大型水轮发电机定子线棒端部电晕现场处理方法研究

胡庆雄，屈文锋，马 军，余 超

（中国长江电力股份有限公司，湖北 宜昌 443000）

大型水轮发电机定子线棒端部电晕现场处理方法研究

胡庆雄，屈文锋，马 军，余 超

（中国长江电力股份有限公司，湖北 宜昌 443000）

随着水轮发电机电压等级的提高，定子线棒端部、通风槽口等部位由于电场分布不均匀，局部场强过高，易发生电晕现象。电晕产生的热效应和臭氧会腐蚀线棒绝缘材料，从而危及发电机的正常运行。本文介绍了发电机定子线棒的防晕结构以及影响电晕的因素，并阐述了定子线棒端部电晕的现场处理方法。

水轮发电机；定子线棒端部电晕；现场处理

1 前言

发电机电晕是发电机定子绕组绝缘表面某些部位由于电场分布不均匀，局部场强过高，导致附近空气电离而引起的辉光放电。电晕产生的热效应和臭氧，将线棒环氧云母绝缘材料腐蚀成白色粉末，降低绝缘材料的性能，从而危及发电机的正常运行、缩短发电机的使用寿命[1]。

随着水轮发电机电压等级的提高，线棒端部、通风槽口和槽内间隙等部位由于电场分布不均匀，易发生电晕现象。线棒端部电晕可进行现场修复处理，线棒槽部电晕或内部电晕，一般是更换新线棒。

2 定子线棒的防晕结构

根据发电机定子线棒电晕的特点，发电机定子线棒的防晕结构采用直线段防晕和端部防晕相结合的方式。线棒直线段防晕是线棒与铁心槽相接触区域的防晕处理，采用低阻防晕带或低阻防晕漆进行防护，防晕长度比定子铁心槽长度略长。线棒端部防晕是线棒出槽后的一段经R弯部到线棒端部斜边这一部分的防晕处理，该区域进行高阻防晕处理，采用高阻防晕带或高阻防晕漆进行防护。低阻防晕区与高阻防晕区有一小段搭接区，简称为低阻/高阻搭接区。

不同厂家的线棒防晕结构在低阻防晕区差别不大，但是高阻防晕区域有较大差别。目前，高阻防晕结构有多种形式，如：利用碳化硅的非线性特点采用单级防晕或多级防晕结构；使用多种防晕漆的多级结构；从低阻/高阻搭接区至线棒电接头全进行高阻防晕处理等。

3 影响发电机电晕的因素

影响发电机电晕的因素分为内部因素和外部因素，内部因素主要是发电机的额定电压、电位以及电场的不均匀情况，外部因素包括海拔、湿度、温度、油污。

3.1 内部因素的影响情况

（1）额定电压：发电机的额定电压越大，越容易产生电晕，所以要求6 kV及以上电压等级的定子线棒要进行防晕处理[2]；

（2）电位：线棒越靠近机端，线棒所处的电位越高，越容易产生电晕；

（3）电场的不均匀情况：电场越不均匀，越容易产生电晕，例如线棒出槽口处属于典型的套管结构，电场非常集中，是最容易产生电晕的地方之一。

3.2 外部因素的影响情况

（1）海拔：海拔越高、空气越稀薄，则起晕电压越低。运行于高海拔地区的发电机相比于平原地区的发电机，其起晕电压会明显下降，大量试验证实，海拔高度每升高100 m，空气的起晕电压就会下降0.47%～1.04%，平均下降0.79%[3]。

（2）湿度：湿度增加，表面电阻率降低，起晕电压下降，湿度增加10%，起晕电压下降6%[3,4]。

（3）温度：如果常温下高阻防晕层阻值高，则温度升高其起晕电压也提高；如果常温下高阻防晕层阻值偏低，起晕电压随温度的升高下降。

（4）油污：发电机定子线棒端部表面油污也是引起电晕的一个重要因素，因此检修过程中需要清理线棒表面油污等。

4 电晕的现场处理方法

4.1 线棒端部电晕的分类

在线棒端部电晕的处理过程中，根据电晕产生的位置，将线棒端部电晕分为一类电晕、二类电晕、三类电晕、四类电晕和槽口电晕（槽口电晕只针对有槽口垫块的发电机而言），具体如图1所示。

图1 端部电晕分类示意图

4.2 低阻防晕修复法

一类电晕、二类电晕位于线棒端部的低阻防晕区，采用低阻防晕修复法进行现场处理。低阻防晕修复法是清除线棒电晕处的绝缘漆，重新涂刷低阻防晕漆，待低阻防晕漆干燥后涂刷绝缘漆。现场处理过程中所用的防晕漆、绝缘漆与发电机线棒生产制造时所用漆相同，具体处理步骤如下：

（1）使用塑料薄膜和保护带将邻近线棒、磁极防护起来，用干燥洁净的白布仔细擦拭线棒待修复区域；

（2）用美纹纸带粘性一面朝外绕包于线棒，以界定待修复区域，胶带平行于齿压板且下边缘略低于低阻/高阻搭接区域上边缘，再用塑料薄膜将线棒界定区域之外的高阻防晕部位做好防护，以免涂刷低阻防晕漆时污染到高阻防晕部位；

