浅析大型水轮机组定子线棒电晕处理

浅析大型水轮机组定子线棒电晕处理

温成明 张玥华

华能澜沧江水电股份有限公司 云南 昆明 650000

摘要：本文对大型水轮机组定子线棒电晕类型进行了简述，对常见定子线棒层间电晕形成原因及机制进行了分析，并结合景洪电厂某机组定子线棒层间电晕处理对层间电晕处理方式进行了探讨。

关键词： 定子线棒；层间电晕；电晕处理

1 前言

随着大型水轮机组的运行，因设计缺陷、安装不规范等因素在定子线棒处会存在不同程度的电晕放电现象，产生电腐蚀及化学降解，导致发电机绝缘迅速老化，绝缘性能降低，严重时会造成线棒短路或击穿。目前对于定子线棒电晕放电主要分为三种，定子线棒R弯处电晕、定子线棒槽内电晕、定子线棒层间电晕，其中以定子线棒层间电晕现象较为常见。本文对定子线棒层间电晕形成的原因及机制进行了分析，并结合景洪电厂某大型水轮机组定子线棒层间电晕处理，对其处理方式进行探讨。

2 定子线棒层间电晕

定子线棒层间电晕发生位置存在定子线棒出槽口至R弯段，位于上下层线棒之间，一般处于定子线棒低阻区域。

其简易模型如下：

图一 相邻定子线棒间层间电晕模型

相邻两根线棒可抽象为两块电极板，当线棒电压不相等时，便在相邻两根线棒之间形成电场，带电离子在场强作用下发生定向运动,对线棒进行碰撞，使线棒表面材料受到损伤，随着线棒表面材料的破坏，造成更多带电离子参与，达到一定程度时便可看到电晕放电现象。

电晕放电会带来一系列的化学反应，产生臭氧，随着线棒间压差增大，产生臭氧的浓度不断增大，臭氧具有强氧化性，会氧化线棒表面绝缘材料，降低线棒的绝缘性能。同时，线棒间场强的存在会电解空气中的氮气，其产生的氮化物与水蒸气形成硝酸，损害线棒表面绝缘材料，严重时破坏线棒主绝缘。线棒电晕处常看到白色粉末状物质其主要成分便为硝酸盐。

3 定子线棒层间电晕形成原因

由图一简易模型可知，相邻两根线棒间场强的大小与两极板间介质种类与间距有关。定子线棒间距一般是固定的，造成相邻两根线棒间场强存在的原因往往是因安装不规范、运输过程中损伤线棒、线棒间污染物或高温、高电场、腐蚀性环境等造成相邻两根线棒间场强产生。定子线棒在带电运行下发生化学反应，产生臭氧及硝酸进一步腐蚀线棒，加剧线棒表面绝缘材料的破坏，产生电晕放电现象。

4 定子线棒层间电晕处理方法

目前，对于定子线棒层间电晕处理需先对线棒进行清洁，将污物清理干净，再根据电晕程度一般分为以下几种处理方式：

4.1 对于电晕程度较低情况，需用砂布、酒精或丙酮将放电痕迹进行清洗，对防晕层重新涂刷防晕漆。

4.2 对于电晕放电严重，放电部位较少且暂不具备转子吊出处理的情况，可采用将环氧绝缘板等绝缘材料置于线棒之间，隔离放电线棒，切断电晕放电的路径，提高电晕放电电压。

4.3 对于电晕层结构破坏严重时，需将防晕层剥离，重塑线棒防晕结构或重新安装合格的定子线棒。

5 景洪电厂定子线棒电晕处理

景洪电厂某机组检修时发现定子线棒存在电晕现象，用紫外线成像仪对定子线棒进行检测发现多处电晕点，经研究，电晕处多分布在低电阻区域，且不具有规律性，属于个别现象，其原因为低电阻防晕层在安装和运行时受到损伤，损伤部位产生一定电位，当损伤面积越大，损伤部位电位越高，越容易与损伤部位的低电阻区域发生电晕。

采取对电晕较轻部位重新涂刷防晕漆，电晕较重区域重新更换定子线棒的处理方式。

5.1 重新涂刷防晕漆

5.1.1定子线棒表面清理与清洁

使用白棉布蘸适量无水酒精或丙酮清理需处理线棒的绝缘表面，同时也需清洁相邻线棒的绝缘表面。擦拭后，对于线棒电晕部位表面有明显不平整、脱皮或明显污染，用细沙纸轻微打磨。在定子线棒处理区域的完好部位使用细砂纸轻微打磨，露出完好的低阻防晕层（黑色），再使用白棉布蘸适量无水酒精或丙酮清理。

