核心提示：　　防暈結(jié)構(gòu)是電機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中一個(gè)很重要的方面，防暈的好壞直接影響著電機(jī)的預(yù)防性試驗(yàn)和安全運(yùn)行。隨著電機(jī)容量的不斷提高，電機(jī)額定電壓也相應(yīng)提高，高電壓下的防暈在電機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造中就顯得更為重要

　　防暈結(jié)構(gòu)是電機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中一個(gè)很重要的方面，防暈的好壞直接影響著電機(jī)的預(yù)防性試驗(yàn)和安全運(yùn)行。隨著電機(jī)容量的不斷提高，電機(jī)額定電壓也相應(yīng)提高，高電壓下的防暈在電機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造中就顯得更為重要。以下將對(duì)我公司22kV級(jí)600MW汽輪發(fā)電機(jī)采用的防暈結(jié)構(gòu)、材料、試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)論述。

　　2原材料的選用電機(jī)線圈防暈成型方法多種矣樣，我公司大型電機(jī)線圈多數(shù)采用模具熱壓成型方法，即將防暈層與主絕緣同時(shí)熱壓一次成型，然后再進(jìn)行二次處理。因此防暈用材料包括防暈帶底材、半導(dǎo)體防暈漆、絕緣覆蓋漆。

　　2.1玻璃絲帶針對(duì)我公司實(shí)際情況，600MW汽輪發(fā)電機(jī)防暈先從材料入手，由于石棉制品對(duì)人體有害，國(guó)外已徹底淘汰，國(guó)內(nèi)也很少使用，且供貨不穩(wěn)定。因此我們決定對(duì)600MW汽輪發(fā)電機(jī)防暈帶底材全部采用玻璃絲帶。我們選用前處理紗進(jìn)行織帶，這樣即可省去玻璃絲帶進(jìn)廠后須進(jìn)行脫臘處理的工序，又可改善玻璃絲帶的浸潰性，同時(shí)還提高了玻璃絲帶的機(jī)械強(qiáng)度。

　　2.2低電阻防暈漆我們對(duì)原有低電阻防暈漆中不太完善之處進(jìn)行改進(jìn)。如原134防暈漆的問(wèn)題是：電阻易偏高，附著力差等。針對(duì)這些問(wèn)題，我們將原低電阻漆中的導(dǎo)電物質(zhì)石墨改為乙炔黑，這樣可減少導(dǎo)電物質(zhì)在漆中的含量，相對(duì)增加膠的含量，即可提高附著力。另外乙炔黑的粒徑較石墨更小，均勻混合后，電阻可穩(wěn)定地控制在標(biāo)準(zhǔn)要求的范圍內(nèi)。

　　2.3高電阻防暈漆高電阻防暈漆防暈原理是利用碳化掛的非線性特性，在電場(chǎng)作用下自動(dòng)使線圈端部電場(chǎng)均勻分布。因此高電阻防暈漆中最關(guān)鍵的原材料就是碳化硅。這次研制中我們對(duì)數(shù)個(gè)不同生產(chǎn)廠的磨料碳化硅和電工碳化硅進(jìn)行了不同組份的配制，從中篩選出適合22kV防暈的945高阻帶用防暈漆和947高電阻防暈漆。

　　3防暈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)依據(jù)高壓電機(jī)定子線圈在通風(fēng)槽口及端部出槽口處絕緣表面電場(chǎng)分布是不均的，當(dāng)局部場(chǎng)強(qiáng)達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，氣體即發(fā)生局部電離產(chǎn)生電暈。

　　3.1檐部電暈的防止原理槽部電暈的產(chǎn)生是由于絕緣表面與槽壁間存在間隙，間隙處場(chǎng)強(qiáng)超過(guò)臨界起暈場(chǎng)強(qiáng)即產(chǎn)生電暈。按分布參數(shù)電路計(jì)算可得出槽部起暈場(chǎng)強(qiáng)為8.lkV/cm.槽部電暈的防止方法就是使線圈絕緣表面穩(wěn)定接地，消除氣隙電壓。具體方法就是在線圈表面進(jìn)行防暈處理，以一種半導(dǎo)體材料使線圈槽部形成一個(gè)整體。同樣可按分布參數(shù)電路計(jì)算方法求出半導(dǎo)體材料的電阻值。考慮到定子鐵心的損耗，通常將該電阻值控制在102~l5fl之間。這樣既能很好地防止電暈的發(fā)生，又不至于影響鐵心的損耗而產(chǎn)生不必要的溫升。

