對有槽口墊塊的發(fā)電機而言），具體如圖1所示。

圖1 端部電暈分類示意圖

4.2 低阻防暈修復(fù)法

一類電暈、二類電暈位于線棒端部的低阻防暈區(qū)，采用低阻防暈修復(fù)法進(jìn)行現(xiàn)場處理。低阻防暈修復(fù)法是清除線棒電暈處的絕緣漆，重新涂刷低阻防暈漆，待低阻防暈漆干燥后涂刷絕緣漆。現(xiàn)場處理過程中所用的防暈漆、絕緣漆與發(fā)電機線棒生產(chǎn)制造時所用漆相同，具體處理步驟如下：

（1）使用塑料薄膜和保護(hù)帶將鄰近線棒、磁極防護(hù)起來，用干燥潔凈的白布仔細(xì)擦拭線棒待修復(fù)區(qū)域；

（2）用美紋紙帶粘性一面朝外繞包于線棒，以界定待修復(fù)區(qū)域，膠帶平行于齒壓板且下邊緣略低于低阻/高阻搭接區(qū)域上邊緣，再用塑料薄膜將線棒界定區(qū)域之外的高阻防暈部位做好防護(hù)，以免涂刷低阻防暈漆時污染到高阻防暈部位；

（3）用120目不含金屬顆粒的木用砂皮紙輕柔打磨線棒待修復(fù)區(qū)域表面的絕緣漆，打磨絕緣漆時不能損傷到絕緣漆下的低阻防暈漆，只需打磨部分絕緣漆至低阻防暈漆部分顯露即可；

（4）打磨后，用吸塵器清理打磨出來的粉塵，并用干燥潔凈的抹布擦拭干凈；

（5）用細(xì)毛刷將低阻防暈漆涂刷在經(jīng)過打磨的界定區(qū)域，環(huán)繞線棒一圈均應(yīng)涂刷低阻防暈漆，沿垂直方向向下涂刷至和定子鐵心接觸的位置，向上涂刷至界定用的美紋紙下邊緣；

（6）低阻防暈漆干燥后，檢查漆層是否有裂紋現(xiàn)象，如果有應(yīng)再次涂刷低阻防暈漆；

（7）低阻防暈漆沒有裂紋等異常情況后，在修復(fù)區(qū)域涂刷一層絕緣漆；

（8）絕緣漆干燥后，清理現(xiàn)場，拆除防護(hù)措施。4.3高阻防暈修復(fù)法

三類電暈、四類電暈損傷到線棒的高阻防暈層，采用高阻防暈修復(fù)法進(jìn)行現(xiàn)場處理。高阻防暈修復(fù)法是拆除線棒端部的高阻防暈帶或高阻防暈漆，然后涂刷高阻防暈漆，待高阻防暈漆干燥后涂刷絕緣漆?，F(xiàn)場處理過程中所用防暈漆、絕緣漆與發(fā)電機線棒生產(chǎn)制造時所用漆相同，具體處理步驟如下：

（1）使用塑料薄膜和保護(hù)帶將鄰近線棒、磁極防護(hù)起來，用干燥潔凈的白布仔細(xì)擦拭線棒待修復(fù)區(qū)域；

（2）用記號筆標(biāo)記出需要拆除高阻防暈帶的部位，拆除端部待修補區(qū)域的玻璃絲帶、端部高阻防暈帶；

（3）用120目不含金屬顆粒的木用砂皮紙輕柔打磨線棒待修補區(qū)域，不能有尖端或毛刺，并清理干凈；

（4）用美紋紙膠帶粘性一面朝外繞包于線棒，膠帶平行于齒壓板且下邊緣略低于低阻/高阻搭接區(qū)域的上邊緣，再用塑料薄膜將線棒界定區(qū)域之外的高阻防暈部位、相鄰的線棒、齒壓板做好防護(hù)；

（5）涂刷直線部位的低阻防暈漆，從出槽口部位到界定用的美紋紙下邊緣、環(huán)繞線棒一圈均應(yīng)涂刷低阻防暈漆。低阻防暈漆干燥后，檢查漆層是否有裂紋現(xiàn)象，如果有應(yīng)再次涂刷低阻防暈漆；

（6）低阻防暈漆干燥且無裂紋后，拆除高阻防暈區(qū)防護(hù)用的塑料布、美紋紙，并用相同的在方法在低阻防暈區(qū)做好防護(hù)，美紋紙上邊緣與低阻/高阻搭接區(qū)域的下邊緣平齊；

（7）在待修復(fù)的高阻防暈區(qū)和低阻/高阻搭接區(qū)涂刷第一道高阻防暈漆；

（8）第一道高阻防暈漆部分固化后，涂刷第二道高阻防暈漆；

（9）高阻防暈漆干燥后，拆除低阻區(qū)防護(hù)美紋紙，在線棒修復(fù)區(qū)域半疊繞一層浸環(huán)氧膠的玻璃絲帶；

（10）浸環(huán)氧膠的玻璃絲帶固化后，在修復(fù)區(qū)域涂刷一層絕緣漆；

（11）絕緣漆干燥后，清理現(xiàn)場，拆除防護(hù)措施。

4.4 槽口電暈修復(fù)法

槽口電暈是由于線棒與槽口墊塊間有空氣間隙，該間隙是發(fā)電機在安裝過程中由于線棒與槽口墊塊間毛氈偏窄或安裝質(zhì)量不合格等原因造成的，線棒自身防暈結(jié)構(gòu)不存在缺陷。槽口電暈的現(xiàn)場處理方法是用環(huán)氧膠填充空氣間隙，修復(fù)原理是短接空氣間隙，具體處理步驟如下:

（1）用酒精布把需涂刷環(huán)氧膠的間隙擦拭干凈；

（2）把環(huán)氧膠A、B組份按重量比2:1的比例調(diào)勻；

（3）用細(xì)毛刷將調(diào)好的環(huán)氧膠涂刷線棒與槽口墊塊的間隙中；

（4）待涂刷的環(huán)氧膠固化后，檢查間隙是否已填滿，如果未填滿需再次涂刷環(huán)氧膠，直到間隙填滿為止。

5 結(jié)論

從發(fā)電機定子線棒端部電暈現(xiàn)場處理后的運行情況分析,一類電暈、二類電暈和槽口電暈現(xiàn)場處理效果比較理想。三類電暈和四類電暈現(xiàn)場處理不能視為一勞永逸的方法，因為現(xiàn)場修復(fù)時更改了線棒原有的高阻防暈結(jié)構(gòu)，不能保證現(xiàn)場涂刷的高阻防暈漆能到達(dá)新線棒的防暈水平，所以三類電暈和四類電暈現(xiàn)場處理后需定期停機檢查其運行情況。

[1]Malamud R,Cheremisov I,Shumovskaya G,et al.The Principles of Obtaining Stable Semiconducting Compositions and Reliable Anti-corona Designs for High voltage Winding: Electrical Insulation Conference [C].Montreal QC,2009: 91-95.

[2]盧春蓮.高壓電機定子線圈防暈材料及防暈結(jié)構(gòu)發(fā)展現(xiàn)狀[J].絕緣材料,2010,43（3）:27-28.

[3]電機工程手冊編委會.電機工程手冊:第3卷電機卷[M].2 版.北京:機械工業(yè)出版社,1998:89-105.

[4]電工絕緣手冊編委會.電工絕緣手冊[M].北京:機械業(yè)出版社,1990:157-191.

TM312

B

1672-5387（2017）06-0023-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.06.008

2017-02-08

胡慶雄（1987-），男，工程師，從事水電站電氣一次設(shè)備檢修與維護(hù)工作。