五強(qiáng)溪水電廠發(fā)電機(jī)定子線棒槽口電暈現(xiàn)場(chǎng)處理方法

五強(qiáng)溪水電廠 江珉 陳忠輝

1 前言

五強(qiáng)溪水電廠總裝機(jī)1200MW(5×240 MW)，首臺(tái)機(jī)組于1994年12月并網(wǎng)發(fā)電。發(fā)電機(jī)定子繞組為三相雙層四支路星形連接，繞組為條形線棒分?jǐn)?shù)格繞組，絕緣等級(jí)為F級(jí)，額定電壓15.75kV，定子鐵芯槽數(shù)為720槽，生產(chǎn)廠家為哈爾濱電機(jī)廠。

發(fā)電機(jī)定子線棒端部、通風(fēng)槽口和槽內(nèi)間隙等部位由于電場(chǎng)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(chǎng)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。

發(fā)電機(jī)電暈是發(fā)電機(jī)定子繞組絕緣表面某些部位由于電場(chǎng)分布不均勻，局部場(chǎng)強(qiáng)過(guò)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(jī)的正常運(yùn)行、縮短發(fā)電機(jī)的使用壽命[1]。

圖1 槽口墊塊滌綸氈與線棒之間的電暈痕跡

在5號(hào)機(jī)組C級(jí)檢修中發(fā)現(xiàn)兩個(gè)定子線棒下端部出槽口墊塊滌綸氈處有白色粉末，隨即利用停機(jī)機(jī)會(huì)對(duì)其他4臺(tái)發(fā)電機(jī)進(jìn)行了排查，每臺(tái)機(jī)組在相同部位存在不同數(shù)量和程度的白色粉末（見(jiàn)圖1），尤其是最先投產(chǎn)的1號(hào)發(fā)電機(jī)存在槽口電暈數(shù)量最多，隨后利用各臺(tái)機(jī)組檢修機(jī)會(huì)對(duì)5臺(tái)發(fā)電機(jī)定子線棒的電暈進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)處理。

2 定子線棒的防暈結(jié)構(gòu)

根據(jù)發(fā)電機(jī)定子線棒電暈的特點(diǎn)，發(fā)電機(jī)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(zhǎng)度比定子鐵心槽長(zhǎng)度略長(zhǎng)。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(jiǎn)稱(chēng)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(diǎn)采用單級(jí)防暈或多級(jí)防暈結(jié)構(gòu)、多種防暈漆的多級(jí)結(jié)構(gòu)、從低阻／高阻搭接區(qū)至線棒電接頭的高阻防暈處理等。五強(qiáng)溪電廠發(fā)電機(jī)線棒高阻防暈結(jié)構(gòu)為第三種。

3 影響發(fā)電機(jī)電暈的因素

影響發(fā)電機(jī)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(jī)的額定電壓、電位以及電場(chǎng)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

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

電位。線棒越靠近機(jī)端，線棒所處的電位越高，越容易產(chǎn)生電暈。

電場(chǎng)的不均勻情況。電場(chǎng)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(chǎng)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

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

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]。

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。

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

4 電暈的現(xiàn)場(chǎng)處理方法

4.1 線棒端部電暈的分類(lèi)

在線棒端部電暈的處理過(guò)程中，根據(jù)電暈產(chǎn)生的位置，將線棒端部電暈分為低阻防暈區(qū)電暈、高阻防暈區(qū)電暈、槽口電暈(槽口電暈只針對(duì)有槽口墊塊的發(fā)電機(jī)而言)，五強(qiáng)溪電廠發(fā)電機(jī)線棒所發(fā)現(xiàn)的白色粉末就屬于槽口電暈。

4.2 槽口電暈現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)方法

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(jī)在安裝過(guò)程中由于線棒與槽口墊塊間毛氈偏窄或安裝工藝不到位、機(jī)組振動(dòng)導(dǎo)致的墊塊松動(dòng)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(chǎng)修復(fù)原理是短接空氣間隙，具體處理步驟如下：

拆除需處理線棒處的引風(fēng)板。

線棒清理前，使用塑料薄膜和保護(hù)帶將鄰近線棒、磁極防護(hù)起來(lái)，用潔凈的酒精布仔細(xì)擦拭線棒待修復(fù)區(qū)域。然后開(kāi)始拆除槽口塊，打出槽口塊時(shí)注意墊塊的方向，應(yīng)當(dāng)敲擊壓塊的小頭位置將壓塊敲出。拆除滌綸氈時(shí)，盡量避免損壞線棒表面的附加絕緣層。先用酒精白布擦除電暈痕跡，如果無(wú)法擦除干凈，可用120目不含金屬顆粒的木用砂皮紙輕柔打磨線棒待修補(bǔ)區(qū)域，不能有尖端或毛刺，用酒精白布擦干凈線棒表面灰塵并用吸塵器清理打磨出來(lái)的粉塵，再用干燥的壓縮空氣吹掃一遍。用記號(hào)筆標(biāo)記出低阻防暈區(qū)、高阻防暈區(qū)以及搭接區(qū)域（見(jiàn)圖2）。

