浅谈水轮发电机组定子端部绝缘盒流胶、开裂缺陷及处理

刘　扬（中国长江电力股份有限公司检修厂，湖北 宜昌 443002）

浅谈水轮发电机组定子端部绝缘盒流胶、开裂缺陷及处理

刘扬
（中国长江电力股份有限公司检修厂，湖北 宜昌 443002）

摘要：以国内某大型水电站水轮发电机组定子端部出现绝缘盒流胶、开裂缺陷为出发点，对可能产生定子端部绝缘盒流胶、开裂缺陷的原因进行了分析，并提出了处理方法。

关键词：绝缘盒；流胶；开裂

0　前言

国内某大型水电站，发电机定子线棒并头套采用锡焊工艺，定子线棒电接头绝缘采用酚醛玻璃纤维压塑料绝缘盒，内部灌注环氧树脂胶方式。近年来在对发电机检修过程中，陆续发现有多台机组定子线棒电接头绝缘盒存在不同程度的开裂、流胶现象，严重威胁发电机的安全运行。

1　绝缘盒流胶、开裂缺陷现象概述

国内某大型水电站2号水轮发电机组发电机冷却方式为全空冷，定子线棒电接头的连接方式为直式有底或无底并头套，定子绕组并头套采用锡焊工艺，定子线棒电接头绝缘采用酚醛玻璃纤维压塑料制成的绝缘盒，内部灌注环氧树脂胶，绝缘盒材质为酚醛玻璃纤维压塑料4330-1，室温固化环氧树脂胶配方为：环氧树脂（6101）:聚酰胺树脂（650）:石英砂（200目）=100:30～50:100。

在2013年对2号水轮发电机组检修时，发现发电机定子线棒端部绝缘盒出现严重流胶、开裂现象，如图1、2所示。

图1　绝缘盒流胶情况

图2　绝缘盒开裂情况

2　检查情况

发现2号机组定子线棒端部绝缘盒流胶、开裂现象后，对其进行了详细的检查。

对流胶最为严重的定子下端第880槽绝缘盒进行了详细的检查。检查发现，流出的绝缘胶为黑褐色，胶从绝缘盒注胶表面的气眼里流出，如图3所示。

图3　流胶的气眼

将流出的绝缘胶进行加温处理，加温到100℃时发现绝缘胶可以逆变液化。

将该槽流胶绝缘盒破开，发现线棒端部和并头套均完好，内部绝缘胶颜色异常，并有分层现象，未见明显石英砂成分，且在绝缘胶流出的位置有较大气眼，绝缘盒破开后图片如图4所示。

图4　绝缘盒破开后情况

对开裂绝缘盒进行检查，检查结果为绝缘盒开裂只是绝缘盒表面开裂，内部灌注环氧胶并无裂纹。对此水电站其他机组进行定子线棒端部绝缘盒普查，发现有多台机组定子端部绝缘盒存在流胶、开裂现象。

3　绝缘盒流胶、开裂缺陷原因分析

总体来看，引起定子线棒端部绝缘盒流胶、开裂缺陷的主要原因有以下几个方面：

（1）端接头接触电阻增大，大电流通过时发热导致绝缘水平下降。

发电机定子线棒电接头采用锡焊工艺，铅锡焊接法的优点是焊接温度较低，焊接工艺简单，但铅锡焊焊料允许通过的电流密度低，抗拉强度不高，并且铅锡焊在焊接温度达到270℃时，铜会溶于锡，形成Cu6Sn6合金，会进一步导致电接头电流密度降低；同时，某些端接头在运行中受电、热、机械力的作用而使接触电阻增大，根据，接触电阻增大的接头会局部发热，如长期运行，绝缘材料便会逐渐热老化。热老化的象征大多为绝缘颜色逐渐变为焦黑，失去弹性，变硬、变脆，发生龟裂。

（2）运行中受热胀冷缩及振动的影响，会导致绝缘盒开裂缺陷的产生。

发电机的定子线棒电接头都伸到铁芯外面，运行中受到机械和自身（机械和电磁）的力的影响而不停的产生振动，特别是大型发电机，电压等级高，且其端接头伸出铁芯较长。发电机在运行中，绝缘材料受热胀冷缩及振动的影响，会导致绝缘盒开裂缺陷的产生。

