大型水轮发电机组定子线棒端部电晕原因分析及处理

大型水轮发电机组定子线棒端部电晕原因分析及处理

张震吴建荣

（华能澜沧江水电股份有限公司检修分公司云南昆明650214）

摘要：某电厂发电机年度检修过程中，检修人员对发电机检查时发现部分定子线棒出铁心槽口部位出现不同程度的电腐蚀白色粉末，经过对线棒外绝缘层白色粉末进行清洁处理后，清洁处理部位颜色较线棒其他部位颜色较浅，并且这些部位的特征趋于一致性。通过设备制造厂技术人员对该发电机定子线棒情况进行详细检查，最终确认线棒上端部出槽口处表面白斑为电晕痕迹。本文就通过对定子线棒端部出现电晕的原因进行分析，提出处理方法并组织进行处理。

关键词：发电机定子线棒电晕原因分析处理

一、某电厂发电机性能参数及定子线棒电晕检查情况

该电厂发电机由上海福伊特水电设备有限公司设计制造，额定电压为18kV,定子铁心槽共540槽，定子绕组采用双层波绕组接线方式，每相4支路并联，定子线棒共1080根。电厂检修人员对发电机定子线棒检查时，共发现22处线棒出铁心槽口外绝缘部位有电晕特征，如图所示：

线棒上端部直线段槽口处电晕1线棒上端部直线段槽口处电晕2后经福伊特公司技术人员现场检查确认，肉眼可以观察到的线棒电晕部位共计201处，厂家对201处电晕情况分为3种类型。其中，1类电晕分为1.1类（有电晕痕迹）和1.2类（有缺陷但无电晕痕迹），数量共计160处，如下图所示：

线棒槽出口低阻漆区的（1.1类）电晕线棒槽出口低阻漆区的1.2类缺陷2类电晕出现在线棒槽口处槽衬纸边缘的低阻区，特征表现为线棒低阻部位呈现条状或块状白斑，此类电晕共计9处；3类电晕出现在线棒防护带边缘的高阻、低阻段搭接部位，特征表现为电晕部位呈现点、线或条状白斑，此类电晕共计32处，如下图所示：

线棒槽出口处槽衬纸边缘的2类电晕线棒槽出口高低阻防晕带搭接部位的3类电晕

二、发电机定子线棒端部防晕结构及电晕产生原因分析

(一)发电机定子线棒端部防晕结构

该电厂1、2、4号发电机定子线棒端部产用的是“低阻漆加高阻带”的防晕结构，3、5号机采用的是“低阻漆加高阻漆和高阻带”的混合防晕结构，下图为定子线棒端部防晕示意图：

发电机定子线棒端部防晕结构示意图

(二)5号发电机定子线棒电晕产生原因分析

该电厂发电机定子线棒防晕工艺主要为主绝缘真空浸渍、固化后再将低阻和高阻材料应用于线棒，做为线棒的防晕工艺。定子线棒出厂前，厂家对线棒防晕结构试验时未发现线棒端部防晕电场强度分布不合理，局部电场集中现象。从本次定子线棒槽出口处低阻段及高、低阻搭接段防晕部位产生的白斑痕迹看，基本可以判定电晕产生的原因是防晕层的功能减弱或失效，机组运行中承受高电压的线棒绝缘表面防晕层局部发生空气电离放电而被破坏，进而形成电晕痕迹。

通过厂家技术人员现场对线棒检查和分析，基本确认发电机线棒产生电晕的原因与线棒在厂内制造工艺有关。从现场线棒电晕检查特征现象说明，线棒主绝缘经过VPI浸渍固化后，在防晕处理工艺环节，线棒表面局部打磨过度致使线棒绝缘表层云母带断裂或粘结不牢，致使线棒整体防晕结构被破坏。机组运行时，线棒表面靠槽口处导电纸边缘至玻璃丝带部位的云母带呈片状脱落翘起或云母松散，导致该部位线棒防晕功能减弱或失效，加之运行中线棒承受较高电压，随着时间推移，缺陷部位的电晕活动痕迹即呈现出白斑或带状痕迹。

三、线棒电晕修复工艺及处理过程

线棒电晕部位修复前，需仔细检查发电机所有定子线棒及其两端，标记出有电晕痕迹的线棒，并按电晕情况进行分类、统计。(一)1类、2类电晕（定子铁心出槽口线棒直线部位低阻部位电晕）修复处理工艺

1.电晕修复处理工艺

⑴电晕修复处理前，使用塑料薄膜和保护带将相邻线棒及铁心齿压板防护起来，以避免涂刷导电漆时引起污染。

⑵用干燥洁净的抹布仔细擦拭和清洁处理线棒待修复区。

⑶用120目或150目的木用砂纸（不含金属颗粒）轻柔打磨线棒待修复区至表面均匀干净。

⑷为确保新低阻漆涂层能够与线棒表面原低阻漆涂层搭接，应从离铁心约10mm处开始轻柔打磨线棒表面，直至露出线棒原低阻漆涂层。

线棒出槽口低阻段打磨示例线棒出槽口低阻段打磨完成效果

⑸线棒打磨时，不能将线棒表面粉色绝缘漆全部打磨掉，以免打磨掉绝缘漆层下的原低阻漆。

⑹打磨完成后，用干燥洁净的抹布擦拭掉所有打磨出来的颗粒和粉尘，并用吸尘器将线棒周围粉尘清理干净。打磨部位重新涂刷低阻防晕漆。涂刷低阻漆之前，用纸胶带绕包线棒以界定低阻待修复区，胶带下边缘略高于齿压板并且平行于齿压板。用塑料薄膜保护线棒高阻部位，以免涂刷低阻漆时污染线棒高阻部位。

