发电机定子绕组端部表面电晕查找试验的方法和标准.docx

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1、发电机定子绕组端部外表电晕查找试验的方法和标准梅志刚;王劲松;龙飞;雷雨;孙士涛;宋楠;白亚民【摘 要】介绍了发电机定子绕组端部外表放电缺陷查找试验(暗室遮光起晕试验)的方法,外表放电缺陷的表现以及现场处置方法,重点争论了现有的技术标准.不同标准中给出的电压数值、对电晕成像仪的标定方法和评估外表放电缺陷的严峻程度的方法不尽一样.本文就这些方面给出了实际应用这些标准的建议.【期刊名称】大电机技术【年(卷),期】2023(000)006【总页数】4 页(P5-8)【关键词】发电机;定子绕组;暗室遮光起晕试验;外表放电;半导体涂层;电晕成像仪【作 者】梅志刚;王劲松;龙飞;雷雨;孙士涛;宋楠;白亚民

2、【作者单位】华北电力科学争论院有限责任公司,北京 100045;华北电力科学争论院有限责任公司,北京 100045;华北电力科学争论院有限责任公司,北京 100045;华北电力科学争论院有限责任公司,北京 100045;华北电力科学争论院有限责任公司, 北京 100045;华北电力科学争论院有限责任公司,北京 100045;华北电力科学争论院有限责任公司,北京 100045【正文语种】中 文【中图分类】TM303.1 0 前言在旋转电机中的外表放电是指发生在线棒之间的间隙内、线棒与铁心之间的间隙内和线棒端部外表间隙中的放电。为了区分于发生在绝缘内部气隙中的放电，这种外表放电也被称为外部放电。用

3、户关注外表放电是从关注发电机整机起晕电压水平开头的。2023 年 2 月，某电厂 2 号氢冷发电机在清理端部油污时觉察了大面积的绝缘碳化现象，如图 1 所示。事故分析报告说明，制造厂工艺不良导致整机起晕电压水平过低，引起外表放电反复灼伤绝缘是事故的根本缘由。在发电机检修过程中，定子绕组端部的清扫是需要反复进展的工作。由于该大事的发生，很多用户开头关心这种清扫是否会破坏端部外表的防晕构造，从而引起外表放电。这就促使用户寻求一种评估外表放电水平的方法。在氢冷发电机中，高压氢气具有抑制外表放电的效应1。然而，在空气冷却的发电机绕组中，外表放电所产生的臭氧、氮氧化物可能腐蚀防晕涂层，从而进一步加剧外表

4、放电，最终引起绝缘的失效。因此，修复防晕涂层是空冷发电机在检修时一种常见的工作。图 2 给出了北京某电厂修复防晕涂层的现场照片。如何评估这种修复效果？这个问题与评估外表放电水平是一样的。图 1 由外表放电导致的某电厂 2 号发电机定子端部的绝缘碳化区域工程师提出承受暗室遮光起晕试验来评估发电机定子绕组端部外表放电缺陷的严峻程度。进展暗室遮光起晕试验时，工程师通过两种方法记录外表放电缺陷，一种是肉眼观看、口头描述并记录外表放电；另一种则使用电晕成像仪记录。目前这两种方法都缺少标准的现场作业流程。相关的技术标准严峻依靠工程技术人员的阅历。图 2 北京某电厂正在修复定子绕组的防晕涂层1 试验方法简介

5、进展暗室遮光起晕试验时，需要对被试相绕组施加肯定电压，另外两相绕组接地； 或者将三相绕组短接到一起施加肯定电压。所加电压的数值可参见相关技术标准。加压时间约为 15min，以获得稳定的外表放电活动状态。使用肉眼观看时，试验应在晚间进展，并在试验过程中关掉电机四周全部的光源。假设不具备完全黑暗的观看条件，则应在电机四周四周搭遮光棚。当观看人员进入遮光棚后，开头施加电压。当外表放电稳定下来以后，观看者的眼睛会适应黑暗， 从而观看到外表放电所产生的微弱辉光。外表放电缺陷所产生的辐射光谱为 280405nm，其 90%的能量都位于紫外区域， 因此它所放射光的主要局部对于肉眼是不行见的2。为了提高观看的

