試論發(fā)電機(jī)定子絕緣盒內(nèi)絕緣材料的相關(guān)問題

摘 要：文章從發(fā)電機(jī)定子絕緣盒內(nèi)絕緣材料中常見的問題入手，重點(diǎn)探討了水輪發(fā)電機(jī)組的定子繞組絕緣盒內(nèi)環(huán)氧膠出線問題的原因，并有針對性地提出解決建議，希望對于今后的發(fā)電機(jī)定子絕緣盒內(nèi)絕緣材料發(fā)展具有一定幫助。

關(guān)鍵詞：水輪發(fā)電機(jī)組；絕緣盒；絕緣材料；存在問題；原因分析；解決建議

引言

水輪發(fā)電機(jī)組中的絕緣系統(tǒng)具有很重要的位置，水輪發(fā)電機(jī)組的使用壽命和可靠性都是受到其影響。而對于水輪發(fā)電機(jī)組中的定子絕緣來說，其端部絕緣盒內(nèi)的絕緣材料所涉及到的配制、材料以及灌注工藝等，都能使得定子繞組的絕緣性能受到直接的影響，所以，應(yīng)該充分重視發(fā)電機(jī)定子絕緣盒內(nèi)絕緣材料的相關(guān)問題。

1 常見問題探討

縱觀我國的電力生產(chǎn)，對于生產(chǎn)定子絕緣盒過程中，其主要的填充材料則是環(huán)氧膠，這主要是考慮到其具有較高的力學(xué)性能、耐熱性能、電絕緣性以及穩(wěn)定性等。對于環(huán)氧膠來說，主要涉及到多種的成分配方，如果存在不當(dāng)比例的配制問題，則會導(dǎo)致機(jī)組安全運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)性大大提升。通過研究國內(nèi)的部分水電站情況，分析機(jī)組運(yùn)行過程，各種各樣的氣泡存在于環(huán)氧膠中，還表現(xiàn)為其他的碳化、開裂、變質(zhì)、分層、變色等情況。如果運(yùn)行人員不能及時有效地發(fā)現(xiàn)上述問題，輕則會導(dǎo)致渦流現(xiàn)象出現(xiàn)在絕緣盒內(nèi)，由于定子呈現(xiàn)出較高的局部溫度，造成繼電保護(hù)動作出現(xiàn)停機(jī)狀態(tài)；重則造成擊穿定子絕緣體，這樣就會導(dǎo)致出現(xiàn)相間短路、單相接地的問題，會容易產(chǎn)生較為嚴(yán)重的事故[1，2]。以下針對上述問題所產(chǎn)生的原因進(jìn)行重點(diǎn)分析，并能提出有效的解決建議。

2 原因分析

第一，產(chǎn)生氣泡。在進(jìn)行水輪發(fā)電機(jī)組的定子繞組絕緣盒內(nèi)環(huán)氧膠的現(xiàn)場配置過程中，應(yīng)該充分考慮到背景因素，無法完全控制不同的地理位置、不同季節(jié)、不同濕度和環(huán)境溫度的影響。所以，應(yīng)該從現(xiàn)場實(shí)際情況考慮，進(jìn)行稀釋劑的添加比例的確定，發(fā)電機(jī)生產(chǎn)廠家進(jìn)行環(huán)氧膠灌注過程中，應(yīng)該保證能夠具有較好的流動性。所以，這就對于安裝施工單位的技術(shù)人員、廠家現(xiàn)場技術(shù)人員以及監(jiān)理人員提出較高的技術(shù)要求。如果他們沒有較強(qiáng)的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，不能嚴(yán)格把關(guān)，不能有效控制好稀釋劑添加的比例，導(dǎo)致其具有較差的流動性，必然會產(chǎn)生氣泡現(xiàn)象。

第二，產(chǎn)生分層及泡沫狀夾層問題。在把環(huán)氧膠向絕緣盒進(jìn)行進(jìn)行灌注過程中，為更好保證環(huán)氧膠的密封性以及固化效果，在我國，分層灌注則是主要方式，一般都是進(jìn)行3～4層鋪設(shè)。一般來說，環(huán)氧膠隨著層數(shù)的增加，密實(shí)性越好，但需要進(jìn)行配置的環(huán)氧膠次數(shù)也就相應(yīng)增加。在進(jìn)行稀釋劑添加比例的配置過程中，每次如果都存在一定誤差，環(huán)氧膠的分層現(xiàn)象就是絕緣盒內(nèi)出現(xiàn)；如果具有過量的稀釋劑，進(jìn)行灌注上層環(huán)氧膠過程中，則會一定程度上稀釋下層已經(jīng)固化好的環(huán)氧膠表面，這就會使得泡沫狀夾層產(chǎn)生。

第三，產(chǎn)生開裂問題。根據(jù)資料，對于100攝氏度的黃銅來說，其線膨脹系數(shù)為17.62×10-6/℃，對于溫度升高的情況下，黃銅則存在較為明顯的變形。如果環(huán)氧膠內(nèi)部存在的分層發(fā)軟、氣泡等問題，存在機(jī)械強(qiáng)度不高的狀態(tài)，對于連接塊通電流造成線棒發(fā)熱，這時的淺層發(fā)軟環(huán)氧材料憂郁膨脹應(yīng)力而產(chǎn)生拉裂，造成出現(xiàn)裂紋。對于定子繞組端部“Z”型絕緣盒來說，其內(nèi)部存在的環(huán)氧膠裂紋的情況則比較明顯，分析其原因，主要是由于，相比于長方形絕緣盒內(nèi)的并頭塊，熱膨脹的絕對尺寸和應(yīng)力比較大所致。

