試論發電機定子絕緣盒內絕緣材料的相關問題

摘 要：文章從發電機定子絕緣盒內絕緣材料中常見的問題入手，重點探討了水輪發電機組的定子繞組絕緣盒內環氧膠出線問題的原因，并有針對性地提出解決建議，希望對于今后的發電機定子絕緣盒內絕緣材料發展具有一定幫助。

關鍵詞：水輪發電機組；絕緣盒；絕緣材料；存在問題；原因分析；解決建議

引言

水輪發電機組中的絕緣系統具有很重要的位置，水輪發電機組的使用壽命和可靠性都是受到其影響。而對于水輪發電機組中的定子絕緣來說，其端部絕緣盒內的絕緣材料所涉及到的配制、材料以及灌注工藝等，都能使得定子繞組的絕緣性能受到直接的影響，所以，應該充分重視發電機定子絕緣盒內絕緣材料的相關問題。

1 常見問題探討

縱觀我國的電力生產，對于生產定子絕緣盒過程中，其主要的填充材料則是環氧膠，這主要是考慮到其具有較高的力學性能、耐熱性能、電絕緣性以及穩定性等。對于環氧膠來說，主要涉及到多種的成分配方，如果存在不當比例的配制問題，則會導致機組安全運行的風險性大大提升。通過研究國內的部分水電站情況，分析機組運行過程，各種各樣的氣泡存在于環氧膠中，還表現為其他的碳化、開裂、變質、分層、變色等情況。如果運行人員不能及時有效地發現上述問題，輕則會導致渦流現象出現在絕緣盒內，由于定子呈現出較高的局部溫度，造成繼電保護動作出現停機狀態；重則造成擊穿定子絕緣體，這樣就會導致出現相間短路、單相接地的問題，會容易產生較為嚴重的事故[1，2]。以下針對上述問題所產生的原因進行重點分析，并能提出有效的解決建議。

2 原因分析

第一，產生氣泡。在進行水輪發電機組的定子繞組絕緣盒內環氧膠的現場配置過程中，應該充分考慮到背景因素，無法完全控制不同的地理位置、不同季節、不同濕度和環境溫度的影響。所以，應該從現場實際情況考慮，進行稀釋劑的添加比例的確定，發電機生產廠家進行環氧膠灌注過程中，應該保證能夠具有較好的流動性。所以，這就對于安裝施工單位的技術人員、廠家現場技術人員以及監理人員提出較高的技術要求。如果他們沒有較強的技術經驗，不能嚴格把關，不能有效控制好稀釋劑添加的比例，導致其具有較差的流動性，必然會產生氣泡現象。

第二，產生分層及泡沫狀夾層問題。在把環氧膠向絕緣盒進行進行灌注過程中，為更好保證環氧膠的密封性以及固化效果，在我國，分層灌注則是主要方式，一般都是進行3～4層鋪設。一般來說，環氧膠隨著層數的增加，密實性越好，但需要進行配置的環氧膠次數也就相應增加。在進行稀釋劑添加比例的配置過程中，每次如果都存在一定誤差，環氧膠的分層現象就是絕緣盒內出現；如果具有過量的稀釋劑，進行灌注上層環氧膠過程中，則會一定程度上稀釋下層已經固化好的環氧膠表面，這就會使得泡沫狀夾層產生。

第三，產生開裂問題。根據資料，對于100攝氏度的黃銅來說，其線膨脹系數為17.62×10-6/℃，對于溫度升高的情況下，黃銅則存在較為明顯的變形。如果環氧膠內部存在的分層發軟、氣泡等問題，存在機械強度不高的狀態，對于連接塊通電流造成線棒發熱，這時的淺層發軟環氧材料憂郁膨脹應力而產生拉裂，造成出現裂紋。對于定子繞組端部“Z”型絕緣盒來說，其內部存在的環氧膠裂紋的情況則比較明顯，分析其原因，主要是由于，相比于長方形絕緣盒內的并頭塊，熱膨脹的絕對尺寸和應力比較大所致。

