1號機組定子絕緣盒內環氧膠開裂、脫落缺陷分析與處理

陳 枰

（四川華能嘉陵江水電有限責任公司）

0 引言

某水電站是嘉陵江蒼溪至合川段水電規劃中的第十一個梯級，在四川省南充市。首臺機組于2004年5月投產發電，最后一臺機組于2005年5月投產發電。電站裝有4臺套34MW 的貫流式水輪發電機組，總裝機容量136MW。水輪發電機組由富春江富士水電設備有限公司生產，發電機型號SFWG34-64／6700，水輪機型號GZ-WP-615。勵磁系統采用廣州擎天實業有限公司生產的EXC9200型產品、調速器采用南京南瑞集團公司生產的SAFR2000型產品、LCU采用北京ABB貝利工程有限公司生產的AC800F系統產品，保護設備采用南京南瑞繼保電氣有限公司生產的RCS系列產品。電站110kV接線為單母線分段，采用GIS設備。發電機與變壓器采用擴大單元接線方式。電站按“無人值班”原則設計，全計算機監控系統運行模式。

1 定子絕緣盒內環氧膠開裂、脫落情況

1號機組2021年12月18日A修中，對定子檢查發現上端部312個絕緣盒中多數絕緣盒內樹脂膠開裂（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。下端部少數絕緣盒內樹脂膠有裂紋。上下端部絕緣盒無高溫變色、無脫落、無下墜、無裂紋。

圖1 上端部絕緣盒內環氧膠開裂、脫落

圖2 下端部絕緣盒內環氧膠開裂

2 定子絕緣盒環氧膠開裂、脫落原因分析

根據現場檢查情況，原因分析如下：

1）技術落后。由于施工工期短，工作量大，需要大量人員配合，有的人員只有短時培訓，而且關鍵工藝落后，致使施工質量很難達到預期效果［1］。

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

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

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

5）配比不滿足要求。環氧膠使用的E-44（環氧樹脂），H-4（固化劑），石英粉三種材料比例為100∶65∶70。在三種物質配比時，應用天平秤稱重，保證配比。配比不當，受機組運行溫度、震動的影響，環氧膠收縮，造成絕緣盒內環氧膠出現氣孔和裂紋。

6）灌注環氧膠時，未控制好整體凝固溫度，絕緣盒上層凝固時間滯后于下層，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，一次調配環氧膠太多，二次灌注時間銜接不連貫。

3 定子端部絕緣盒環氧膠處理方案及注意事項

3.1 處理方案

方案1：清理絕緣盒內的環氧膠，除盡松動部分，重新灌注環氧膠。

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

為了不影響機組A修工期，又能保證處理效果，經咨詢多個發電機生產廠家，最后確定采用方案1。該方案采購新技術、新材料生產的電氣絕緣填充材料，利用現有絕緣盒，用刀片清理松動、開裂的環氧膠，處理后重新灌注絕緣填充材料，人工少，工期短，費用低。方案2需拆除現有絕緣盒，剔除并頭上的環氧膠，并購買新的絕緣盒，采購時間長，人工多，工期長，費用高。

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，使用時按照使用規定混合均勻即可，產品固化后具有良好的機械強度、電氣性能和耐熱性能。適用于發電機繞組端部并頭絕緣盒的灌注（見圖3）。

圖3 絕緣盒重新灌注環氧膠

定子絕緣盒環氧膠處理前后，按照《電力設備預防性試驗規程》 （DL／T 596—2021）的規定進行試驗，電氣試驗數據如下。

（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（2.5UN）：A相6μA，B相25μA，C相18μA。

3）交流耐壓試驗（1min）：A、B、C三相合格。機組A修后，投運至今正常。

（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（2.5UN）：A相5μA，B相14μA，C相12μA。

3）交流耐壓試驗（1min）：A、B、C三相合格。

通過對比定子絕緣盒環氧膠處理前后的電氣試驗數據，發現B、C相泄漏電流降低較為明顯（環境溫濕度基本一致），達到了處理效果。機組A修后，投運至今正常。

3.2 注意事項

1）做好清理前對定子的保護措施，防止清理物掉入定子線棒及鐵心內。

2）用刀片徹底清理絕緣盒內開裂、脫落的環氧膠，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行。需根據氣溫變化適當調整產品A、B的重量配比（一般為8.33∶1），氣溫較高時，B組份可適當減少。若氣溫低，放置時間長，可能結塊，使用前可在（40±5）℃下烘焙4h左右使其熔化后使用。使用時應注意將兩組份混合均勻，且必須在30min內用完。

4）配比時，使用天平稱重，不是容積配比。

5）不使用過期變質產品。

6）保證環氧膠能均勻地流入絕緣盒，盡量消除內部氣隙，同時將環氧膠充分攪拌均勻，確保完全固化［2］。絕緣盒內環氧膠應一次性澆筑飽滿，無氣孔和裂紋。

7）灌注環氧膠不能太快，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，另一方面會在接頭絕緣盒中留有氣泡，嚴重影響絕緣性能［3］。

8）處理結束后，進行外觀檢查，對不合格者重新處理。

9）徹底清掃，按照《電力設備預防性試驗規程》（DL／T 596—2021）進行定子直流耐壓和泄漏電流試驗、交流耐壓試驗，各項電氣試驗數據應滿足規程要求。

4 應對措施

1）利用新技術、新材料。隨著材料技術的發展，新型絕緣材料在發電機運用成熟，減少了石英粉含量，簡化了工藝，現場操作方便，只要嚴格按照說明進行配比和溫度控制，保障環境清潔即可。

2）制定完整的方案，施工人員要高度重視，加強責任心，認真操作，確保工藝，工作到位。加強現場監督，驗收，堅決杜絕不合格現象。

3）加強日常維護、定期檢查，對出現的缺陷認真分析原因，對癥下藥，徹底處理。

4）加強檢修工作的管理，對重要設備要及早檢查，及時發現缺陷，避免影響工期。

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

5 結束語

發電機定子受組裝工藝、運行中的振動、絕緣材料材質等原因的影響，造成絕緣盒內環氧膠開裂、脫落，嚴重影響定子端部絕緣，危及發電機安全、可靠運行。因此，日常加強對機組運行工況的監控、檢修、及時調整對策［5］，利用新材料、新技術，提升設備檢修工藝水平，執行國家規范和檢修規程，切實做到“應修必修，修必修好”，保證機組安全、經濟、可靠運行具有十分重要的意義。