（3）用120目不含金属颗粒的木用砂皮纸轻柔打磨线棒待修复区域表面的绝缘漆，打磨绝缘漆时不能损伤到绝缘漆下的低阻防晕漆，只需打磨部分绝缘漆至低阻防晕漆部分显露即可；

（4）打磨后，用吸尘器清理打磨出来的粉尘，并用干燥洁净的抹布擦拭干净；

（5）用细毛刷将低阻防晕漆涂刷在经过打磨的界定区域，环绕线棒一圈均应涂刷低阻防晕漆，沿垂直方向向下涂刷至和定子铁心接触的位置，向上涂刷至界定用的美纹纸下边缘；

（6）低阻防晕漆干燥后，检查漆层是否有裂纹现象，如果有应再次涂刷低阻防晕漆；

（7）低阻防晕漆没有裂纹等异常情况后，在修复区域涂刷一层绝缘漆；

（8）绝缘漆干燥后，清理现场，拆除防护措施。4.3高阻防晕修复法

三类电晕、四类电晕损伤到线棒的高阻防晕层，采用高阻防晕修复法进行现场处理。高阻防晕修复法是拆除线棒端部的高阻防晕带或高阻防晕漆，然后涂刷高阻防晕漆，待高阻防晕漆干燥后涂刷绝缘漆。现场处理过程中所用防晕漆、绝缘漆与发电机线棒生产制造时所用漆相同，具体处理步骤如下：

（1）使用塑料薄膜和保护带将邻近线棒、磁极防护起来，用干燥洁净的白布仔细擦拭线棒待修复区域；

（2）用记号笔标记出需要拆除高阻防晕带的部位，拆除端部待修补区域的玻璃丝带、端部高阻防晕带；

（3）用120目不含金属颗粒的木用砂皮纸轻柔打磨线棒待修补区域，不能有尖端或毛刺，并清理干净；

（4）用美纹纸胶带粘性一面朝外绕包于线棒，胶带平行于齿压板且下边缘略低于低阻/高阻搭接区域的上边缘，再用塑料薄膜将线棒界定区域之外的高阻防晕部位、相邻的线棒、齿压板做好防护；

（5）涂刷直线部位的低阻防晕漆，从出槽口部位到界定用的美纹纸下边缘、环绕线棒一圈均应涂刷低阻防晕漆。低阻防晕漆干燥后，检查漆层是否有裂纹现象，如果有应再次涂刷低阻防晕漆；

（6）低阻防晕漆干燥且无裂纹后，拆除高阻防晕区防护用的塑料布、美纹纸，并用相同的在方法在低阻防晕区做好防护，美纹纸上边缘与低阻/高阻搭接区域的下边缘平齐；

（7）在待修复的高阻防晕区和低阻/高阻搭接区涂刷第一道高阻防晕漆；

（8）第一道高阻防晕漆部分固化后，涂刷第二道高阻防晕漆；

（9）高阻防晕漆干燥后，拆除低阻区防护美纹纸，在线棒修复区域半叠绕一层浸环氧胶的玻璃丝带；

（10）浸环氧胶的玻璃丝带固化后，在修复区域涂刷一层绝缘漆；

（11）绝缘漆干燥后，清理现场，拆除防护措施。

4.4 槽口电晕修复法

槽口电晕是由于线棒与槽口垫块间有空气间隙，该间隙是发电机在安装过程中由于线棒与槽口垫块间毛毡偏窄或安装质量不合格等原因造成的，线棒自身防晕结构不存在缺陷。槽口电晕的现场处理方法是用环氧胶填充空气间隙，修复原理是短接空气间隙，具体处理步骤如下:

（1）用酒精布把需涂刷环氧胶的间隙擦拭干净；

（2）把环氧胶A、B组份按重量比2:1的比例调匀；

（3）用细毛刷将调好的环氧胶涂刷线棒与槽口垫块的间隙中；

（4）待涂刷的环氧胶固化后，检查间隙是否已填满，如果未填满需再次涂刷环氧胶，直到间隙填满为止。

5 结论

从发电机定子线棒端部电晕现场处理后的运行情况分析,一类电晕、二类电晕和槽口电晕现场处理效果比较理想。三类电晕和四类电晕现场处理不能视为一劳永逸的方法，因为现场修复时更改了线棒原有的高阻防晕结构，不能保证现场涂刷的高阻防晕漆能到达新线棒的防晕水平，所以三类电晕和四类电晕现场处理后需定期停机检查其运行情况。

[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]卢春莲.高压电机定子线圈防晕材料及防晕结构发展现状[J].绝缘材料,2010,43（3）:27-28.

[3]电机工程手册编委会.电机工程手册:第3卷电机卷[M].2 版.北京:机械工业出版社,1998:89-105.

[4]电工绝缘手册编委会.电工绝缘手册[M].北京:机械业出版社,1990:157-191.

TM312

B

1672-5387（2017）06-0023-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.06.008

2017-02-08

胡庆雄（1987-），男，工程师，从事水电站电气一次设备检修与维护工作。