（3）绝缘材料的选择与配制。

选择绝缘盒时，如果绝缘盒太小，在灌注绝缘填料时，很多地方的气泡都因空间太小而排不出来，造成绝缘盒内部有很大的气隙，严重影响机组的绝缘水平。

配制填充物时，如果所用材料由于存放时间长而产生变质，随着运行时温度、振动等的影响，将导致填充物变质而流出盒外。

配胶时，必须严格按照工艺要求配置；此水电站中使用的灌注胶用6101环氧树脂，聚酰胺树脂650加入石英粉200目按100:30～50:100的重量在现场配置，石英粉过多会造成绝缘填料太浓，不容易灌注，且灌注后绝缘盒内许多气泡排不出来；石英粉过少会造成绝缘填料固化后机械强度不够；聚酰胺树脂过少会造成绝缘填料不容易固化；聚酰胺树脂过多会造成绝缘填料固化时间短，且绝缘变脆、变硬，失去弹性，受振动或打击时容易破裂；且在调配环氧树脂胶前需先将石英砂干燥，并将环氧树脂加温40～50℃与石英砂搅拌均匀再加入固化剂，搅拌均匀后灌入，室温固化约24 h。室温固化剂的固化速度，与搅拌前加热的温度有关，将石英粉和树脂搅拌均匀后要尽快趁热用完，使用该种胶在加热时，必须确保温度的准确性，温度过高则胶会在短时间固化造成胶的浪费，且在灌胶后收缩大，石英粉容易沉淀，最后导致胶体固化后开裂，线棒吸潮；温度过低则胶的黏度太大，流动性差，在灌胶时会形成空隙和胶不满，影响灌胶质量。

灌注绝缘胶要有一定的步骤；灌注绝缘胶不能太快，一方面是由于太快了，绝缘填料还没来得及渗入绝缘盒每一部位就溢出绝缘盒，另一方面会在接头绝缘盒中留有气泡，严重影响绝缘性能；并且灌胶不能一次灌满，应在不完全固化时分3次灌注，以免绝缘盒中的气泡没全排出来，影响绝缘水平。

4　绝缘盒流胶、开裂处理方法

（1）绝缘盒出现局部轻微裂纹，对绕组端部整体绝缘性能影响不大，但由于绝缘盒老化开裂现象随着运行年限增加将逐步恶化，对表面轻微开裂的绝缘盒，将绝缘盒裂纹处的油漆剥开，对开裂处填补环氧胶，外包云母带，并用环氧胶完全浸透，再用浸有环氧胶的玻璃丝带缠绕，待胶完全固化后，表面刷绝缘漆，待绝缘漆干后，在绝缘盒表面贴上不同温度点的示温片，待下次检修时检查示温片是否存在过热现象，再决定是否更换绝缘盒。

（2）对于裂缝较大的绝缘盒，应及时对其更换，在更换过程中检查绝缘盒内部的电接头是否存在过热的现象，必要时辅以涡流探测法和直流电阻的测试；如果是内部接头过热造成绝缘盒裂缝，则应对接头进行重焊处理，处理完后再严格按照工艺要求重新灌注绝缘胶。

（3）轻微流胶的绝缘盒，将绝缘盒表面未固化胶清除干净，用酒精对已固化胶表面及绝缘盒内空隙进行清扫，严格按照绝缘盒灌注胶工艺要求进行调配、灌注，灌注胶齐平绝缘盒表面，在胶固化好后，在其表面刷绝缘漆。

（4）对于流胶严重的绝缘盒，应考虑将绝缘盒拆除，重新灌注环氧胶。首先将绝缘盒破开，拆除绝缘盒，并将并头套上的环氧胶清理干净，用甲苯或酒精清扫接头及绝缘盒。同时检查绝缘盒的壁厚不得小于3mm，对于上端部并头套的绝缘盒在堵环氧泥之前,选用合适的环氧树脂板,上、下调整绝缘盒与并头套之间的间隙,力争做到前、后、左、右的间隙均匀,位置正确；再用环氧腻子将剪好的薄环氧板与上端绝缘盒间间隙密封。下部绝缘盒安装时应先在盒内灌注1/3容积的环氧树脂胶，慢慢托入下部接头，调整好位置后用木楔固定。浇注环氧树脂胶之前,绝缘盒与并头套的间隙必须调节恰当,保证填充剂能够均匀地流入绝缘盒,尽量消除内部气隙，灌注环氧胶严格按照工艺要求调配、灌注环氧胶，灌胶亦要有一定步骤，不能一次灌满，应在不完全固化时分3次灌注，以免绝缘盒中的气泡没全排出来，影响绝缘水平，所灌注环氧胶至绝缘盒上端面平齐。

5　结语

水轮发电机组定子线棒端部电接头绝缘是发电机组绝缘系统重要组成部分，影响定子线棒端部电接头绝缘的因素很多，在焊接定子线棒端部电接头以及制作其绝缘时，每个步骤应严格按照规范要求执行；在出现定子端部绝缘盒流胶、开裂缺陷后，应找出其产生缺陷原因之所在，从源头上消除此类缺陷，保证机组的安全、稳定运行。

参考文献：

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[4]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）：54-56.

中图分类号：TM85

文献标识码：B

文章编号：1672-5387（2015）02-0067-03

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2015.02.019

收稿日期：2014-09-23

作者简介：刘扬（1985-），男，工程师，从事水电站发电机检修工作。