大型水輪發電機定子線棒端部電暈現場處理方法研究

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）

大型水輪發電機定子線棒端部電暈現場處理方法研究

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）

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

水輪發電機；定子線棒端部電暈；現場處理

1 前言

發電機電暈是發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，導致附近空氣電離而引起的輝光放電。電暈產生的熱效應和臭氧，將線棒環氧云母絕緣材料腐蝕成白色粉末，降低絕緣材料的性能，從而危及發電機的正常運行、縮短發電機的使用壽命[1]。

隨著水輪發電機電壓等級的提高，線棒端部、通風槽口和槽內間隙等部位由于電場分布不均勻，易發生電暈現象。線棒端部電暈可進行現場修復處理，線棒槽部電暈或內部電暈，一般是更換新線棒。

2 定子線棒的防暈結構

根據發電機定子線棒電暈的特點，發電機定子線棒的防暈結構采用直線段防暈和端部防暈相結合的方式。線棒直線段防暈是線棒與鐵心槽相接觸區域的防暈處理，采用低阻防暈帶或低阻防暈漆進行防護，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R彎部到線棒端部斜邊這一部分的防暈處理，該區域進行高阻防暈處理，采用高阻防暈帶或高阻防暈漆進行防護。低阻防暈區與高阻防暈區有一小段搭接區，簡稱為低阻/高阻搭接區。

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

3 影響發電機電暈的因素

影響發電機電暈的因素分為內部因素和外部因素，內部因素主要是發電機的額定電壓、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 內部因素的影響情況

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

（2）電位：線棒越靠近機端，線棒所處的電位越高，越容易產生電暈；

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

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。運行于高海拔地區的發電機相比于平原地區的發電機，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，根據電暈產生的位置，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 低阻防暈修復法

一類電暈、二類電暈位于線棒端部的低阻防暈區，采用低阻防暈修復法進行現場處理。低阻防暈修復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。現場處理過程中所用的防暈漆、絕緣漆與發電機線棒生產制造時所用漆相同，具體處理步驟如下：

（1）使用塑料薄膜和保護帶將鄰近線棒、磁極防護起來，用干燥潔凈的白布仔細擦拭線棒待修復區域；

（2）用美紋紙帶粘性一面朝外繞包于線棒，以界定待修復區域，膠帶平行于齒壓板且下邊緣略低于低阻/高阻搭接區域上邊緣，再用塑料薄膜將線棒界定區域之外的高阻防暈部位做好防護，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區域表面的絕緣漆，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）用細毛刷將低阻防暈漆涂刷在經過打磨的界定區域，環繞線棒一圈均應涂刷低阻防暈漆，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象，如果有應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，在修復區域涂刷一層絕緣漆；

（8）絕緣漆干燥后，清理現場，拆除防護措施。4.3高阻防暈修復法

三類電暈、四類電暈損傷到線棒的高阻防暈層，采用高阻防暈修復法進行現場處理。高阻防暈修復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。現場處理過程中所用防暈漆、絕緣漆與發電機線棒生產制造時所用漆相同，具體處理步驟如下：

（1）使用塑料薄膜和保護帶將鄰近線棒、磁極防護起來，用干燥潔凈的白布仔細擦拭線棒待修復區域；

（2）用記號筆標記出需要拆除高阻防暈帶的部位，拆除端部待修補區域的玻璃絲帶、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/高阻搭接區域的上邊緣，再用塑料薄膜將線棒界定區域之外的高阻防暈部位、相鄰的線棒、齒壓板做好防護；

（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、環繞線棒一圈均應涂刷低阻防暈漆。低阻防暈漆干燥后，檢查漆層是否有裂紋現象，如果有應再次涂刷低阻防暈漆；

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

（7）在待修復的高阻防暈區和低阻/高阻搭接區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，拆除低阻區防護美紋紙，在線棒修復區域半疊繞一層浸環氧膠的玻璃絲帶；

（10）浸環氧膠的玻璃絲帶固化后，在修復區域涂刷一層絕緣漆；

（11）絕緣漆干燥后，清理現場，拆除防護措施。

4.4 槽口電暈修復法

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量不合格等原因造成的，線棒自身防暈結構不存在缺陷。槽口電暈的現場處理方法是用環氧膠填充空氣間隙，修復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氧膠的間隙擦拭干凈；

（2）把環氧膠A、B組份按重量比2:1的比例調勻；

（3）用細毛刷將調好的環氧膠涂刷線棒與槽口墊塊的間隙中；

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

5 結論

從發電機定子線棒端部電暈現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場處理效果比較理想。三類電暈和四類電暈現場處理不能視為一勞永逸的方法，因為現場修復時更改了線棒原有的高阻防暈結構，不能保證現場涂刷的高阻防暈漆能到達新線棒的防暈水平，所以三類電暈和四類電暈現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構發展現狀[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備檢修與維護工作。