五强溪水电厂发电机定子线棒槽口电晕现场处理方法

五强溪水电厂 江珉 陈忠辉

1 前言

五强溪水电厂总装机1200MW(5×240 MW)，首台机组于1994年12月并网发电。发电机定子绕组为三相双层四支路星形连接，绕组为条形线棒分数格绕组，绝缘等级为F级，额定电压15.75kV，定子铁芯槽数为720槽，生产厂家为哈尔滨电机厂。

发电机定子线棒端部、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。

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]。

图1 槽口垫块涤纶毡与线棒之间的电晕痕迹

在5号机组C级检修中发现两个定子线棒下端部出槽口垫块涤纶毡处有白色粉末，随即利用停机机会对其他4台发电机进行了排查，每台机组在相同部位存在不同数量和程度的白色粉末（见图1），尤其是最先投产的1号发电机存在槽口电晕数量最多，随后利用各台机组检修机会对5台发电机定子线棒的电晕进行了现场修复处理。

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、多种防晕漆的多级结构、从低阻／高阻搭接区至线棒电接头的高阻防晕处理等。五强溪电厂发电机线棒高阻防晕结构为第三种。

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

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6kV及以上电压等级的定子线棒要进行防晕处理[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。

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

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100m，空气的起晕电压就会下降0.47%～1.04%，平均下降0.79%[3]。

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]。

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。

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低阻防晕区电晕、高阻防晕区电晕、槽口电晕(槽口电晕只针对有槽口垫块的发电机而言)，五强溪电厂发电机线棒所发现的白色粉末就属于槽口电晕。

4.2 槽口电晕现场修复方法

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工艺不到位、机组振动导致的垫块松动等原因造成的，线棒自身防晕结构不存在缺陷。槽口电晕的现场修复原理是短接空气间隙，具体处理步骤如下：

拆除需处理线棒处的引风板。

线棒清理前，使用塑料薄膜和保护带将邻近线棒、磁极防护起来，用洁净的酒精布仔细擦拭线棒待修复区域。然后开始拆除槽口块，打出槽口块时注意垫块的方向，应当敲击压块的小头位置将压块敲出。拆除涤纶毡时，尽量避免损坏线棒表面的附加绝缘层。先用酒精白布擦除电晕痕迹，如果无法擦除干净，可用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，用酒精白布擦干净线棒表面灰尘并用吸尘器清理打磨出来的粉尘，再用干燥的压缩空气吹扫一遍。用记号笔标记出低阻防晕区、高阻防晕区以及搭接区域（见图2）。

图2 记号笔标注线棒涂刷低、高阻漆区域

将低阻漆搅拌均匀，从铁芯槽口处延伸120mm范围内（见图3），用细毛刷涂刷低阻漆HEC56611，涂刷时要均匀，干燥24h以上。

图3 线棒低、高阻漆区域示意图

将高阻漆搅拌均匀，从槽口块中间位置开始，延伸至端部300mm范围内（见图3），涂刷高阻漆HEC56615，能涂刷到的面均匀涂刷，干燥24h以上。冬季需要加热50～60℃干燥。室温达到26℃以上时可采取自然干燥方式，但耗时较长，采用电加热器时，将加热器放置于线棒下方，控制线棒表面温度50～60℃，温度不宜过高，避免绝缘老化，当高阻漆固化不粘手时，即完成干燥过程。干燥时禁止使用明火加热。

把浸渍HDJ-138室温固化胶A、B组份按重量比2：1的比例调匀，并将涤纶毡（4×50×320mm）在浸渍胶中充分浸透，浸胶的涤纶毡需要稍微晾一会使溶剂挥发，在涤纶毡未硬之前，垫在槽口垫块位置，按照下线工艺要求打入槽口垫块（图4所示）。浸渍胶固化24h以上，冬季需要加热50～60℃干燥。室温达到26℃以上时可采取自然干燥方式，但耗时较长，采用电加热器时，将加热器放置于线棒下方，控制线棒表面温度50～60℃，温度不宜过高，避免绝缘老化，当固化胶固化不粘手时，即完成干燥过程。干燥时禁止使用明火加热。

图4 打入槽口垫块后，涂刷9130红瓷漆之前

待涤纶毡固化后，丙酮或甲苯稀释9130红瓷漆并搅拌均匀，在线棒端部涂刷9130红瓷漆，室温固化24h以上。

对定子绕组进行绝缘电阻、吸收比、极化指数试验、直流耐压及泄漏电流试验，数据与历史数据对比均正常。试验中和试验后检查已处理的槽口电晕位置无异常情况。

装复所拆除的引风板。

4.3 现场处理需注意事项

高阻漆HEC56615常温下保质期为12个月，低阻漆HEC56611常温下保质期为3个月，在0℃以下储存，质保期为6个月。使用前一定要注意查看漆的生产日期，并充分搅拌均匀。建议购置冷冻柜对低阻漆进行储存保管，根据线棒处理情况适当购买，避免不必要的浪费。

高阻漆、低阻漆搅拌均匀困难、耗时耗力，建议购置手持式电动搅拌器进行搅拌，提升效率。

打出槽口垫块时，用大小合适的方铁条先将槽口块整体朝上方打松，再用小垫块垫在槽口块的小头位置，用木锤将槽口块敲出。新槽口块使用前放入烤箱（温度设定60℃）烘烤8小时，去除潮气。槽口块打入时，要与两侧的槽口块在一个水平面上，并且槽口子母垫块上下、前后平整，严禁槽口子母垫块前后错位或凸出高于上层线棒端面，这样易刮擦到转子磁极，造成磁极损坏。

若无丙酮或甲苯时，可用97号汽油代替做为环氧酯晾干红瓷漆9130的稀释剂。

5 结论

从1～5号发电机定子线棒槽口电晕现场修复处理后至目前的运行情况分析来看，此方法有效遏制了槽口电晕再次出现，效果很好。但现场修复处理也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达到新线棒的防晕水平，所以还需利用停机机会定期检查其运行情况。