6、灵敏度，简化并加速试验过程，试验人员使用电晕成像仪观看并记录外表放电。电晕成像仪的输出可直接显示在视频画面上；有些电晕成像仪具有可见光滤镜，不用关灯就可以观看到外表放电，且更简洁定位到缺陷点。尽管电晕成像仪要比肉眼观看灵敏得多，但是电晕成像仪的示数与仪器对放电点的距离和观看角度有关3；有时，肉眼观看到的猛烈放电点并不能得到较大的电晕成像仪读数。但在大多数状况下，电晕成像仪所表征的放电点对肉眼都是不行见的。这说明两种方法的试验结果不简洁进展比照验证。而目前的国内技术标准大都针对 肉眼观看方法，针对电晕成像仪读数的标准仍处于探究阶段，所以发电机定子端部 外表放电缺陷查找试验暗室遮光起晕试验推举以肉

7、眼观看方法为主。最好先用 紫外成像仪对放电点进展定位之后，再用肉眼重点观看这些部位，并留下相关影像 资料。图 3 给出了使用电晕成像仪查找外表放电所得到的图像。图 3 某电晕成像仪在外表放电缺陷查找试验中的读数2 相关的技术标准国内现有的标准中，涉及到暗室遮光起晕试验的主要有文3-6。除了文3外，其余标准都是针对发电机的；而文2则用于制造厂对于制造或安装发电机的质量掌握。文2和3同时争论了肉眼观看方法和使用电晕成像仪进展暗室遮光起晕试验，其余标准则仅针对肉眼观看方法。对于整机起晕水平，文4-6只是简洁要求在 1.0 倍、1.05 倍和 1.1 倍额定线电压下，定子绕组端部没有明显的晕带和连续的

8、金黄色亮点，并未涉及具体的试验方法。文2和文3则对具体的试验方法和步骤进展了具体的描述。文2和文3都建议试验分为两个阶段。第一个阶段，将绕组三相连在一起加压， 也可分相加压，施加电压较低，检查绕组对地的局部是否存在外表放电，重点关注是否存在异物引起的尖端放电、测温元件或监测传感器连接电缆四周、对地间隙和不同阻值防晕涂层的交界面和端部防晕层等部位是否存在外表放电。其次个阶段， 分相加压，非被试相接地，施加电压较高，只关注相间间隙中是否存在外表放电。这个阶段即使觉察绕组对地间隙中存在外表放电，应予以无视。所以应在试验前应依据绕组线棒连接图标识好相间间隙的位置。设 UN 为定子绕组额定线电压，文3区

9、分空气冷却和氢气冷却机组，建议第一阶段施加的电压分别为 1.1UN /和 U N /，其次阶段施加的电压分别为 1. 1UN 和UN；而文2则没有区分机组冷却方式，建议第一阶段施加电压为 1.15UN/，其次阶段施加的电压值 U 2 应依据绕组中各根线棒的电压相量图来计算。到底对于额定电压为 UN 的定子绕组，在运行时相间只有在绕组出线端才承受额定线电压， 相间其余部位所承受的电压会远低于这个数值。计算出相间两根线棒所承受的最高电压后，其次阶段施加的电压值 2U 应在这个值的根底上增加 15%。比实际承受电压高出 15%是为了补偿运行时机组温度高于试验时所造成的影响。两个标准所施加的电压都有各

10、自的考虑，应结合起来应用。考虑到高压氢气对外表放电的抑制作用，对于氢冷机组宜按文3规定的电压数值加压，对于空冷机组，则宜按文1 规定的电压数值加压。为了让电晕成像仪满足试验要求，必需对其进展标定。文3承受测量试验线棒外表放电时的局部放电量的方法标定电晕成像仪，以此得到电晕起始时所对应的电晕成像仪的示数。而文1则承受肉眼观看标准尖板电极起始电晕的方法来检查电晕成像仪的灵敏度是否满足试验要求。文2中规定，肉眼观看法得到的电晕起始电压与电晕成像仪得到的电晕起始电压相差不能超过 1kV，以此也可以标定电晕成像仪。就试验标准而言，由于文2是针对机的，它要求在所施加的电压下，对应的部位不应存在外表放电，否

11、则就应对发电机进展修理；而文3是针对现场安装的发电机，无论是机还是已投运处于检修状态下的机组，它规定，外表放电可以在肯定程度内存在，是否需要处理应依据电晕成像仪的示数打算。对于机而言，文2中给出的标定方法更加符合实际需求，到底对机进展暗室遮光起晕试验的目的是为了给出外表放电的起始电压和熄灭电压水平。而对于检修中的机组而言，用户关心的是外表放电的严峻程度以及它是否需要进展处理。所以， 文3中给出电晕成像仪的标定方法和外表放电的评估方法更简洁在现场实现。然而，由于电晕成像仪的示数与肉眼观看方法得到的图像之间的对应关系并没有数据支持，所以目前对检修机组的外表放电水平的评估方法宜以肉眼观看方法为主，以