　　3.2端部電暈的防止原理定子線圈端部絕緣表面的場(chǎng)強(qiáng)向鐵心方向遞增，因此在出槽口處絕緣表面的電壓降最大，軸向場(chǎng)強(qiáng)也最高。端部防暈的最終目的就是使線圈端部電場(chǎng)均勻分布，且使表面場(chǎng)強(qiáng)低于電暈起始場(chǎng)強(qiáng)。一種非線性的材料碳化桂提供了這種可能，試驗(yàn)表明，當(dāng)場(chǎng)強(qiáng)達(dá)到起暈場(chǎng)強(qiáng)時(shí)，該處防暈層就起暈，超過(guò)一定數(shù)值后該處防暈層就過(guò)熱碳化。通過(guò)對(duì)防暈材料的電阻率和非線性系數(shù)的調(diào)整可以很好地達(dá)到既不起暈更不過(guò)熱的效果，理論計(jì)算結(jié)合試驗(yàn)證明，端部防暈材料的表面電阻率應(yīng)為18~11（>非線性系數(shù)應(yīng)為1 ~2之間較為合適。

　　3.3防暈處理長(zhǎng)度3.3.1槽部防暈處理長(zhǎng)度槽部防暈處理長(zhǎng)度需考慮電機(jī)結(jié)構(gòu)，以降低電場(chǎng)的不均勻度，不發(fā)生出槽口處對(duì)其他零件（如銅屏蔽，支架螺釘?shù)龋┑姆烹娗揖嗖劭诒M量短為原則。

　　3.3.2端部防暈處理長(zhǎng)度端部防暈處理長(zhǎng)度以將線圈端部表面電場(chǎng)強(qiáng)度限制在起暈場(chǎng)強(qiáng)以下為依據(jù)。根據(jù)我公司600MW汽輪發(fā)電機(jī)額定電壓為22kV，通過(guò)計(jì)算可得出線圈端部防暈的最小長(zhǎng)度。考慮一定的裕度，最后我們確定了適合我公司的汽輪發(fā)電機(jī)端部防暈長(zhǎng)度。

　　4試驗(yàn)驗(yàn)證電機(jī)防暈的最后完成，僅僅通過(guò)理論設(shè)計(jì)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，由于原材料和高電壓常常帶來(lái)很大的分散性，所以防暈結(jié)構(gòu)及材料都必須通過(guò)大量的試驗(yàn)驗(yàn)證才能最后確定。

　　4.1原材料的驗(yàn)證4.1.1玻璃纖維帶600MW汽輪發(fā)電機(jī)防暈用玻璃纖維帶是按特殊要求向玻璃纖維生產(chǎn)廠訂制的，改原用上臘玻璃絲織造為前處理玻璃絲織造，進(jìn)廠后無(wú)需再脫臘處理，改變經(jīng)緯向密度及原紗的捻度以改善玻璃纖維帶的浸漬性。國(guó)產(chǎn)玻璃纖維帶除捻度外，其余指標(biāo)均達(dá)到和超過(guò)日立公司技術(shù)要求。完全可以滿足600MW汽輪發(fā)電機(jī)防暈的需要。

　　4.1.2低電阻防暈漆對(duì)一次成型防暈帶用的和涂刷用低電阻防暈漆，改石墨為乙炔黑，并改變配方進(jìn)行多次試驗(yàn)，得出合乎要求的低電阻防暈漆。

　　其性能完全達(dá)到國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)和日立公司的技術(shù)要求。

