华能太平驿电站定子线棒端部绝缘灌注胶固化缺陷分析

唐小焰，赵栋栋

（四川华能太平驿水电有限责任公司，四川 成都 610000）

1 问题背景

太平驿电站增容技改项目1号机组定子组装工作于2017年7月正式启动，由于机组尺寸大，考虑到运输困难，决定在太平驿电站安装间进行现场组装。2017年10月9日，太平驿电站1号机组定子组装工作进入整体干燥阶段。由设备制造厂现场工作人员采用常规的烘烤方式对定子进行整体干燥。方法是在定子线棒下端部均匀布置15只2 000 W电热箱（热源距离定子线棒端部约800 mm），将整个定子用厚实的篷布包裹保温，取定子铁心测温电阻2个点、线棒层间测温电阻3个点作为测温点，按照《太平驿机组定子干燥方案》保持温度在80 ℃（+5～-10 ℃）对定子整体进行干燥。10月12日凌晨监理及现场作业人员在进行干燥情况检查时，发现部分绝缘盒出现未固化、冒胶、开裂等现象。经专业技术人员现场检查发现有质量问题的绝缘盒97个，其中置于定子下部87个绝缘盒中开裂40个，开裂冒胶35个，胶未固化12个；置于定子上部10个绝缘盒中开裂冒胶1个，胶未固化9个。

2 原因分析

本次改造灌注的胶系一种新型381-3C型红环氧灌封树脂胶，与常规的环氧树脂+H-4+石英粉不同，其优点在于密实性好，灌注时不容易产生气泡，绝缘性能更好，受热延展性好。该胶于2017年7月4日生产，环境温度在25℃以下有效期为6个月。

由于太平驿电站属地下厂房，环境温度长期低于25℃，满足允许储存条件，灌注材料均在有效温度范围内保存。安装人员在灌注时采用了如下流程：

（1）打开甲组份20 kg桶盖后，将乙组份固化剂5 kg倒入甲组份（甲乙组份配比4：1）并用木棍搅拌6～7 min，再将混合的树脂倒入待用的干净空桶内，再次搅拌2～3 min，最后将拌好的红环氧灌封树脂分别倒入待装的绝缘盒内使用。

2017年9月30日进行上部绝缘盒灌注，并在2017年9月30日对下部绝缘盒进行补胶（胶固化收缩约5 mm），2017年10月1号后对上部绝缘盒进行补胶。至此全部灌注工作结束，进入自然固化阶段。直到10月9日汇流母排安装完成后进行整体干燥，干燥过程中便出现绝缘胶未固化现象。太平驿电站组织技术人员对出现问题的物料进行了解剖、试验，发现未固化红环氧灌封树脂通常位于距离绝缘盒开口10～20 mm处，未固化厚度约为5～10 mm；不合格绝缘盒所处槽号的位置分布为不连续的无规律乱序分布。对固化良好的绝缘灌注胶与有问题的绝缘灌注胶进行对比试验，用3 000 W烤箱同时对两块样品进行加温，加温至80℃左右时2块样品开始逐渐变软，随着温度上升至160℃时，固化良好的样品依然能保持原形态，但材质变软，用铲刀可以轻易切开；有问题的样品加温至120℃左右开始不同程度的融化，最后形成流体。当撤除烤箱，温度逐渐下降，固化良好的样品逐渐恢复到加温前硬度，而流胶的样品再也不能恢复到原态[2]。

经过分析总结，得出如下结论：

现场安装人员由于没有操作工艺指导书，凭经验采用木棍手动搅拌红环氧灌封树脂的操作，造成部分环氧树脂（甲组份）与固化剂（乙组份）结合不充分，从而引起灌胶后红环氧灌封树脂部分固化不完全现象的发生。

3 建议与对策

为了验证由于搅拌不均造成的不固化、受热流胶等现象，现场为了让缺陷表现更加明显，对新购买物料试验取样时特意拉大了与正常比例的偏差，对新胶质量用电子秤按8：1、4：1、2：1比例采用电动搅拌方式搅拌均匀后留样[3]（其中4：1是正常比例，并严格按操作工艺搅拌均匀,以便进行对比）。

样品在常温下自然固化30 h以上（正常配比胶一般24 h即可全部固化），然后对样品进行了外观检查和加温试验，结果如下：

外观检查：样品经过24 h、48 h、72 h的持续观察（如图1）发现8∶1配比样品：固化时间长，基本固化完全；2∶1配比样品：固化时间长，固化不完全（用手可以按出深坑）；4∶1配比样品（正常配比）：固化时间短，固化良好，样品坚硬，用铁器敲击未发生形变。

根据图1分析，只要两组材料搅拌均匀，即使配比与正常配比存在偏差，也会固化，只是固化的时间延长，固化的强度较差，不会出现不固化的现象。现场出现的个别不固化的绝缘盒灌注胶，是因搅拌不均导致该绝缘盒内的灌注胶成分基本是环氧树脂，没有固化剂成分，这一点是导致不固化的根本原因。

图1 不同配比环氧胶与固化剂固化情况折线图

加温试验：分别对以上三种样品其进行加温试验，2∶1配比样品在100 ℃左右开始融化、流胶；8∶1配比样品在100 ℃左右开始软化，用剃刀铲可见粉末状。针对这两种现象进行分析，由于施工人员对两组材料的混合比例是按照制造厂比例混合的不存在配比偏差的问题，最主要原因就在于因搅拌不均造成整个绝缘盒内固化剂分布不均匀，部分固化、部分不固化，固化胶体体内包裹着未固化的胶体，一旦加温，固化胶体软化，未固化胶体受热膨胀，最后导致胶体流出。这也解释了为什么当初在加温干燥前监理对每个绝缘盒灌注胶均用铁器进行了检查，都呈坚硬状，但随着干燥温度的上升流胶的现象[4]。

对固化良好的4∶1正常配比样品进行加温试验。正常配比样品在温度达到80 ℃左右时材质变软，150℃以上能保持原有形态，没有融化、没有流胶、手按有弹性，回到常温下能恢复原态。

因此，在整个发电机定子线棒绝缘胶灌注过程中，搅拌均匀与否至关重要，关乎项目质量。针对搅拌过程中容易出现的问题，技术人员应该做好事前、事中、事后工作，确保整个项目实施过程不出差错。