随着单机容量和额定电压的不断增加,如即将投产的白鹤滩发电机已达到1000MW、24k V,大型水轮发电机的定子电晕问题,特别是端部电晕问题,日益突出。发电机是水电站的重要设备,定子绕组是发电机的核心部件,其绕组绝缘是保证发电机可靠运行和决定发电机寿命的关键部件。发电机定子绕组电晕会加速绝缘老化,从而危及发电机安全运行并降低其使用寿命。本文在介绍发电机绝缘系统的基础上,总结了发电机局部放电的热效应、机械损伤、化学损伤及功率损失等四方面的危害,在理论上对发电机主绝缘内部放电、槽部电晕及端部电晕三种局部放电类型进行机理分析,并从内部和外部两个层面阐述了发电机局部放电的各种影响因素。本文论述了大型水轮发电机定子线棒槽部和端部防晕的各类措施。槽部防晕的主要措施包括绕组槽部表面的低阻防晕处理和半导体槽衬弹性固定工艺,端部防晕主要措施包括电阻分压法、电容均压法和增加附加绝缘。随着水轮发电机额定电压和容量的不断提高,端部防晕结构及其参数的优化配置备受关注,端部防晕一般采用非线性高阻两级或多级的外屏防晕结构,部分厂家增加了内屏防晕结构,针对24k V及以上电压等级大型水轮发电机还提出了“端部全防晕结构”。目前大容量、高电压水轮发电机定子端部防晕是热点问题,相关防晕技术已趋成熟,但对某一确定额定电压的大型发电机如何通过优化定子绕组接线来降低其端部电晕的问题却考虑不充分。本文以小湾发电机为例,对上述问题进行了分析,讨论了该方法的适用范围,并结合其它文献得出了大型水轮发电机通过优化定子绕组接线来降低定子端部电晕的两种通用方法,交换法和夹心法。为评估此方法的可行性,本文从四个方面分析了小湾发电机采用“交换法”进行绕组接线优化后的影响,包括发电机定子端部接线、电磁参数、主保护配置方案和定子绕组单相接地保护,其中主保护配置方案对比采用了基于全面内部短路分析计算基础上的定量化设计方法。结果表明,上述优化方法是可行的,实现了现场改造工作量及相关影响的最小化,在其它大型水轮发电机中具备可推广性。考虑到水轮发电机“大容量、高电压”的发展趋势,定子绕组端部相间线棒之间的电位差将随着发电机额定电压的升高而同步提升。因此,通过优化发电机定子绕组接线来降低端部电晕也越来越有必要,其效果也将越来越明显。建议发电机设计阶段,在开展定子线棒端部防晕结构和参数设计优化的同时,一并考虑定子绕组接线优化问题。这样可以最大程度上降低因设计造成的发电机端部电晕问题,不但可以提高发电机投产后的运行可靠性,而且可以降低发电厂后期维护检修成本。