1號(hào)機(jī)組定子絕緣盒內(nèi)環(huán)氧膠開裂、脫落缺陷分析與處理

陳 枰

（四川華能嘉陵江水電有限責(zé)任公司）

0 引言

某水電站是嘉陵江蒼溪至合川段水電規(guī)劃中的第十一個(gè)梯級(jí)，在四川省南充市。首臺(tái)機(jī)組于2004年5月投產(chǎn)發(fā)電，最后一臺(tái)機(jī)組于2005年5月投產(chǎn)發(fā)電。電站裝有4臺(tái)套34MW 的貫流式水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量136MW。水輪發(fā)電機(jī)組由富春江富士水電設(shè)備有限公司生產(chǎn)，發(fā)電機(jī)型號(hào)SFWG34-64／6700，水輪機(jī)型號(hào)GZ-WP-615。勵(lì)磁系統(tǒng)采用廣州擎天實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)的EXC9200型產(chǎn)品、調(diào)速器采用南京南瑞集團(tuán)公司生產(chǎn)的SAFR2000型產(chǎn)品、LCU采用北京ABB貝利工程有限公司生產(chǎn)的AC800F系統(tǒng)產(chǎn)品，保護(hù)設(shè)備采用南京南瑞繼保電氣有限公司生產(chǎn)的RCS系列產(chǎn)品。電站110kV接線為單母線分段，采用GIS設(shè)備。發(fā)電機(jī)與變壓器采用擴(kuò)大單元接線方式。電站按“無人值班”原則設(shè)計(jì)，全計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行模式。

1 定子絕緣盒內(nèi)環(huán)氧膠開裂、脫落情況

1號(hào)機(jī)組2021年12月18日A修中，對(duì)定子檢查發(fā)現(xiàn)上端部312個(gè)絕緣盒中多數(shù)絕緣盒內(nèi)樹脂膠開裂（見圖1和圖2），黃褐色膠狀物氣孔明顯，用手觸摸，樹脂膠成塊脫落，造成線棒銅排裸露。下端部少數(shù)絕緣盒內(nèi)樹脂膠有裂紋。上下端部絕緣盒無高溫變色、無脫落、無下墜、無裂紋。

圖1 上端部絕緣盒內(nèi)環(huán)氧膠開裂、脫落

圖2 下端部絕緣盒內(nèi)環(huán)氧膠開裂

2 定子絕緣盒環(huán)氧膠開裂、脫落原因分析

根據(jù)現(xiàn)場檢查情況，原因分析如下：

1）技術(shù)落后。由于施工工期短，工作量大，需要大量人員配合，有的人員只有短時(shí)培訓(xùn)，而且關(guān)鍵工藝落后，致使施工質(zhì)量很難達(dá)到預(yù)期效果［1］。

2）絕緣盒表面不存在局部裂紋，硬度較高，老化現(xiàn)象不突出，環(huán)氧膠開裂、脫落不是絕緣盒的質(zhì)量引起。

3）在裝絕緣盒前，用甲苯或酒精清掃絕緣盒及并頭不徹底，絕緣盒內(nèi)環(huán)氧膠未和絕緣盒凝固成一體，造成環(huán)氧膠開裂。

4）配置環(huán)氧膠時(shí)，所用材料性能可能不符合要求，E-44（環(huán)氧樹脂），H-4（固化劑），石英粉等存放時(shí)間長，有變質(zhì)的可能。

5）配比不滿足要求。環(huán)氧膠使用的E-44（環(huán)氧樹脂），H-4（固化劑），石英粉三種材料比例為100∶65∶70。在三種物質(zhì)配比時(shí)，應(yīng)用天平秤稱重，保證配比。配比不當(dāng)，受機(jī)組運(yùn)行溫度、震動(dòng)的影響，環(huán)氧膠收縮，造成絕緣盒內(nèi)環(huán)氧膠出現(xiàn)氣孔和裂紋。

6）灌注環(huán)氧膠時(shí)，未控制好整體凝固溫度，絕緣盒上層凝固時(shí)間滯后于下層，造成絕緣材料分層脫落。

7）施工中工藝不合理，固化劑與溫度有關(guān)，一次調(diào)配環(huán)氧膠太多，二次灌注時(shí)間銜接不連貫。

3 定子端部絕緣盒環(huán)氧膠處理方案及注意事項(xiàng)

3.1 處理方案

方案1：清理絕緣盒內(nèi)的環(huán)氧膠，除盡松動(dòng)部分，重新灌注環(huán)氧膠。

方案2：破壞絕緣盒，徹底清理環(huán)氧膠，更換新的絕緣盒，重新灌注環(huán)氧膠。絕緣盒備件不滿足更換定子的全部絕緣盒，需要及時(shí)采購。

為了不影響機(jī)組A修工期，又能保證處理效果，經(jīng)咨詢多個(gè)發(fā)電機(jī)生產(chǎn)廠家，最后確定采用方案1。該方案采購新技術(shù)、新材料生產(chǎn)的電氣絕緣填充材料，利用現(xiàn)有絕緣盒，用刀片清理松動(dòng)、開裂的環(huán)氧膠，處理后重新灌注絕緣填充材料，人工少，工期短，費(fèi)用低。方案2需拆除現(xiàn)有絕緣盒，剔除并頭上的環(huán)氧膠，并購買新的絕緣盒，采購時(shí)間長，人工多，工期長，費(fèi)用高。

