摘要：随着经济的不断发展，我国的电气时代也日趋成熟，用电量也越来越大。广阔的市场需求对容量机组提出越来越高的要求，随之而来的是对电机线棒绝缘技术的高要求，特别是线棒端部的防晕技术。由于大型的发电机端部电场分布特别不均匀，及其容易在定子的端部发生局部放电以及产生电晕现象，严重侵蚀着绝缘表面，对电机的寿命有着严重的损害。本文介绍当下先进的端部防晕处理技术原理及低电阻防晕漆、玻璃丝带、离电阻防晕漆三种材料，使定子线棒的电绝缘性能和防晕效果得到极大的提高，特别是定子线棒优异的电性能，使汽轮发电机定子绕组的运行寿命有了极大提高，给电力工业一个参考方案。
关键词：汽轮发电机；防晕处理；电晕现象
当下中国的电力工业正处在大电网和的大机组的成长阶段。高容量、电压的汽轮发电机组的发展是我国乃至世界电力工业发展的关键步骤。市场对电力资源需求的增长决定了大容量的发电机组的研制、开发对未来世界发展是起决定作用的。定子线棒是作为现代大型、高压发电机最重要的部件之一，功能是实现江河水机械能和电磁能之间的转换。大型的发电机端部电场分布十分不均匀，易发生产生电晕现象，对电机的寿命有着严重的损害。为保护电机，节约成本，对汽轮发电机端部进行防晕处理迫在眉睫。在多年的研究后总结得出的判断依据是当额定电压大于六千伏时，定子线棒应采取相应的防晕措施。
一、汽轮发电机端部电晕处理的意义
（一）电晕形成原因
由于外围电场比较弱，电晕一般不会发生粒子碰撞，然而在其外围，带电粒子几乎为电离子，上述离子可以形成放电的电流。由于端部在非均匀的电场下，电压低时，场强超过临界量，因尖极的远处场强更小，游离放电现象只会局限在尖极附近空间面，此区域内离子在相互复合的过程中，被激励过的气体分子在回到常态以后会射电子。其中，有一部分在可见光的频谱范其他大部分为紫外光，可见的有均匀稳定的发光笼在电极周，因此形成端部电晕现象。然而当电压提高以后，若电极间的间距并不算大，仍然有可能电晕放电而直接转变成整个间障的火花；如果电极间的距离大，放电现象集中成单一的光而从一个电极出发，向另一个电极方向延神，达不到另一个电极，这种形放电在空间还不断变更位置。
（二）发电机产生电晕的因素
1.海拔的高度。在海拔越高的地方，空气会越稀薄，起晕放电的电压会越低。
2.湿度变化。湿度如果增加，表面的电阻率将降低，起晕电压相应下降。
3.温度因素。若常温高阻的防晕层阻值变高，起晕电压同样提高。
4.电位、电场分布。起晕和电位高低成正相关关系。
（三）电晕处理的必要性
在大型发电机单机容量持续增大的同时，其额定电压也在不断提高，额定电压同电晕是一对矛盾关系，额定电压的提高就必然阻碍电晕的预防。防晕技术已是国际社会公认的提升电机容量以及额定电压的必经之路。电机容量的制造水平由线棒的好坏唯一确定。定子线棒绝缘技术在大型发电机中主要采用固体绝缘以及固一气绝缘的方式，但是，气体存在于固体绝缘之外和绝缘内部。随着交流高电压的持续作用，因为承受着非常高的场强，气体有产生电晕的可能性。对定子线棒而言，最多的是端部防晕，在电机的绝缘结构设计里，防晕结构占有着非常重要的地位，端部防晕的效果制约着其对电机预防性试验以及安全工作的结果。电机额定电压随着电机容量而不断提高，从而在电机绝缘结构设计中，高电压下的防晕就显得尤为重要。
二、电晕处理材料的选用
