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        大型水輪發(fā)電機(jī)定子線棒端部電暈現(xiàn)場(chǎng)處理方法研究

        2017-07-31 19:16:46胡慶雄屈文鋒
        水電站機(jī)電技術(shù) 2017年6期
        關(guān)鍵詞:線棒槽口電暈

        胡慶雄,屈文鋒,馬 軍,余 超

        (中國(guó)長(zhǎng)江電力股份有限公司,湖北 宜昌 443000)

        大型水輪發(fā)電機(jī)定子線棒端部電暈現(xiàn)場(chǎng)處理方法研究

        胡慶雄,屈文鋒,馬 軍,余 超

        (中國(guó)長(zhǎng)江電力股份有限公司,湖北 宜昌 443000)

        隨著水輪發(fā)電機(jī)電壓等級(jí)的提高,定子線棒端部、通風(fēng)槽口等部位由于電場(chǎng)分布不均勻,局部場(chǎng)強(qiáng)過高,易發(fā)生電暈現(xiàn)象。電暈產(chǎn)生的熱效應(yīng)和臭氧會(huì)腐蝕線棒絕緣材料,從而危及發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行。本文介紹了發(fā)電機(jī)定子線棒的防暈結(jié)構(gòu)以及影響電暈的因素,并闡述了定子線棒端部電暈的現(xiàn)場(chǎng)處理方法。

        水輪發(fā)電機(jī);定子線棒端部電暈;現(xiàn)場(chǎng)處理

        1 前言

        發(fā)電機(jī)電暈是發(fā)電機(jī)定子繞組絕緣表面某些部位由于電場(chǎng)分布不均勻,局部場(chǎng)強(qiáng)過高,導(dǎo)致附近空氣電離而引起的輝光放電。電暈產(chǎn)生的熱效應(yīng)和臭氧,將線棒環(huán)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(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行、縮短發(fā)電機(jī)的使用壽命[1]。

        隨著水輪發(fā)電機(jī)電壓等級(jí)的提高,線棒端部、通風(fēng)槽口和槽內(nèi)間隙等部位由于電場(chǎng)分布不均勻,易發(fā)生電暈現(xiàn)象。線棒端部電暈可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)處理,線棒槽部電暈或內(nèi)部電暈,一般是更換新線棒。

        2 定子線棒的防暈結(jié)構(gòu)

        根據(jù)發(fā)電機(jī)定子線棒電暈的特點(diǎn),發(fā)電機(jī)定子線棒的防暈結(jié)構(gòu)采用直線段防暈和端部防暈相結(jié)合的方式。線棒直線段防暈是線棒與鐵心槽相接觸區(qū)域的防暈處理,采用低阻防暈帶或低阻防暈漆進(jìn)行防護(hù),防暈長(zhǎng)度比定子鐵心槽長(zhǎng)度略長(zhǎng)。線棒端部防暈是線棒出槽后的一段經(jīng)R彎部到線棒端部斜邊這一部分的防暈處理,該區(qū)域進(jìn)行高阻防暈處理,采用高阻防暈帶或高阻防暈漆進(jìn)行防護(hù)。低阻防暈區(qū)與高阻防暈區(qū)有一小段搭接區(qū),簡(jiǎn)稱為低阻/高阻搭接區(qū)。

        不同廠家的線棒防暈結(jié)構(gòu)在低阻防暈區(qū)差別不大,但是高阻防暈區(qū)域有較大差別。目前,高阻防暈結(jié)構(gòu)有多種形式,如:利用碳化硅的非線性特點(diǎn)采用單級(jí)防暈或多級(jí)防暈結(jié)構(gòu);使用多種防暈漆的多級(jí)結(jié)構(gòu);從低阻/高阻搭接區(qū)至線棒電接頭全進(jìn)行高阻防暈處理等。

        3 影響發(fā)電機(jī)電暈的因素

        影響發(fā)電機(jī)電暈的因素分為內(nèi)部因素和外部因素,內(nèi)部因素主要是發(fā)電機(jī)的額定電壓、電位以及電場(chǎng)的不均勻情況,外部因素包括海拔、濕度、溫度、油污。

        3.1 內(nèi)部因素的影響情況

        (1)額定電壓:發(fā)電機(jī)的額定電壓越大,越容易產(chǎn)生電暈,所以要求6 kV及以上電壓等級(jí)的定子線棒要進(jìn)行防暈處理[2];

        (2)電位:線棒越靠近機(jī)端,線棒所處的電位越高,越容易產(chǎn)生電暈;

        (3)電場(chǎng)的不均勻情況:電場(chǎng)越不均勻,越容易產(chǎn)生電暈,例如線棒出槽口處屬于典型的套管結(jié)構(gòu),電場(chǎng)非常集中,是最容易產(chǎn)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(yùn)行于高海拔地區(qū)的發(fā)電機(jī)相比于平原地區(qū)的發(fā)電機(jī),其起暈電壓會(huì)明顯下降,大量試驗(yàn)證實(shí),海拔高度每升高100 m,空氣的起暈電壓就會(huì)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(fā)電機(jī)定子線棒端部表面油污也是引起電暈的一個(gè)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(xiàn)場(chǎng)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(jù)電暈產(chǎn)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(duì)有槽口墊塊的發(fā)電機(jī)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(fù)法