第四，產(chǎn)生變色問題，在進(jìn)行配制環(huán)氧膠的過程中，如果存在不均勻的攪拌問題，則會造成環(huán)氧膠成分的不均，這樣就不能保證充分實(shí)現(xiàn)環(huán)氧材料的化學(xué)反應(yīng)。所以，對于運(yùn)行期間的機(jī)組來說，應(yīng)該保證定子在80℃以上的正常溫度，在此過程中，如果存在化學(xué)反應(yīng)不充分的問題，則會導(dǎo)致變質(zhì)或者二次反應(yīng)的問題，這就是會出現(xiàn)環(huán)氧膠的變色問題。

第五，產(chǎn)生碳化以及變質(zhì)問題。對于環(huán)氧膠變質(zhì)發(fā)黑或碳化問題進(jìn)行分析，主要是在上述的氣泡、開裂、泡沫狀夾層等問題的基礎(chǔ)上，如果長期運(yùn)行，則會進(jìn)一步造成惡化。這樣條件下，內(nèi)部環(huán)境發(fā)生了一定的改變，會致使變化進(jìn)一步加大。對于絕緣材料變質(zhì)、裂紋深度增加的情況下，會造成減小繞組的絕緣系數(shù)，急速增加泄漏電流，另外，再加上較為復(fù)雜的周圍環(huán)境變化，空氣介質(zhì)濕度變化，存在一定的油污、粉塵等問題，這樣使得絕緣耐壓距離進(jìn)一步縮小，增加爬電，容易出現(xiàn)一定的絕緣擊穿問題。所以，對于運(yùn)行的機(jī)組來說，如果出現(xiàn)了環(huán)氧膠變質(zhì)、開裂以及碳化的問題，應(yīng)該充分重視，并及時采取必要手段。

3 建議

第一，保證施工工藝盡量簡化。針對現(xiàn)場的灌注和配制環(huán)氧膠的過程來說，由于現(xiàn)場施工人員、技術(shù)人員在工藝水平存在較大的差異性，導(dǎo)致復(fù)雜的工藝流程中，存在一定的人為誤差概率增大的趨勢，這樣就難以保證現(xiàn)場施工工藝要求。所以，應(yīng)該盡量采用較為簡化的施工工藝，盡量避免外在因素對于定子絕緣性的影響。

第二，應(yīng)該保證焊接質(zhì)量進(jìn)一步提升。如果存在線棒端頭與并頭塊的焊接不好的情況，就會加大繞組接頭的直流電阻，這樣就造成溫度升高，更容易出現(xiàn)環(huán)氧膠的碳化和變質(zhì)的問題。所以，應(yīng)該保證各個焊接面在進(jìn)行焊接之前進(jìn)行打磨光滑處理，避免出現(xiàn)異物問題。針對焊接過程來說，有的廠家通過把一張銀焊片放在并頭塊和線棒端頭中間，提高焊接質(zhì)量，取得不錯的效果。在焊接完成后，則應(yīng)該進(jìn)行焊接部位的直流電阻測量，這樣就可以通過相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來反映焊接質(zhì)量。

第三，進(jìn)行絕緣盒直流耐壓相關(guān)試驗(yàn)。針對當(dāng)前電廠中的絕緣盒內(nèi)環(huán)氧材料來說，進(jìn)行灌注完成之后，則把直流耐壓試驗(yàn)應(yīng)用到單個絕緣盒中，這樣能夠有效保證對于絕緣材料直流泄露問題進(jìn)行有效測量，這樣可以進(jìn)行類比，同樣應(yīng)用于水輪發(fā)電機(jī)組即可，能夠保證單個絕緣盒內(nèi)絕緣材料具有小于5μA為的泄漏電流。

第四，進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)方案優(yōu)化。在分析對于定子線棒的溫度的影響方面，主要涉及到不斷變化的機(jī)組運(yùn)行工況、質(zhì)量不高的現(xiàn)場焊接工藝以及過小的絕緣盒間距問題等，這些都會使得絕緣材料壽命受到影響。所以，可以要求生產(chǎn)廠家，對于線棒端頭焊接面的載流量進(jìn)行適當(dāng)放大，應(yīng)該保證絕緣盒間的通風(fēng)散熱涉及到相關(guān)因素進(jìn)行充分考慮，這樣能夠保證機(jī)組的長期穩(wěn)定運(yùn)行。

第五，保證絕緣盒的清潔。根據(jù)要求，完成定子下線之后，應(yīng)該徹底清除定子線棒周圍的灰塵。對于安裝單位來說，應(yīng)該進(jìn)行仔細(xì)的地毯式清掃過程，不應(yīng)該殘留任何雜物，避免引發(fā)不必要的事故，這點(diǎn)應(yīng)該引起安裝單位的重視。

參考文獻(xiàn)

[1]滿宇光，徐濱偉.敞開式絕緣盒在三峽水輪發(fā)電機(jī)上的應(yīng)用[J].大電機(jī)技術(shù)，2006（5）.

[2]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）.