圖2 記號(hào)筆標(biāo)注線棒涂刷低、高阻漆區(qū)域

將低阻漆攪拌均勻，從鐵芯槽口處延伸120mm范圍內(nèi)（見(jiàn)圖3），用細(xì)毛刷涂刷低阻漆HEC56611，涂刷時(shí)要均勻，干燥24h以上。

圖3 線棒低、高阻漆區(qū)域示意圖

將高阻漆攪拌均勻，從槽口塊中間位置開(kāi)始，延伸至端部300mm范圍內(nèi)（見(jiàn)圖3），涂刷高阻漆HEC56615，能涂刷到的面均勻涂刷，干燥24h以上。冬季需要加熱50～60℃干燥。室溫達(dá)到26℃以上時(shí)可采取自然干燥方式，但耗時(shí)較長(zhǎng)，采用電加熱器時(shí)，將加熱器放置于線棒下方，控制線棒表面溫度50～60℃，溫度不宜過(guò)高，避免絕緣老化，當(dāng)高阻漆固化不粘手時(shí)，即完成干燥過(guò)程。干燥時(shí)禁止使用明火加熱。

把浸漬HDJ-138室溫固化膠A、B組份按重量比2：1的比例調(diào)勻，并將滌綸氈（4×50×320mm）在浸漬膠中充分浸透，浸膠的滌綸氈需要稍微晾一會(huì)使溶劑揮發(fā)，在滌綸氈未硬之前，墊在槽口墊塊位置，按照下線工藝要求打入槽口墊塊（圖4所示）。浸漬膠固化24h以上，冬季需要加熱50～60℃干燥。室溫達(dá)到26℃以上時(shí)可采取自然干燥方式，但耗時(shí)較長(zhǎng)，采用電加熱器時(shí)，將加熱器放置于線棒下方，控制線棒表面溫度50～60℃，溫度不宜過(guò)高，避免絕緣老化，當(dāng)固化膠固化不粘手時(shí)，即完成干燥過(guò)程。干燥時(shí)禁止使用明火加熱。

圖4 打入槽口墊塊后，涂刷9130紅瓷漆之前

待滌綸氈固化后，丙酮或甲苯稀釋9130紅瓷漆并攪拌均勻，在線棒端部涂刷9130紅瓷漆，室溫固化24h以上。

對(duì)定子繞組進(jìn)行絕緣電阻、吸收比、極化指數(shù)試驗(yàn)、直流耐壓及泄漏電流試驗(yàn)，數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)對(duì)比均正常。試驗(yàn)中和試驗(yàn)后檢查已處理的槽口電暈位置無(wú)異常情況。

裝復(fù)所拆除的引風(fēng)板。

4.3 現(xiàn)場(chǎng)處理需注意事項(xiàng)

高阻漆HEC56615常溫下保質(zhì)期為12個(gè)月，低阻漆HEC56611常溫下保質(zhì)期為3個(gè)月，在0℃以下儲(chǔ)存，質(zhì)保期為6個(gè)月。使用前一定要注意查看漆的生產(chǎn)日期，并充分?jǐn)嚢杈鶆?。建議購(gòu)置冷凍柜對(duì)低阻漆進(jìn)行儲(chǔ)存保管，根據(jù)線棒處理情況適當(dāng)購(gòu)買(mǎi)，避免不必要的浪費(fèi)。

高阻漆、低阻漆攪拌均勻困難、耗時(shí)耗力，建議購(gòu)置手持式電動(dòng)攪拌器進(jìn)行攪拌，提升效率。

打出槽口墊塊時(shí)，用大小合適的方鐵條先將槽口塊整體朝上方打松，再用小墊塊墊在槽口塊的小頭位置，用木錘將槽口塊敲出。新槽口塊使用前放入烤箱（溫度設(shè)定60℃）烘烤8小時(shí)，去除潮氣。槽口塊打入時(shí)，要與兩側(cè)的槽口塊在一個(gè)水平面上，并且槽口子母墊塊上下、前后平整，嚴(yán)禁槽口子母墊塊前后錯(cuò)位或凸出高于上層線棒端面，這樣易刮擦到轉(zhuǎn)子磁極，造成磁極損壞。

若無(wú)丙酮或甲苯時(shí)，可用97號(hào)汽油代替做為環(huán)氧酯晾干紅瓷漆9130的稀釋劑。

5 結(jié)論

從1～5號(hào)發(fā)電機(jī)定子線棒槽口電暈現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)處理后至目前的運(yùn)行情況分析來(lái)看，此方法有效遏制了槽口電暈再次出現(xiàn)，效果很好。但現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)處理也不能視為一勞永逸的方法，因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)修復(fù)時(shí)更改了線棒原有的高阻防暈結(jié)構(gòu)，不能保證現(xiàn)場(chǎng)涂刷的高阻防暈漆能達(dá)到新線棒的防暈水平，所以還需利用停機(jī)機(jī)會(huì)定期檢查其運(yùn)行情況。