关于电机线圈的端部防晕成型已经有丰富的研究成果。模具热压成型法是当前大电容电机的常用方法，就是把防晕层同主绝缘层混合热压，一次成型后二次处理。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆防晕带底材、防晕漆和绝缘覆盖漆是常用的防晕材料。
（一）玻璃丝带
汽轮发电机防晕处理先从材料入手。石棉制品危害人体健康，世界各国已经相继淘汰石棉制品的使用。玻璃丝带是优良的汽轮发电机防晕带底材。为了保持玻璃丝带的浸渍特性，应选用处理纱进行织带，并且对玻璃丝带的机械强度相应提高。从玻璃纤维专业生产厂家订制汽轮发电机的防晕用玻璃纤维带，改变为前处理玻璃丝织制造，后期不需要脱腊，更改密度和原纱捻度，从而确保玻璃纤维带浸性。玻璃纤维带的各项指标都达到最高技术要求，满足我国汽轮发电机组的需求。
（二）低电阻防绿漆玻璃丝带离电阻防晕漆
改进原来低电阻防晕漆中的不太完善之处。既往防晕漆存在的问题有附着力比较差等。针对上述问题，现将既往低电阻漆内的导电物石墨更换成乙炔黑，这样就可以降低导电材料在漆中的比重，同时增加胶的含量以提高其粘接力。另外乙炔黑粒径要小于石墨，均匀混合以后，电阻可稳定控制在标准约束的范围里。对一次成型防晕带用的和涂刷用低电阻防旱漆，改石墨为乙炔黑，且改変配方，进行多次试验，得出满足要求的低电阻防晕漆。这种性能已经达到标准技术的要求。
（三）高电阻防晕漆
由于在电场作用下碳化硅具有优异的非线性特性，可以自动使线圈的端部电场均匀分布，即为高电阻防晕漆防晕机理。高电阻防晕漆关健原材料是碳化硅。国内外多使用碳化硅为主要原料以配制高电阻防晕漆，故其性能直接取决于防晕漆中SiC性能及含量。对不同来源的SiC进行应用实验，将既往使用的石墨导电基改为使用乙快黑。通过大量试验和总结，筛选得适宜汽轮发电机的高电阻防晕。通过实验，证明该高电阻防晕漆可满足电机防晕的最高要求。
三、端部防晕的原理
高压电机定子线圈处于端部出槽口处，绝缘电场并不十分均匀，局部场强超过约定值，气体将发生电离，从而出现电晕。定子线圈端部场强将向铁心方向增加，故在出槽口处绝缘表面，电压缩减非常快，轴向场强亦是最高的。部防端晕目的为均匀分布线圈端部的电场，且使表面场强低于电晕起始之场强。非线性的材料SiC提供了这种可能。实验表明，防晕层起晕的条件是场强高于起晕场强，大于某一定值后该处防晕层就将因过热而碳化。通过对防晕材料的电阻率的调整，可成功达到不起晕、不过热的效果。
结语：碳化硅中加入防电晕涂层，将更大的影响涂层的击穿场强。对于使用添加石墨来改普SiC电学性能，并应用其到防晕涂层中的方法的应用有非常不利的影响。但添加碳黑的调节涂层表面电学性能的方法，得到的防景涂层的非线性系数更大。所以，当涂层表面电阻率不需大的改变，而非线性系数需要改变时，可以推广应用添加碳黑的方法。另外，加石墨进入SiC中制成的防电晕涂层，对于涂层的击穿场强的损害大得多，这种幅度的缩将，对于使用添加石墨来改善SiC电学性能，并将其应用到防晕涂层中的方法的应用有着不利影响。在结构上采用了玻璃纤维带、低电阻防晕漆玻璃丝带离电阻防晕漆、高电阻防晕漆之后，线棒端部最大场强大大降低，电场变区明显向远离铁芯位置的高阻区迁移，以预防线棒端部电量的形成。
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论文作者:黄兴欢
论文发表刊物:《电力设备》2019年第5期
论文发表时间:2019/7/8
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