第四，產生變色問題，在進行配制環氧膠的過程中，如果存在不均勻的攪拌問題，則會造成環氧膠成分的不均，這樣就不能保證充分實現環氧材料的化學反應。所以，對于運行期間的機組來說，應該保證定子在80℃以上的正常溫度，在此過程中，如果存在化學反應不充分的問題，則會導致變質或者二次反應的問題，這就是會出現環氧膠的變色問題。

第五，產生碳化以及變質問題。對于環氧膠變質發黑或碳化問題進行分析，主要是在上述的氣泡、開裂、泡沫狀夾層等問題的基礎上，如果長期運行，則會進一步造成惡化。這樣條件下，內部環境發生了一定的改變，會致使變化進一步加大。對于絕緣材料變質、裂紋深度增加的情況下，會造成減小繞組的絕緣系數，急速增加泄漏電流，另外，再加上較為復雜的周圍環境變化，空氣介質濕度變化，存在一定的油污、粉塵等問題，這樣使得絕緣耐壓距離進一步縮小，增加爬電，容易出現一定的絕緣擊穿問題。所以，對于運行的機組來說，如果出現了環氧膠變質、開裂以及碳化的問題，應該充分重視，并及時采取必要手段。

3 建議

第一，保證施工工藝盡量簡化。針對現場的灌注和配制環氧膠的過程來說，由于現場施工人員、技術人員在工藝水平存在較大的差異性，導致復雜的工藝流程中，存在一定的人為誤差概率增大的趨勢，這樣就難以保證現場施工工藝要求。所以，應該盡量采用較為簡化的施工工藝，盡量避免外在因素對于定子絕緣性的影響。

第二，應該保證焊接質量進一步提升。如果存在線棒端頭與并頭塊的焊接不好的情況，就會加大繞組接頭的直流電阻，這樣就造成溫度升高，更容易出現環氧膠的碳化和變質的問題。所以，應該保證各個焊接面在進行焊接之前進行打磨光滑處理，避免出現異物問題。針對焊接過程來說，有的廠家通過把一張銀焊片放在并頭塊和線棒端頭中間，提高焊接質量，取得不錯的效果。在焊接完成后，則應該進行焊接部位的直流電阻測量，這樣就可以通過相關的實驗數據來反映焊接質量。

第三，進行絕緣盒直流耐壓相關試驗。針對當前電廠中的絕緣盒內環氧材料來說，進行灌注完成之后，則把直流耐壓試驗應用到單個絕緣盒中，這樣能夠有效保證對于絕緣材料直流泄露問題進行有效測量，這樣可以進行類比，同樣應用于水輪發電機組即可，能夠保證單個絕緣盒內絕緣材料具有小于5μA為的泄漏電流。

第四，進行合理的設計方案優化。在分析對于定子線棒的溫度的影響方面，主要涉及到不斷變化的機組運行工況、質量不高的現場焊接工藝以及過小的絕緣盒間距問題等，這些都會使得絕緣材料壽命受到影響。所以，可以要求生產廠家，對于線棒端頭焊接面的載流量進行適當放大，應該保證絕緣盒間的通風散熱涉及到相關因素進行充分考慮，這樣能夠保證機組的長期穩定運行。

第五，保證絕緣盒的清潔。根據要求，完成定子下線之后，應該徹底清除定子線棒周圍的灰塵。對于安裝單位來說，應該進行仔細的地毯式清掃過程，不應該殘留任何雜物，避免引發不必要的事故，這點應該引起安裝單位的重視。

參考文獻

[1]滿宇光，徐濱偉.敞開式絕緣盒在三峽水輪發電機上的應用[J].大電機技術，2006（5）.

[2]韓波，李香華.水輪發電機定子絕緣盒開裂流膠缺陷分析及處理[J].大電機技術，2014（3）.