12、电晕成像仪的读数作为关心手段。而肉眼观看方法需要肯定的阅历，这就为现场操作带来了困难。与文3给出的标准不同，本文建议对全部在第一阶段使用电晕成像仪觉察的外表放电点肯定要进展处理，其处理方法依据外表放电缺陷表现的不同而不同。3 外表放电缺陷的表现及其现场处置发电机定子绕组端部的外表放电缺陷依据其遗留下来的痕迹可分为四种。由于线棒端部间距不够而造成的外表放电。长期运行之后，它通常会引起线棒外表的电腐蚀现象，即在目视检查时，会觉察线棒外表存在大量的白色粉末臭氧或其他化学物质腐蚀的结果。这种白色粉末一般消灭在运行中处于高电位的线棒上。当它们与灰尘或油混合时，可能变成褐色或者灰色。图 4 给出了一台水轮

13、发电机定子绕组端部消灭的电腐蚀现象。半导体涂层故障所造成的外表放电缺陷。一般来说，半导体涂层为黑色，假设涂层变成白色、黄色或其他颜色，则发生了这种故障。当端部半导体涂层的交叠局部发生故障时，会引起特别的电腐蚀现象7，如图 5 所示。脏污造成的外表爬电。在端部间隙缺乏处假设线棒外表存在脏污，就会引起外表爬电。有时，这种爬电会在线棒外表的绝缘漆上留下放电通道的痕迹，如图6 所示。间隙中的颗粒造成的外表放电。间隙中的颗粒转变了电场分布，尤其是金属或其他导电颗粒会形成局部场强较高的区域，由此引起说明放电。在制造厂处理外表放电缺陷可能涉及重绑扎定子端部，增大间隙等措施，有时甚至需要修改电机设计，重安装线

14、棒。在检修现场处理外表放电缺陷时一般以清扫为主。现场阅历说明，哪怕是很小的颗粒都可能造成严峻的外表放电缺陷，所以应对端部缝隙应进展认真的清扫。对外表放电遗留的痕迹进展清理之后，再在绝缘外表喷上绝缘漆。一般状况下，清扫可以很好地消退外表放电缺陷。特别的状况下， 可能需要以某些材料填塞空隙或者塞入垫块以增大间距。这项工作肯定不能破坏线棒的绝缘构造。在端部间隙内填塞环氧泥等绝缘材料时，应保证填塞的材料不能影响电机的散热，且不能掉落，以免堵塞转子通风道。此外，假设没有专家的指导， 不推举在现场进展防晕涂层的修复，即尽可能不在现场进展防晕涂层的喷涂工作。4 结论（1） 发电机定子端部外表放电缺陷查找试验

15、应将肉眼观看方法和应用电晕成像仪的方法结合起来在现场实施；受限于电晕成像仪的普及程度和实施标准，一般以肉眼观看方法为主。图 4 某水轮发电机定子端部电腐蚀造成的白色粉末图 5 某水轮发电机定子端部出槽口防晕层交叠区域劣化造成的图 6 某汽轮发电机定子端部相间间隔块处的爬电碳化痕迹（2） 现有试验标准在施加电压、电晕成像仪的标定以及外表放电的评估方法上有肯定差异，现场试验应结合实际状况应用这些标准。（3） 外表放电一般会留下电腐蚀、爬电痕迹等放电迹象。在肯定条件下，清扫可以对外表放电缺陷的消退起到很好的效果。在现场应慎重使用在外表放电点处填塞绝缘材料和修复防晕涂层这两种措施。参考文献1 王绍禹,

16、 周德贵. 大型发电机绝缘的运行特性与试验M. 北京: 水利电力出版社, 1992: 57-58.2 IEEE P1799/D11, April 2023. IEEE Draft Recommended Practice for Quality Control Testing of External Discharges on Stator Coils, Bars and WindingsS.3 DL/T 298-2023, 发电机定子绕组端部电晕检测与评定导则S.4 GB/T 7064-2023, 隐极同步发电机技术要求S.5 GB/T 7894-2023, 水轮发电机根本技术条件S. 6SL/321-2023, 大中型水轮发电机根本技术条件S.7美斯通Stone G.C., 等. 旋转电机的绝缘设计 评估 老化 试验 修理M. 北京: 中国电力出版社, 2023: 128-131