        一類電暈、二類電暈位于線棒端部的低阻防暈區(qū),采用低阻防暈修復(fù)法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)處理。低阻防暈修復(fù)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(xiàn)場(chǎng)處理過程中所用的防暈漆、絕緣漆與發(fā)電機(jī)線棒生產(chǎn)制造時(shí)所用漆相同,具體處理步驟如下:

        (1)使用塑料薄膜和保護(hù)帶將鄰近線棒、磁極防護(hù)起來(lái),用干燥潔凈的白布仔細(xì)擦拭線棒待修復(fù)區(qū)域;

        (2)用美紋紙帶粘性一面朝外繞包于線棒,以界定待修復(fù)區(qū)域,膠帶平行于齒壓板且下邊緣略低于低阻/高阻搭接區(qū)域上邊緣,再用塑料薄膜將線棒界定區(qū)域之外的高阻防暈部位做好防護(hù),以免涂刷低阻防暈漆時(shí)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(fù)區(qū)域表面的絕緣漆,打磨絕緣漆時(shí)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(lái)的粉塵,并用干燥潔凈的抹布擦拭干凈;

        (5)用細(xì)毛刷將低阻防暈漆涂刷在經(jīng)過打磨的界定區(qū)域,環(huán)繞線棒一圈均應(yīng)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(xiàn)象,如果有應(yīng)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(fù)區(qū)域涂刷一層絕緣漆;

        (8)絕緣漆干燥后,清理現(xiàn)場(chǎng),拆除防護(hù)措施。4.3高阻防暈修復(fù)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(fù)法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)處理。高阻防暈修復(fù)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(xiàn)場(chǎng)處理過程中所用防暈漆、絕緣漆與發(fā)電機(jī)線棒生產(chǎn)制造時(shí)所用漆相同,具體處理步驟如下:

        (1)使用塑料薄膜和保護(hù)帶將鄰近線棒、磁極防護(hù)起來(lái),用干燥潔凈的白布仔細(xì)擦拭線棒待修復(fù)區(qū)域;

        (2)用記號(hào)筆標(biāo)記出需要拆除高阻防暈帶的部位,拆除端部待修補(bǔ)區(qū)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(bǔ)區(qū)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(qū)域的上邊緣,再用塑料薄膜將線棒界定區(qū)域之外的高阻防暈部位、相鄰的線棒、齒壓板做好防護(hù);

        (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(huán)繞線棒一圈均應(yīng)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(xiàn)象,如果有應(yīng)再次涂刷低阻防暈漆;

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

        (7)在待修復(fù)的高阻防暈區(qū)和低阻/高阻搭接區(qū)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(qū)防護(hù)美紋紙,在線棒修復(fù)區(qū)域半疊繞一層浸環(huán)氧膠的玻璃絲帶;

        (10)浸環(huán)氧膠的玻璃絲帶固化后,在修復(fù)區(qū)域涂刷一層絕緣漆;

        (11)絕緣漆干燥后,清理現(xiàn)場(chǎng),拆除防護(hù)措施。

        4.4 槽口電暈修復(fù)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(fā)電機(jī)在安裝過程中由于線棒與槽口墊塊間毛氈偏窄或安裝質(zhì)量不合格等原因造成的,線棒自身防暈結(jié)構(gòu)不存在缺陷。槽口電暈的現(xiàn)場(chǎng)處理方法是用環(huán)氧膠填充空氣間隙,修復(fù)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(huán)氧膠的間隙擦拭干凈;

        (2)把環(huán)氧膠A、B組份按重量比2:1的比例調(diào)勻;

        (3)用細(xì)毛刷將調(diào)好的環(huán)氧膠涂刷線棒與槽口墊塊的間隙中;

        (4)待涂刷的環(huán)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(huán)氧膠,直到間隙填滿為止。

        5 結(jié)論

        從發(fā)電機(jī)定子線棒端部電暈現(xiàn)場(chǎng)處理后的運(yùn)行情況分析,一類電暈、二類電暈和槽口電暈現(xiàn)場(chǎng)處理效果比較理想。三類電暈和四類電暈現(xiàn)場(chǎng)處理不能視為一勞永逸的方法,因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)修復(fù)時(shí)更改了線棒原有的高阻防暈結(jié)構(gòu),不能保證現(xiàn)場(chǎng)涂刷的高阻防暈漆能到達(dá)新線棒的防暈水平,所以三類電暈和四類電暈現(xiàn)場(chǎng)處理后需定期停機(jī)檢查其運(yùn)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(jī)定子線圈防暈材料及防暈結(jié)構(gòu)發(fā)展現(xiàn)狀[J].絕緣材料,2010,43(3):27-28.

        [3]電機(jī)工程手冊(cè)編委會(huì).電機(jī)工程手冊(cè):第3卷電機(jī)卷[M].2 版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1998:89-105.

        [4]電工絕緣手冊(cè)編委會(huì).電工絕緣手冊(cè)[M].北京:機(jī)械業(yè)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(shè)備檢修與維護(hù)工作。

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