華能太平驛電站定子線棒端部絕緣灌注膠固化缺陷分析

唐小焰，趙棟棟

（四川華能太平驛水電有限責任公司，四川 成都 610000）

1 問題背景

太平驛電站增容技改項目1號機組定子組裝工作于2017年7月正式啟動，由于機組尺寸大，考慮到運輸困難，決定在太平驛電站安裝間進行現場組裝。2017年10月9日，太平驛電站1號機組定子組裝工作進入整體干燥階段。由設備制造廠現場工作人員采用常規的烘烤方式對定子進行整體干燥。方法是在定子線棒下端部均勻布置15只2 000 W電熱箱（熱源距離定子線棒端部約800 mm），將整個定子用厚實的篷布包裹保溫，取定子鐵心測溫電阻2個點、線棒層間測溫電阻3個點作為測溫點，按照《太平驛機組定子干燥方案》保持溫度在80 ℃（+5～-10 ℃）對定子整體進行干燥。10月12日凌晨監理及現場作業人員在進行干燥情況檢查時，發現部分絕緣盒出現未固化、冒膠、開裂等現象。經專業技術人員現場檢查發現有質量問題的絕緣盒97個，其中置于定子下部87個絕緣盒中開裂40個，開裂冒膠35個，膠未固化12個；置于定子上部10個絕緣盒中開裂冒膠1個，膠未固化9個。

2 原因分析

本次改造灌注的膠系一種新型381-3C型紅環氧灌封樹脂膠，與常規的環氧樹脂+H-4+石英粉不同，其優點在于密實性好，灌注時不容易產生氣泡，絕緣性能更好，受熱延展性好。該膠于2017年7月4日生產，環境溫度在25℃以下有效期為6個月。

由于太平驛電站屬地下廠房，環境溫度長期低于25℃，滿足允許儲存條件，灌注材料均在有效溫度范圍內保存。安裝人員在灌注時采用了如下流程：

（1）打開甲組份20 kg桶蓋后，將乙組份固化劑5 kg倒入甲組份（甲乙組份配比4：1）并用木棍攪拌6～7 min，再將混合的樹脂倒入待用的干凈空桶內，再次攪拌2～3 min，最后將拌好的紅環氧灌封樹脂分別倒入待裝的絕緣盒內使用。

2017年9月30日進行上部絕緣盒灌注，并在2017年9月30日對下部絕緣盒進行補膠（膠固化收縮約5 mm），2017年10月1號后對上部絕緣盒進行補膠。至此全部灌注工作結束，進入自然固化階段。直到10月9日匯流母排安裝完成后進行整體干燥，干燥過程中便出現絕緣膠未固化現象。太平驛電站組織技術人員對出現問題的物料進行了解剖、試驗，發現未固化紅環氧灌封樹脂通常位于距離絕緣盒開口10～20 mm處，未固化厚度約為5～10 mm；不合格絕緣盒所處槽號的位置分布為不連續的無規律亂序分布。對固化良好的絕緣灌注膠與有問題的絕緣灌注膠進行對比試驗，用3 000 W烤箱同時對兩塊樣品進行加溫，加溫至80℃左右時2塊樣品開始逐漸變軟，隨著溫度上升至160℃時，固化良好的樣品依然能保持原形態，但材質變軟，用鏟刀可以輕易切開；有問題的樣品加溫至120℃左右開始不同程度的融化，最后形成流體。當撤除烤箱，溫度逐漸下降，固化良好的樣品逐漸恢復到加溫前硬度，而流膠的樣品再也不能恢復到原態[2]。

經過分析總結，得出如下結論：

現場安裝人員由于沒有操作工藝指導書，憑經驗采用木棍手動攪拌紅環氧灌封樹脂的操作，造成部分環氧樹脂（甲組份）與固化劑（乙組份）結合不充分，從而引起灌膠后紅環氧灌封樹脂部分固化不完全現象的發生。

3 建議與對策

為了驗證由于攪拌不均造成的不固化、受熱流膠等現象，現場為了讓缺陷表現更加明顯，對新購買物料試驗取樣時特意拉大了與正常比例的偏差，對新膠質量用電子秤按8：1、4：1、2：1比例采用電動攪拌方式攪拌均勻后留樣[3]（其中4：1是正常比例，并嚴格按操作工藝攪拌均勻,以便進行對比）。

樣品在常溫下自然固化30 h以上（正常配比膠一般24 h即可全部固化），然后對樣品進行了外觀檢查和加溫試驗，結果如下：

外觀檢查：樣品經過24 h、48 h、72 h的持續觀察（如圖1）發現8∶1配比樣品：固化時間長，基本固化完全；2∶1配比樣品：固化時間長，固化不完全（用手可以按出深坑）；4∶1配比樣品（正常配比）：固化時間短，固化良好，樣品堅硬，用鐵器敲擊未發生形變。

根據圖1分析，只要兩組材料攪拌均勻，即使配比與正常配比存在偏差，也會固化，只是固化的時間延長，固化的強度較差，不會出現不固化的現象。現場出現的個別不固化的絕緣盒灌注膠，是因攪拌不均導致該絕緣盒內的灌注膠成分基本是環氧樹脂，沒有固化劑成分，這一點是導致不固化的根本原因。

圖1 不同配比環氧膠與固化劑固化情況折線圖

加溫試驗：分別對以上三種樣品其進行加溫試驗，2∶1配比樣品在100 ℃左右開始融化、流膠；8∶1配比樣品在100 ℃左右開始軟化，用剃刀鏟可見粉末狀。針對這兩種現象進行分析，由于施工人員對兩組材料的混合比例是按照制造廠比例混合的不存在配比偏差的問題，最主要原因就在于因攪拌不均造成整個絕緣盒內固化劑分布不均勻，部分固化、部分不固化，固化膠體體內包裹著未固化的膠體，一旦加溫，固化膠體軟化，未固化膠體受熱膨脹，最后導致膠體流出。這也解釋了為什么當初在加溫干燥前監理對每個絕緣盒灌注膠均用鐵器進行了檢查，都呈堅硬狀，但隨著干燥溫度的上升流膠的現象[4]。

對固化良好的4∶1正常配比樣品進行加溫試驗。正常配比樣品在溫度達到80 ℃左右時材質變軟，150℃以上能保持原有形態，沒有融化、沒有流膠、手按有彈性，回到常溫下能恢復原態。

因此，在整個發電機定子線棒絕緣膠灌注過程中，攪拌均勻與否至關重要，關乎項目質量。針對攪拌過程中容易出現的問題，技術人員應該做好事前、事中、事后工作，確保整個項目實施過程不出差錯。