電氣絕緣填充材料，是采用特種樹脂、填料及助劑精制而成的雙組份室溫固化膠。具有良好的填充效果。電氣絕緣填充材料分為A、B雙組份，使用時(shí)按照使用規(guī)定混合均勻即可，產(chǎn)品固化后具有良好的機(jī)械強(qiáng)度、電氣性能和耐熱性能。適用于發(fā)電機(jī)繞組端部并頭絕緣盒的灌注（見圖3）。

圖3 絕緣盒重新灌注環(huán)氧膠

定子絕緣盒環(huán)氧膠處理前后，按照《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》 （DL／T 596—2021）的規(guī)定進(jìn)行試驗(yàn)，電氣試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下。

（1）處理前

1）絕緣電阻：A相3.37GΩ，B相3.20GΩ，C相1.65GΩ。

2）直流耐壓和泄漏電流試驗(yàn)（2.5UN）：A相6μA，B相25μA，C相18μA。

3）交流耐壓試驗(yàn)（1min）：A、B、C三相合格。機(jī)組A修后，投運(yùn)至今正常。

（2）處理后

1）絕緣電阻：A相2.54GΩ，B相1.21GΩ，C相1.41GΩ。

2）直流耐壓和泄漏電流試驗(yàn)（2.5UN）：A相5μA，B相14μA，C相12μA。

3）交流耐壓試驗(yàn)（1min）：A、B、C三相合格。

通過對(duì)比定子絕緣盒環(huán)氧膠處理前后的電氣試驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)B、C相泄漏電流降低較為明顯（環(huán)境溫濕度基本一致），達(dá)到了處理效果。機(jī)組A修后，投運(yùn)至今正常。

3.2 注意事項(xiàng)

1）做好清理前對(duì)定子的保護(hù)措施，防止清理物掉入定子線棒及鐵心內(nèi)。

2）用刀片徹底清理絕緣盒內(nèi)開裂、脫落的環(huán)氧膠，不破壞并頭絕緣，并清理干凈。

3）絕緣填充材料操作工藝要求較高，需比較熟練的工作人員進(jìn)行。需根據(jù)氣溫變化適當(dāng)調(diào)整產(chǎn)品A、B的重量配比（一般為8.33∶1），氣溫較高時(shí)，B組份可適當(dāng)減少。若氣溫低，放置時(shí)間長，可能結(jié)塊，使用前可在（40±5）℃下烘焙4h左右使其熔化后使用。使用時(shí)應(yīng)注意將兩組份混合均勻，且必須在30min內(nèi)用完。

4）配比時(shí)，使用天平稱重，不是容積配比。

5）不使用過期變質(zhì)產(chǎn)品。

6）保證環(huán)氧膠能均勻地流入絕緣盒，盡量消除內(nèi)部氣隙，同時(shí)將環(huán)氧膠充分?jǐn)嚢杈鶆?，確保完全固化［2］。絕緣盒內(nèi)環(huán)氧膠應(yīng)一次性澆筑飽滿，無氣孔和裂紋。

7）灌注環(huán)氧膠不能太快，一方面由于太快了，絕緣填料還沒來得及滲入絕緣盒每一部位就溢出絕緣盒，另一方面會(huì)在接頭絕緣盒中留有氣泡，嚴(yán)重影響絕緣性能［3］。

8）處理結(jié)束后，進(jìn)行外觀檢查，對(duì)不合格者重新處理。

9）徹底清掃，按照《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》（DL／T 596—2021）進(jìn)行定子直流耐壓和泄漏電流試驗(yàn)、交流耐壓試驗(yàn)，各項(xiàng)電氣試驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)滿足規(guī)程要求。

4 應(yīng)對(duì)措施

1）利用新技術(shù)、新材料。隨著材料技術(shù)的發(fā)展，新型絕緣材料在發(fā)電機(jī)運(yùn)用成熟，減少了石英粉含量，簡化了工藝，現(xiàn)場操作方便，只要嚴(yán)格按照說明進(jìn)行配比和溫度控制，保障環(huán)境清潔即可。

2）制定完整的方案，施工人員要高度重視，加強(qiáng)責(zé)任心，認(rèn)真操作，確保工藝，工作到位。加強(qiáng)現(xiàn)場監(jiān)督，驗(yàn)收，堅(jiān)決杜絕不合格現(xiàn)象。

3）加強(qiáng)日常維護(hù)、定期檢查，對(duì)出現(xiàn)的缺陷認(rèn)真分析原因，對(duì)癥下藥，徹底處理。

4）加強(qiáng)檢修工作的管理，對(duì)重要設(shè)備要及早檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷，避免影響工期。

5）提升工作人員安全意識(shí)，在設(shè)備檢修過程中，工藝流程要符合要求，操作正確，避免出現(xiàn)安全事故［4］。

5 結(jié)束語

發(fā)電機(jī)定子受組裝工藝、運(yùn)行中的振動(dòng)、絕緣材料材質(zhì)等原因的影響，造成絕緣盒內(nèi)環(huán)氧膠開裂、脫落，嚴(yán)重影響定子端部絕緣，危及發(fā)電機(jī)安全、可靠運(yùn)行。因此，日常加強(qiáng)對(duì)機(jī)組運(yùn)行工況的監(jiān)控、檢修、及時(shí)調(diào)整對(duì)策［5］，利用新材料、新技術(shù)，提升設(shè)備檢修工藝水平，執(zhí)行國家規(guī)范和檢修規(guī)程，切實(shí)做到“應(yīng)修必修，修必修好”，保證機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)、可靠運(yùn)行具有十分重要的意義。