5.1.2 定子线棒低电阻防晕漆涂刷处理前保护

使用纸粘带粘贴需处理的线棒，用于保护低电阻防晕漆涂刷时不会污染处理部位意外的部分。当处理定子线棒下端时，还需在定子绕组第一道绑绳上方塞入干净棉布，用于避免低电阻防晕漆可能出现的滴落并污染绕组端部。

5.1.3 低电阻防晕漆涂刷

在铁心至槽口块下表面的范围内涂刷两层室温固化低电阻防晕漆，要求线棒该范围的四个面均刷到，低电阻防晕漆与原低电阻搭接，另需保证线棒至少有一个面涂刷至铁心相连。第一层室温固化低电阻防晕漆涂刷完成后，在室温下晒干3h及以上，再进行第二层室温固化低电阻防晕漆涂刷,涂刷范围与第一层低阻漆一致。

5.2 更换定子线棒

5.2.1 拆除工作开始前用塑料布、防火材料覆盖好定子上、下端部，特别是未更换或拆除部位定子线棒端部，同时用布条、胶带对施工位置上端部缝隙进行封堵，防止异物落在铁心内及线棒端部。

5.2.2 绝缘盒、槽楔、引线及跨接线绝缘、上层斜边垫块、槽口垫块、绑带、绑绳拆除。

5.2.3 做好焊机前做好端部防护工作，使用防火布在引线底部、线棒并头处、跨接线底部敷开，在引线及跨接线连接板熔开点两边、线棒根部用棉纱布浸冷水包绕。使用中频焊机将焊接处熔开并头块及引线、跨接线，熔开过程中，根据棉纱布冷却情况适当对其添加水，保证冷却效果，表面绝缘损伤扩大。

5.2.4 拔出线棒，拆除层间端箍、垫条。

5.2.5 定子端部、铁心清理及防护、槽内喷涂半导体漆,喷涂完成后，全面进行检查确保无漏点。

5.2.6 线棒安装前需对线棒进行耐压试验并合格，所有线棒下线前进行外观检查，线棒表面无磕碰损伤，用槽衬纸对线棒直线部分进行绕包，并紧固。

5.2.7 以定子铁心中心线和线棒中心线为基准丈量线棒上下端伸出长度，伸出长度符合定子装配图要求，线棒斜边间隙满足定子装配图纸要求，并用假上层线棒、压线垫条和压线工具压紧线棒，槽衬胶固化后，检查线棒直线段槽内固化完好，线棒无松动，清理线棒表面。

5.2.8 安装层斜边垫块、槽楔，槽楔打完后，线棒并头焊接前对线棒进行耐压试验，耐压试验合格后，用中频焊机对线棒并头块焊接及引线、跨接线焊接，焊接后，铜焊接头外观检查焊料熔化良好，焊缝应饱满、均匀、过渡平滑，无气孔、缝隙和虚焊，没有焊料形成的尖角和凸起的焊瘤。对端部的焊渣、碳化物、污渍进行打磨清理，去除尖角与毛刺及多余焊料。

5.2.9 将玻璃丝绳将槽口垫块绑扎牢固，并按要求涂刷环氧胶；用堵漏板、腻子对绝缘盒下端及绝缘盒边缘进行堵漏密封，待灌胶在绝缘盒内完全固化后，拆除堵漏板及环氧腻子，并对灌注完成的绝缘盒进行清洁。

5.2.10 对整个定子端部进行清洁，特别是清除下线过程中对定子未施工部位的污染，去除防晕漆、半导体漆等。必要时使用气源气吹后再用酒精等清洁。线棒更换完成后对整机进行耐压试验，试验结果合格。

在定子线棒处理完成后，用紫外线成像仪对定子线棒进行检测，未发现点晕点。

6 结论

在定子线棒运输、安装过程中定子线棒碰撞损坏或在恶劣条件下定子线棒长期运行是导致定子线棒电晕产生的常见原因，电晕现象中以定子线棒层间电晕最为常见，本文结合景洪电厂定子线棒层间电晕处理，对电晕较轻部位重新涂刷防晕漆，电晕较重区域重塑线棒防晕结构或重新安装合格的定子线棒的处理方式能够很好解决定子线棒层间电晕问题，为水电厂解决同类型定子线棒电晕放电处理提供了借鉴与思路。

参考文献

1. 向天航 顾卫坤 吴小平 杨大贵，定子线棒层间电晕成因探究与处理，水电与抽水蓄能，2019年2月20日。

2. 何勇 车传强 席文飞，紫外线成像技术在发电机定子线棒绝缘检测中的应用，内蒙古电力技术，2010年。