劉　揚(yáng)（中國(guó)長(zhǎng)江電力股份有限公司檢修廠，湖北 宜昌 443002）

淺談水輪發(fā)電機(jī)組定子端部絕緣盒流膠、開裂缺陷及處理

劉揚(yáng)
（中國(guó)長(zhǎng)江電力股份有限公司檢修廠，湖北 宜昌 443002）

摘要：以國(guó)內(nèi)某大型水電站水輪發(fā)電機(jī)組定子端部出現(xiàn)絕緣盒流膠、開裂缺陷為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)可能產(chǎn)生定子端部絕緣盒流膠、開裂缺陷的原因進(jìn)行了分析，并提出了處理方法。

關(guān)鍵詞：絕緣盒；流膠；開裂

0　前言

國(guó)內(nèi)某大型水電站，發(fā)電機(jī)定子線棒并頭套采用錫焊工藝，定子線棒電接頭絕緣采用酚醛玻璃纖維壓塑料絕緣盒，內(nèi)部灌注環(huán)氧樹脂膠方式。近年來(lái)在對(duì)發(fā)電機(jī)檢修過(guò)程中，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)有多臺(tái)機(jī)組定子線棒電接頭絕緣盒存在不同程度的開裂、流膠現(xiàn)象，嚴(yán)重威脅發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行。

1　絕緣盒流膠、開裂缺陷現(xiàn)象概述

國(guó)內(nèi)某大型水電站2號(hào)水輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電機(jī)冷卻方式為全空冷，定子線棒電接頭的連接方式為直式有底或無(wú)底并頭套，定子繞組并頭套采用錫焊工藝，定子線棒電接頭絕緣采用酚醛玻璃纖維壓塑料制成的絕緣盒，內(nèi)部灌注環(huán)氧樹脂膠，絕緣盒材質(zhì)為酚醛玻璃纖維壓塑料4330-1，室溫固化環(huán)氧樹脂膠配方為：環(huán)氧樹脂（6101）:聚酰胺樹脂（650）:石英砂（200目）=100:30～50:100。

在2013年對(duì)2號(hào)水輪發(fā)電機(jī)組檢修時(shí)，發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)定子線棒端部絕緣盒出現(xiàn)嚴(yán)重流膠、開裂現(xiàn)象，如圖1、2所示。

圖1　絕緣盒流膠情況

圖2　絕緣盒開裂情況

2　檢查情況

發(fā)現(xiàn)2號(hào)機(jī)組定子線棒端部絕緣盒流膠、開裂現(xiàn)象后，對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)的檢查。

對(duì)流膠最為嚴(yán)重的定子下端第880槽絕緣盒進(jìn)行了詳細(xì)的檢查。檢查發(fā)現(xiàn)，流出的絕緣膠為黑褐色，膠從絕緣盒注膠表面的氣眼里流出，如圖3所示。

圖3　流膠的氣眼

將流出的絕緣膠進(jìn)行加溫處理，加溫到100℃時(shí)發(fā)現(xiàn)絕緣膠可以逆變液化。

將該槽流膠絕緣盒破開，發(fā)現(xiàn)線棒端部和并頭套均完好，內(nèi)部絕緣膠顏色異常，并有分層現(xiàn)象，未見(jiàn)明顯石英砂成分，且在絕緣膠流出的位置有較大氣眼，絕緣盒破開后圖片如圖4所示。

圖4　絕緣盒破開后情況

對(duì)開裂絕緣盒進(jìn)行檢查，檢查結(jié)果為絕緣盒開裂只是絕緣盒表面開裂，內(nèi)部灌注環(huán)氧膠并無(wú)裂紋。對(duì)此水電站其他機(jī)組進(jìn)行定子線棒端部絕緣盒普查，發(fā)現(xiàn)有多臺(tái)機(jī)組定子端部絕緣盒存在流膠、開裂現(xiàn)象。

3　絕緣盒流膠、開裂缺陷原因分析

總體來(lái)看，引起定子線棒端部絕緣盒流膠、開裂缺陷的主要原因有以下幾個(gè)方面：

（1）端接頭接觸電阻增大，大電流通過(guò)時(shí)發(fā)熱導(dǎo)致絕緣水平下降。

發(fā)電機(jī)定子線棒電接頭采用錫焊工藝，鉛錫焊接法的優(yōu)點(diǎn)是焊接溫度較低，焊接工藝簡(jiǎn)單，但鉛錫焊焊料允許通過(guò)的電流密度低，抗拉強(qiáng)度不高，并且鉛錫焊在焊接溫度達(dá)到270℃時(shí)，銅會(huì)溶于錫，形成Cu6Sn6合金，會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致電接頭電流密度降低；同時(shí)，某些端接頭在運(yùn)行中受電、熱、機(jī)械力的作用而使接觸電阻增大，根據(jù)，接觸電阻增大的接頭會(huì)局部發(fā)熱，如長(zhǎng)期運(yùn)行，絕緣材料便會(huì)逐漸熱老化。熱老化的象征大多為絕緣顏色逐漸變?yōu)榻购?，失去彈性，變硬、變脆，發(fā)生龜裂。