⑻用合适的刷子在线棒打磨部位圆周将低阻漆涂刷在标定区域，并沿线棒长度方向涂刷至和定子铁心接触的位置。涂层应连续、均匀，干燥后表面不应有裂纹，低阻漆涂层应和高阻区的防护带搭接。

⑼低阻漆涂刷完成后在室温下6小时自然干燥，如果新的涂层发现有裂纹时，需重新涂刷并室温自然干燥。

⑽待低阻漆干燥后，在线棒外表面涂刷一层H-ISL3208粉色绝缘漆。本次电晕处理后，为考证后期线棒整体处理效果，经电厂与设备厂家商议决定，电晕修复部位不再涂刷表层绝缘漆。

(二)3类电晕（线棒端部高阻区与出槽口低阻搭接区电晕，如下图所示：）修复处理工艺及过程

线棒高阻段与低阻段搭接区电晕1线棒高阻段与低阻段搭接区电晕2

1.电晕修复处理工艺

⑴清洁待修复定子线棒端部及高阻区，用洁净抹布沾丙酮清理积聚在待修复区的所有杂质；⑵用刀仔细切掉待修复线棒原防护层玻璃丝带的端头，缓慢拉开玻璃丝带，把玻璃丝带拉离线棒高阻区表面直至完全脱离；

线棒高阻段外绝缘层拆除线棒高阻段外绝缘层完成拆除

⑶拆除线棒高阻带，线棒表层清洁处理完成后，标记高阻带切割位置起点至线棒出槽口位置高阻、低阻搭接区10mm位置，如图所示：

线棒高阻带切割位置线棒高阻带切割位置示意图

⑷用方角锉刀切开在切割点位置环绕线棒一周的高阻带，切割过程中锉刀只能接触到线棒主绝缘表面，防止损伤主绝缘；

⑸使用平锉，仔细磨薄线棒端部棱角上的高阻带，并注意保护线棒主绝缘，若空间太小不能使用平锉磨薄高阻带的情况下，采用电烙铁熔化原高阻带棱角，然后用小刀或金属楔剥离线棒原高阻带；

⑹用120目或150目木用砂纸打磨线棒端部表面至均匀一致，从距离铁心约10mm处打磨掉部分绝缘漆露出线棒原低阻层。用吸尘器清理掉打磨产生的杂质，用干净的抹布沾丙酮清洁高阻区，需防止丙酮侵入线棒低阻带；

⑺按福伊特公司技术要求进行高阻漆配比，线棒重新涂刷高阻漆时对低阻部位进行有效防护，低阻段的防护区域在铁心槽口向上10mm处，高阻防晕段与低阻防晕段搭接长度为防护位置以上20mm处；

⑻用画笔刷沿线棒一周均匀涂刷2层低阻漆及高阻漆，并注意保持高低阻段防晕漆搭接完整，2层防晕漆涂刷时间间隔不得小于3小时；

⑼线棒防晕漆涂刷完成后，在防晕处理部位外侧架设红外线灯烘烤48小时，直至防晕漆干燥。

四、本次线棒电晕修复处理总结

本次5号发电机定子线棒电晕处理工作历时20天，共计处理电晕数量201处，其中1类、2类电晕共169处，3类电晕32处，较严重电晕部位共8处，涉及防晕处理线棒共172根。

历经20天的工作，5号发电机定子线棒标记的电晕缺陷全部处理完毕，所修复线棒防晕层新涂刷防晕漆已完全干燥，具备发电机交流耐压试验条件。第22天夜间，专业技术人员进行了5号发电机定子电晕处理后交流耐压试验。发电机定子三相分别施加1.5Un（27kV）交流电压，1分钟耐压均通过,试验过程中未发现线棒电晕处理部位出现异常情况，定子交流耐压试验合格。

在进行5号发电机定子交流耐压试验过程中，专业技术人员进行了定子三相绕组分别在1.1Un/√3（11.4kV）和1.1Un（19.8kV）2个阶段的电晕检测试验。经电晕试验检测，本次经过防晕处理的线棒未出现电晕情况。电晕试验结果说明，本次发电机线棒电晕处理总体效果较好，也为今后工作中发电机遇到类似异常问题的分析及处理积累了经验。

参考文献：

［1］水轮发电机设计与计算。

［2］沈其工、方瑜、周泽存、王大忠，高电压技术（第四版），中国电力出版社。

［3］JB/T8439-2008，使用于高海拔地区的高压交流电机防晕技术要求。

［4］DL/T298-2011发电机定子绕组端部电晕检测与评定导则