　　4.1.3高電阻防暈漆高電阻防暈漆國(guó)內(nèi)、國(guó)外都是使用碳化硅為主要原料配制而成。所以其性能主要取決于防暈漆中碳化桂的性能和含量。我們對(duì)不同廠家生產(chǎn)的碳化桂進(jìn)行了應(yīng)用試驗(yàn)，并將以前沿用的石墨導(dǎo)電基改用乙炔黑。通過(guò)大量的試驗(yàn)、總結(jié)，挑選出了適合600MW汽輪發(fā)電機(jī)的高電阻防暈漆。通過(guò)試驗(yàn)，證明這種高電阻防暈漆也（下轉(zhuǎn)第110頁(yè)）相同。不過(guò)，超高水頭水泵水輪機(jī)由于比速較小，轉(zhuǎn)輪外側(cè)背壓和轉(zhuǎn)輪側(cè)壓部的微小壓差產(chǎn)生的水推力都會(huì)改變總水推力的大小。

　　由于包括瞬態(tài)運(yùn)行狀態(tài)在內(nèi)，很難精確地推算出轉(zhuǎn)輪周圍的壓力分布，因此三菱公司從水泵水輪機(jī)結(jié)構(gòu)方面考慮，在真機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上極力設(shè)法保持水推力平衡。其特點(diǎn)如下：使轉(zhuǎn)輪外側(cè)背壓部室和側(cè)壓部室的間隙大小盡可能一樣。

　　設(shè)置內(nèi)側(cè)平衡管（2次平衡管）和外側(cè)連通管（1次平衡管），以便平衡轉(zhuǎn)輪背壓部和側(cè)壓部的水壓。

　　人力中斷時(shí)導(dǎo)葉采用逆流區(qū)影響較小的關(guān)閉模式。

　　甩負(fù)荷和入力中斷前后水推力變化情況如所示。工地試驗(yàn)結(jié)果表明，在包括正常運(yùn)行和瞬態(tài)運(yùn)行在內(nèi)的所有運(yùn)行狀態(tài)下，都不會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的水推力，運(yùn)行非常穩(wěn)定。

　　發(fā)電機(jī)出力（MW）抽水運(yùn)行水推力特性4結(jié)論本文介紹了日本葛野川抽水蓄能電站目前世界上最高水頭的超高水頭水泵水輪機(jī)的設(shè)計(jì)和試驗(yàn)概況。工地試驗(yàn)結(jié)果與預(yù)先驗(yàn)證和在微機(jī)上研究的預(yù)測(cè)值基本一致，滿足設(shè)計(jì)要求。

　　從進(jìn)一步追求經(jīng)濟(jì)性的觀點(diǎn)出發(fā)，高水頭、高轉(zhuǎn)速水泵水輪機(jī)的技術(shù)問(wèn)題并非全部解決了，今后必須繼續(xù)開(kāi)展提高分析技術(shù)等方面的研究。

　　林秀資、傅之躍校（上接第98頁(yè)）完全可以滿足22kV級(jí)電機(jī)防暈的要求。4.1.4覆蓋漆600MW汽輪發(fā)電機(jī)防暈用覆蓋漆與日立公司基本相同，符合技術(shù)要求。

　　5結(jié)構(gòu)試驗(yàn)通過(guò)對(duì)原材料的篩選和試驗(yàn)，用于600MW汽輪發(fā)電機(jī)的所有防暈材料在主要性能上均能達(dá)到和超過(guò)日立公司的要求。鋁排防暈處理試樣試驗(yàn)和真機(jī)線圈防暈處理試驗(yàn)結(jié)果都表明，防暈性能均達(dá)到和超過(guò)曰立公司的要求。

　　6結(jié)論6.1電機(jī)防暈結(jié)構(gòu)工藝簡(jiǎn)單、可靠，防暈性能穩(wěn)定。

　　機(jī)的防暈要求。

　　比較，我公司600MW汽輪發(fā)電機(jī)在防暈上由于采用了一次成型后再進(jìn)行二次處理，防暈性能更加可靠。

　　6.4篼低阻防暈層長(zhǎng)度的縮短對(duì)提高電機(jī)運(yùn)行的可靠性和順利通過(guò)工序耐壓試驗(yàn)均有明顯的好處。