（2）運(yùn)行中受熱脹冷縮及振動(dòng)的影響，會(huì)導(dǎo)致絕緣盒開裂缺陷的產(chǎn)生。

發(fā)電機(jī)的定子線棒電接頭都伸到鐵芯外面，運(yùn)行中受到機(jī)械和自身（機(jī)械和電磁）的力的影響而不停的產(chǎn)生振動(dòng)，特別是大型發(fā)電機(jī)，電壓等級(jí)高，且其端接頭伸出鐵芯較長(zhǎng)。發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中，絕緣材料受熱脹冷縮及振動(dòng)的影響，會(huì)導(dǎo)致絕緣盒開裂缺陷的產(chǎn)生。

（3）絕緣材料的選擇與配制。

選擇絕緣盒時(shí)，如果絕緣盒太小，在灌注絕緣填料時(shí)，很多地方的氣泡都因空間太小而排不出來(lái)，造成絕緣盒內(nèi)部有很大的氣隙，嚴(yán)重影響機(jī)組的絕緣水平。

配制填充物時(shí)，如果所用材料由于存放時(shí)間長(zhǎng)而產(chǎn)生變質(zhì)，隨著運(yùn)行時(shí)溫度、振動(dòng)等的影響，將導(dǎo)致填充物變質(zhì)而流出盒外。

配膠時(shí)，必須嚴(yán)格按照工藝要求配置；此水電站中使用的灌注膠用6101環(huán)氧樹脂，聚酰胺樹脂650加入石英粉200目按100:30～50:100的重量在現(xiàn)場(chǎng)配置，石英粉過(guò)多會(huì)造成絕緣填料太濃，不容易灌注，且灌注后絕緣盒內(nèi)許多氣泡排不出來(lái)；石英粉過(guò)少會(huì)造成絕緣填料固化后機(jī)械強(qiáng)度不夠；聚酰胺樹脂過(guò)少會(huì)造成絕緣填料不容易固化；聚酰胺樹脂過(guò)多會(huì)造成絕緣填料固化時(shí)間短，且絕緣變脆、變硬，失去彈性，受振動(dòng)或打擊時(shí)容易破裂；且在調(diào)配環(huán)氧樹脂膠前需先將石英砂干燥，并將環(huán)氧樹脂加溫40～50℃與石英砂攪拌均勻再加入固化劑，攪拌均勻后灌入，室溫固化約24 h。室溫固化劑的固化速度，與攪拌前加熱的溫度有關(guān)，將石英粉和樹脂攪拌均勻后要盡快趁熱用完，使用該種膠在加熱時(shí)，必須確保溫度的準(zhǔn)確性，溫度過(guò)高則膠會(huì)在短時(shí)間固化造成膠的浪費(fèi)，且在灌膠后收縮大，石英粉容易沉淀，最后導(dǎo)致膠體固化后開裂，線棒吸潮；溫度過(guò)低則膠的黏度太大，流動(dòng)性差，在灌膠時(shí)會(huì)形成空隙和膠不滿，影響灌膠質(zhì)量。

灌注絕緣膠要有一定的步驟；灌注絕緣膠不能太快，一方面是由于太快了，絕緣填料還沒(méi)來(lái)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；并且灌膠不能一次灌滿，應(yīng)在不完全固化時(shí)分3次灌注，以免絕緣盒中的氣泡沒(méi)全排出來(lái)，影響絕緣水平。

4　絕緣盒流膠、開裂處理方法

（1）絕緣盒出現(xiàn)局部輕微裂紋，對(duì)繞組端部整體絕緣性能影響不大，但由于絕緣盒老化開裂現(xiàn)象隨著運(yùn)行年限增加將逐步惡化，對(duì)表面輕微開裂的絕緣盒，將絕緣盒裂紋處的油漆剝開，對(duì)開裂處填補(bǔ)環(huán)氧膠，外包云母帶，并用環(huán)氧膠完全浸透，再用浸有環(huán)氧膠的玻璃絲帶纏繞，待膠完全固化后，表面刷絕緣漆，待絕緣漆干后，在絕緣盒表面貼上不同溫度點(diǎn)的示溫片，待下次檢修時(shí)檢查示溫片是否存在過(guò)熱現(xiàn)象，再?zèng)Q定是否更換絕緣盒。

