摘要：本文从发电机定子绝缘盒内绝缘材料中常见的问题入手，重点探讨了水轮发电机组的定子绕组绝缘盒内环氧胶出现问题的原因，并有针对性地提出解决建议，希望对于今后的发电机定子绝缘盒内绝缘材料发展具有一定帮助。
关键词：水轮发电机组；绝缘盒；绝缘材料；存在问题；原因分析；解决建议
1.概述
多布水电站是西藏自治区“十二五”能源发展规划重点项目，是尼洋河综合治理与保护规划优选项目。电站位于西藏自治区林芝县境内，距林芝地区行署所在地八一镇约28km，川藏公路从左岸通过，交通相对便利。
多布水电站工程属三等中型工程，主要开发任务为发电，水库正常蓄水位3076.00m，正常蓄水位以下库容约0.65亿m3，校核洪水位3078.30ｍ，总库容0.85亿m3，多布水电站枢纽工程主要由拦河坝、引水发电系统、泄洪建筑物等组成。电站总装机容量120MW，水轮发电机组采用4台灯泡式贯流机组，单机容量30MW，额定水头16.7m，多年平均发电量5.056亿kW•h。
2.事件经过
2016年11月3日运行人员对4#机组制动闸螺栓例行检查中发现发现定子右上部（上游正Y偏-X约30℃方向）一个线棒端部并头块绝缘盒破裂，并存在流胶现象。
定子绝缘盒的主要填充材料是环氧胶，其具有较高的力学性能、耐热性能、电绝缘性以及稳定性等。对于环氧胶来说，主要涉及到多种的成分配方，如果存在不当比例的配制问题，则会导致机组安全运行的风险性大大提升。通过研究国内的部分水电站情况，分析机组运行过程，各种各样的气泡存在于环氧胶中，还表现为其他的碳化、开裂、变质、分层、变色等情况。如果运行人员不能及时有效地发现上述问题，轻则会导致涡流现象出现在绝缘盒内，由于定子呈现出较高的局部温度，造成继电保护动作出现停机状态；重则造成击穿定子绝缘体，这样就会导致出现相间短路、单相接地的问题，会容易产生较为严重的事故。
3.原因分析
第一，产生气泡。在进行水轮发电机组的定子绕组绝缘盒内环氧胶的现场配置过程中，应该充分考虑到背景因素，无法完全控制不同的地理位置、不同季节、不同湿度和环境温度的影响。所以，应该从现场实际情况考虑，进行稀释剂的添加比例的确定，发电机生产厂家进行环氧胶灌注过程中，应该保证能够具有较好的流动性。所以，这就对于安装施工单位的技术人员、厂家现场技术人员以及监理人员提出较高的技术要求。如果他们没有较强的技术经验，不能严格把关，不能有效控制好稀释剂添加的比例，导致其具有较差的流动性，必然会产生气泡现象。
第二，产生分层及泡沫状夹层问题。在把环氧胶向绝缘盒进行进行灌注过程中，为更好保证环氧胶的密封性以及固化效果，在我国，分层灌注则是主要方式，一般都是进行3~4层铺设。一般来说，环氧胶随着层数的增加，密实性越好，但需要进行配置的环氧胶次数也就相应增加。在进行稀释剂添加比例的配置过程中，每次如果都存在一定误差，环氧胶的分层现象就是绝缘盒内出现；如果具有过量的稀释剂，进行灌注上层环氧胶过程中，则会一定程度上稀释下层已经固化好的环氧胶表面，这就会使得泡沫状夹层产生。
第三，产生开裂问题。根据资料，对于100摄氏度的黄铜来说，其线膨胀系数为 17.62 ×10-6/ ℃，对于温度升高的情况下，黄铜则存在较为明显的变形。如果环氧胶内部存在的分层发软、气泡等问题，存在机械强度不高的状态，对于连接块通电流造成线棒发热，这时的浅层发软环氧材料忧郁膨胀应力而产生拉裂，造成出现裂纹。对于定子绕组端部“Z”型绝缘盒来说，其内部存在的环氧胶裂纹的情况则比较明显，分析其原因，主要是由于，相比于长方形绝缘盒内的并头块，热膨胀的绝对尺寸和应力比较大的所致。
第四，产生变色问题，在进行配制环氧胶的过程中，如果存在不均匀的搅拌问题，则会造成环氧胶成分的不均，这样就不能保证充分实现环氧材料的化学反应。所以，对于运行期间的机组来说，应该保证定子在80℃以上的正常温度，在此过程中，如果存在化学反应不充分的问题，则会导致变质或者二次反应的问题，这就是会出现环氧胶的变色问题。
