小湾水电厂发电机定子电晕处理探索

小湾水电厂发电机定子电晕处理探索

张鹤鸣

云南省大理州南涧县小湾电厂云南省675702

摘要：发电机定子绕组在通风槽口及直线出槽口处、绕组端部电场较为集中。场强达到一定数值时，气体发生局部电离，产生电晕。电晕产生热效应和臭氧、氮的氧化物，使线圈内局部温度升高，导致胶粘剂变质、碳化，线棒绝缘降低和云母变白，进而使线棒松散、短路、绝缘老化。小湾电厂发电机自投入商业运行以来，定子电晕一直存在。本文以1号发电机为例，介绍了小湾电厂发电机定子电晕处理的历程，各阶段处理取得的效果对比，重点介绍了定子改接线及端箍更换。

关键词：发电机；定子；电晕

1概述

小湾电厂发电机单机容量70万千瓦，全厂共6台。为立轴半伞式结构、全空冷式三相凸极同步发电机。发电机定子绕组为八分支并联结构，双层波绕组，定子槽数480槽，每槽布置2根线棒。

小湾电厂1号发电机投产以来，运行过程中检查发现，定子绕组电晕情况为规律性的每隔8根线棒，相邻两相线棒相邻临面上存在集灰、较严重部位有变色的局部白点，部分端部垫块、端箍与线棒接触部位有放电痕迹，紫外成像检测1.1Un下有电晕光子。

2各阶段电晕处理情况

1号发电机自2010年发现电晕以来，已经过3次电晕处理。处理可分为如下3个阶段：

第一阶段2012年12月、2014年1月，两次以改善安装施工工艺的处理为主，即整体打磨清理端部尖角毛刺、异相线棒间加装垫块、喷涂防晕漆。两次均为第一阶段处理。

第二阶段2014年1月至6月，以2号机为例更改部分绕组接线改善异相线棒间电压，清理端部尖角毛刺、处理垫块与线棒间、线棒与端箍间间隙，改善集中引线部位引线手包绝缘厚度，增大异相线棒间间隙，整体喷涂防晕漆。

第三阶段2015年1月至6月，是在吸取前两阶段处理经验后的进一步处理。以1号机为例，处理措施为更换所有定子线棒、更改绕组接线、更换金属端箍为软端箍同时加装层间端箍上端1道、下端2道、斜边垫块保持为原来的1块同时加装槽口防沉垫块，在机组安装的过程中进一步强化施工工艺包括线棒之间间距调整控制，端部尖角毛刺处理、间隙处理、防晕漆喷涂等。

3采用定子改接线及附属措施解决电晕问题

定子改接线前相间线棒共480处运行中电压差值有三种情况。第一种情况：每隔120根线棒，相间线棒电压差接近100%Un（18kV），上下端部上层和下层线棒共16处；第二种情况：每隔8根线棒，相间线棒电压差接近88%Un（15.84kV），上下端部上层和下层线棒共224处；第三种情况：每隔8个线棒，相间线棒电压差接近18%Un（3.24kV），上下端部上层和下层线棒共240处；电压分布差别较大，部分偏高部分偏低。

3.1改接线

改接线即是更改定子绕组每相8支路其中的4个支路接线，从端部斜连接处更改上下层线棒的并头连接。

更改接线后相间线棒480处运行中电压差值变为两种情况，第一种情况：每隔120根线棒，相间线棒电压差接近70%Un（12.6kV），上下端部上层和下层线棒共16处；第二种情况：每隔4个线棒，相间线棒电压差接近60%Un（10.8kV），上下端部上层和下层线棒共464处。更改接线后定子绕组相间线棒（即不同相线棒）之间电压分布较为均匀，高电压的部位电压降低、低电压部位电压升高，最高电压为12.6kV比改接线前的18kV显著降低，与电晕试验电压19.8kV（1.1Un）相比已有较大的裕度空间。其余线棒为同相线棒，运行时线棒间电压差值低于相电压10.4kV。

改接线前改接线后

3.2将原设计金属端箍更换为绝缘软端箍、增设绝缘层间端箍

为消除金属端箍对绕组端部线棒与端箍之间电晕放电影响，改善端部电晕，将金属端箍更换为绝缘软端箍；为保障绕组的整体强度，在上、下层线棒之间增设绝缘层间端箍，上端部1道、下端部2道；为减少层间端箍绑扎产生过多的尖角、毛刺以及间隙，层间端箍绑扎采用只与上层线棒单绑的方式。

3.3改接线后试验情况

改造后定子下端部由于受到发电机制动装置影响不具备紫外成像检测的条件，试验在定子上端部开展；试验方式先用暗室肉眼观察再用紫外成像仪检测。

暗室法在11.4kV（1.1Un/√3）、18kV和19.8kV（1.1Un）均未观察到电晕放电点。

紫外成像装置检测在11.4kV条件下三相均没有发现电晕放电点，在19.8kV（1.1Un）条件下电晕放电点三相共有13处，A相电晕放电强度最强位置为250-251之间（光子数为56），B相电晕放电强度最强位置为96-97之间下端部（光子数为91），C相电晕放电强度最强位置为360-361之间（光子数为78）。

C相；19.8kV；360-361之间

4电晕处理效果对比

4.11号机3次电晕处理效果对比

两台机组通过改接线后，试验电压下紫外成像检测电晕点处理前后均有明显改善，1号机效果较好，主要是1号机改造更彻底对绕组端部施工工艺控制到位。2号机改造只改接线，部分工艺无法实施，如斜边间隙调整、层间及下层线棒尖角毛刺间隙处理等；改造完成后两台机运行电压下端部电位分布均得到了很好的改善，2号机运行1年后外观检查结果，除2处垫块填充腻子与线棒表面间因小裂纹出现变色发黄放电痕迹外，其余部位未发现异常；1号发电机改接线后，经过两个月运行，未发现电晕情况。但在改造过程中端部间隙处理也采用腻子填充办法，且将金属端箍更换为软端箍，加装层间端箍，端箍与线棒之间间隙在改接线后的运行电压下是否会产生间隙放电需时间考验。

5结束语

从改善施工工艺，到通过改接线改善相间线棒电压分布，再到改接线改善相间线棒电压分布同时改善施工工艺，1号发电机电晕处理探索逐步深入。特别是第三次处理后，1号发电机运行电压下端部电位分布得到了很好的改善，试验电压下紫外成像检测电晕点明显减少，运行电压下端部无电晕点出现，经过两个月运行，亦未发现电晕情况。鉴于第三阶段1号机组电晕处理采用了新的工艺，如金属端箍更换为软端箍，加装层间端箍，在长期运行中是否会出现电晕，还有待进一步观察。

参考文献：

王正茂，阎治安，崔新艺，苏少平.电机学.西安交通大学出版社.2000.9.

严璋，朱德恒，高电压绝缘技术.中国电力出版社.2007

电气装置安装工程电气设备交接试验标准.GB50150-2006

电力设备预防性试验规程.DL-T596-1996

现场绝缘试验实施导则.DLT474.4-2006

发电机定子绕组端部电晕检测与评定导则.DL/T298-2011

作者简介：

张鹤鸣，1983.09，男，四川南充人，工程师，工学学士，从事水电站设备运行维护工作。