（2）對(duì)于裂縫較大的絕緣盒，應(yīng)及時(shí)對(duì)其更換，在更換過(guò)程中檢查絕緣盒內(nèi)部的電接頭是否存在過(guò)熱的現(xiàn)象，必要時(shí)輔以渦流探測(cè)法和直流電阻的測(cè)試；如果是內(nèi)部接頭過(guò)熱造成絕緣盒裂縫，則應(yīng)對(duì)接頭進(jìn)行重焊處理，處理完后再嚴(yán)格按照工藝要求重新灌注絕緣膠。

（3）輕微流膠的絕緣盒，將絕緣盒表面未固化膠清除干凈，用酒精對(duì)已固化膠表面及絕緣盒內(nèi)空隙進(jìn)行清掃，嚴(yán)格按照絕緣盒灌注膠工藝要求進(jìn)行調(diào)配、灌注，灌注膠齊平絕緣盒表面，在膠固化好后，在其表面刷絕緣漆。

（4）對(duì)于流膠嚴(yán)重的絕緣盒，應(yīng)考慮將絕緣盒拆除，重新灌注環(huán)氧膠。首先將絕緣盒破開，拆除絕緣盒，并將并頭套上的環(huán)氧膠清理干凈，用甲苯或酒精清掃接頭及絕緣盒。同時(shí)檢查絕緣盒的壁厚不得小于3mm，對(duì)于上端部并頭套的絕緣盒在堵環(huán)氧泥之前,選用合適的環(huán)氧樹脂板,上、下調(diào)整絕緣盒與并頭套之間的間隙,力爭(zhēng)做到前、后、左、右的間隙均勻,位置正確；再用環(huán)氧膩?zhàn)訉⒓艉玫谋…h(huán)氧板與上端絕緣盒間間隙密封。下部絕緣盒安裝時(shí)應(yīng)先在盒內(nèi)灌注1/3容積的環(huán)氧樹脂膠，慢慢托入下部接頭，調(diào)整好位置后用木楔固定。澆注環(huán)氧樹脂膠之前,絕緣盒與并頭套的間隙必須調(diào)節(jié)恰當(dāng),保證填充劑能夠均勻地流入絕緣盒,盡量消除內(nèi)部氣隙，灌注環(huán)氧膠嚴(yán)格按照工藝要求調(diào)配、灌注環(huán)氧膠，灌膠亦要有一定步驟，不能一次灌滿，應(yīng)在不完全固化時(shí)分3次灌注，以免絕緣盒中的氣泡沒(méi)全排出來(lái)，影響絕緣水平，所灌注環(huán)氧膠至絕緣盒上端面平齊。

5　結(jié)語(yǔ)

水輪發(fā)電機(jī)組定子線棒端部電接頭絕緣是發(fā)電機(jī)組絕緣系統(tǒng)重要組成部分，影響定子線棒端部電接頭絕緣的因素很多，在焊接定子線棒端部電接頭以及制作其絕緣時(shí)，每個(gè)步驟應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范要求執(zhí)行；在出現(xiàn)定子端部絕緣盒流膠、開裂缺陷后，應(yīng)找出其產(chǎn)生缺陷原因之所在，從源頭上消除此類缺陷，保證機(jī)組的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬卡安,董繼斌,蘇燕民,等.150MW水輪發(fā)電機(jī)定子端部絕緣泄露處理[J].湖北水力發(fā)電,2009,（3）:81-83.

[2]任仲偉，趙金龍，張維.水輪發(fā)電機(jī)組定子絕緣盒溢膠原因分析與處理[J].內(nèi)蒙古電力技術(shù),2013（1）：119-121.

[3]王永林.水輪發(fā)電機(jī)定子線棒絕緣盒灌膠工藝的改進(jìn)[C]//云南省第七屆機(jī)械學(xué)術(shù)年會(huì)暨十三省區(qū)市學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集,2008.

[4]韓 波，李香華.水輪發(fā)電機(jī)定子絕緣盒開裂流膠缺陷分析及處理[J].大電機(jī)技術(shù)，2014（3）：54-56.

中圖分類號(hào)：TM85

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1672-5387（2015）02-0067-03

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2015.02.019

收稿日期：2014-09-23

作者簡(jiǎn)介：劉揚(yáng)（1985-），男，工程師，從事水電站發(fā)電機(jī)檢修工作。