第五，产生碳化以及变质问题。对于环氧胶变质发黑或碳化问题进行分析，主要是在上述的气泡、开裂、泡沫状夹层等问题的基础上，如果长期运行，则会进一步造成恶化。这样条件下，内部环境发生了一定的改变，会致使变化进一步加大。对于绝缘材料变质、裂纹深度增加的情况下，会造成减小绕组的绝缘系数，急速增加泄漏电流，另外，再加上较为复杂的周围环境变化，空气介质湿度变化，存在一定的油污、粉尘等问题，这样使得绝缘耐压距离进一步缩小，增加爬电，容易出现一定的绝缘击穿问题。所以，对于运行的机组来说，如果出现了环氧胶变质、开裂以及碳化的问题，应该充分重视，并及时采取必要手段。
4.处理
1）用2000目以上的细砂纸对受损部位进行打磨处理，将受损部位的毛刺以及红磁漆打磨干净，并打磨出平缓的坡口。
2）清理定子线棒表面，用酒精清除线棒受损部位粉尘，确保定子清洁。
3）在受损部位半叠包2层粉云母带，每层云母带均涂刷室温固化环氧胶J0708，然后外表面包一层无碱玻璃丝带。
4）待环氧胶固化后可在表面涂刷188红磁漆。
5）灌注胶流出的绝缘盒，若时间紧张可暂不处理；待以后时间充裕时将流胶部位清理干净后重新注入灌注胶。
5.效果
运行半年后检查1#-4#机组定子绝缘盒无破裂、流胶现象。
6.建 议
第一，保证施工工艺尽量简化。针对现场的灌注和配制环氧胶的过程来说，由于现场施工人员、技术人员在工艺水平存在较大的差异性，导致复杂的工艺流程中，存在一定的人为误差概率增大的趋势，这样就难以保证现场施工工艺要求。所以，应该尽量采用较为简化的施工工艺，尽量避免外在因素对于定子绝缘性的影响。
第二，应该保证焊接质量进一步提升。如果存在线棒端头与并头块的焊接不好的情况，就会加大绕组接头的直流电阻，这样就造成温度升高，更容易出现环氧胶的碳化和变质的问题。所以，应该保证各个焊接面在进行焊接之前进行打磨光滑处理，避免出现异物问题。针对焊接过程来说，有的厂家通过把一张银焊片放在并头块和线棒端头中间，提高焊接质量，取得不错的效果。在焊接完成后，则应该进行焊接部位的直流电阻测量，这样就可以通过相关的实验数据来反映焊接质量。
第三，进行绝缘盒直流耐压相关试验。针对当前电厂中的绝缘盒内环氧材料来说，进行灌注完成之后，则把直流耐压试验应用到单个绝缘盒中，这样能够有效保证对于绝缘材料直流泄露问题进行有效测量，这样可以进行类比，同样应用于水轮发电机组即可，能够保证单个绝缘盒内绝缘材料具有小于5μA为的泄漏电流。
第四，进行合理的设计方案优化。在分析对于定子线棒的温度的影响方面，主要涉及到不断变化的机组运行工况、质量不高的现场焊接工艺以及过小的绝缘盒间距问题等，这些都会使得绝缘材料寿命受到影响。所以，可以要求生产厂家，对于线棒端头焊接面的载流量进行适当的放大，应该保证绝缘盒间的通风散热涉及到相关因素进行充分考虑，这样能够保证机组的长期稳定运行。
第五，保证绝缘盒的清洁。根据要求，完成定子下线之后，应该彻底清除定子线棒周围的灰尘。对于安装单位来说，应该进行仔细的地毯式清扫过程，不应该残留任何杂物，避免引发不必要的事故，这点应该引起安装单位的重视。
参考文献：
[1] 满宇光，徐滨伟.敞开式绝缘盒在三峡水轮发电机上的应用[J].大电机技术，2006，（5）.
[2] 韩波，李香华.水轮发电机定子绝缘盒开裂流胶缺陷分析及处理[J].大电机技术，2014，（3）.
论文作者:张友谊
论文发表刊物:《电力设备》2018年第4期
论文发表时间:2018/6/19
标签：定子论文; 环氧论文; 机组论文; 绝缘材料论文; 绕组论文; 水轮论文; 过程中论文; 《电力设备》2018年第4期论文;