水輪發(fā)電機(jī)組定子線圈絕緣盒局部開裂的原因分析及解決方案

楊生輝

（中國(guó)華電額勒賽下游水電項(xiàng)目（柬埔寨）有限公司，柬埔寨金邊12000）

0 引言

某水電站位于柬埔寨王國(guó)西部戈公省，電站以發(fā)電為主，分上下兩級(jí)開發(fā)，即上電站和下電站。上電站裝設(shè)兩臺(tái)立軸混流式水輪發(fā)電機(jī)組（裝機(jī)容量2×103 MW），下電站裝設(shè)兩臺(tái)立軸混流式水輪發(fā)電機(jī)組（裝機(jī)容量2×66 MW）。該電站為BOT（建設(shè)、運(yùn)營(yíng)、轉(zhuǎn)讓）項(xiàng)目，特許運(yùn)營(yíng)期為30年，由中國(guó)公司建設(shè)和運(yùn)營(yíng)，采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)或等效的中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)。

上電站#2發(fā)電機(jī)型號(hào)SF103-24/6700，額定容量117.71MVA/103 MW，額定電壓13.8 kV，額定電流4 924.8 A，極數(shù)24極，絕緣耐熱等級(jí)F/F級(jí)，接線方式2Y，定子機(jī)座分2瓣組合，總270槽，系上、下層線棒嵌入結(jié)構(gòu)，定子鐵芯疊裝、定子鐵芯壓裝、線圈組裝、匯流母線裝配等流程均嚴(yán)格按主機(jī)廠家提供的現(xiàn)場(chǎng)安裝作業(yè)指導(dǎo)書工藝和步驟在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施完成，經(jīng)干燥后耐壓測(cè)試數(shù)據(jù)正常，整機(jī)于2013年10月25日投產(chǎn)發(fā)電。自機(jī)組投產(chǎn)以來(lái)，公司嚴(yán)格按國(guó)內(nèi)水電機(jī)組檢修管理辦法，實(shí)行“預(yù)防為主、計(jì)劃?rùn)z修”的方針，堅(jiān)持“應(yīng)修必修，修必修好”原則，逐年開展機(jī)組C修工作，根據(jù)公司2017年度涉網(wǎng)設(shè)備檢修技改計(jì)劃表，并結(jié)合海外項(xiàng)目的特殊性，定于2017年2月24日—4月26日對(duì)該機(jī)組開展擴(kuò)大性A修工作。

1 存在問題

在#2機(jī)組擴(kuò)大性A修期間，檢修單位電氣檢修人員按DL/T 596—1996《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》相關(guān)條款規(guī)定對(duì)其定子線圈開展預(yù)防性試驗(yàn)，具體包括定子線圈絕緣電阻、吸收比或極化指數(shù)、直流電阻、泄漏電流及直流耐壓、交流耐壓、槽電位、表面電位等項(xiàng)目，試驗(yàn)結(jié)果與投產(chǎn)試驗(yàn)報(bào)告比對(duì)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)未發(fā)現(xiàn)明顯變化；而在實(shí)施#2機(jī)組定子線圈端部檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)#200、#240絕緣盒端部有局部開裂現(xiàn)象（圖1），經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)絕緣盒外觀無(wú)變色、無(wú)鼓脹，表面紅瓷絕緣漆色與其他絕緣盒顏色無(wú)差異，線圈根部無(wú)變色、無(wú)過熱、無(wú)環(huán)氧膠流淌，環(huán)氧膩?zhàn)訜o(wú)松動(dòng)、脫落、開裂等異常現(xiàn)象，打磨絕緣盒漆面后未發(fā)現(xiàn)有過熱痕跡，檢修單位電氣檢修人員初步判斷定子線圈絕緣盒局部開裂應(yīng)與線棒接頭焊接質(zhì)量無(wú)關(guān)，可能是施工安裝原因引起的。

2 原因分析

圖1 #200、#240絕緣盒端部局部開裂

針對(duì)#2機(jī)組定子線圈絕緣盒局部開裂問題，公司高度重視，立即從國(guó)內(nèi)專門聘請(qǐng)主機(jī)廠家及外請(qǐng)發(fā)電機(jī)專家至項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)，并于2017年3月23日對(duì)開裂的絕緣盒外殼及填充的環(huán)氧樹脂用刀片刮開進(jìn)行詳細(xì)檢查，未發(fā)現(xiàn)變色、鼓包等過熱現(xiàn)象；進(jìn)一步對(duì)絕緣盒尺寸、線棒位置、間隙進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)絕緣盒尺寸偏小，裂紋處線棒和絕緣盒無(wú)間隙（主機(jī)廠規(guī)定絕緣盒口內(nèi)腔到線棒的距離不應(yīng)小于3 mm，以保證環(huán)氧樹脂的灌注），現(xiàn)場(chǎng)安裝絕緣盒時(shí)需局部變形才能裝入。因此判斷絕緣盒局部開裂原因?yàn)椋航^緣盒尺寸偏小，套入時(shí)采用橡皮錘敲擊強(qiáng)行套入，當(dāng)時(shí)有可能絕緣盒已有輕微的裂紋，但檢查時(shí)并未發(fā)現(xiàn)；也有可能沒有裂紋，但絕緣盒已發(fā)生變形，后期在運(yùn)行過程中由于溫度變化和機(jī)組振動(dòng)等原因?qū)е麻_裂。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)及資料的收集確認(rèn)，公司就定子線圈絕緣盒局部開裂問題專門組織檢修單位、運(yùn)營(yíng)單位、主機(jī)廠家、外請(qǐng)發(fā)電機(jī)專家等相關(guān)技術(shù)人員一起進(jìn)行分析討論，得出如下結(jié)論：（1）絕緣盒局部開裂并非是由線棒接頭質(zhì)量差、接頭電阻大發(fā)熱引起的。（2）比對(duì)投產(chǎn)時(shí)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)無(wú)明顯差異，絕緣盒雖然局部開裂，但目前還能保證機(jī)組安全運(yùn)行。（3）考慮到該機(jī)組進(jìn)行下一次大修需經(jīng)過4～6年時(shí)間，為保險(xiǎn)起見，要求檢修單位充分利用此次機(jī)組大修機(jī)會(huì)對(duì)開裂絕緣盒進(jìn)行處理，有兩種方案可選：一是更換絕緣盒，重新澆注環(huán)氧樹脂；二是修復(fù)開裂絕緣盒，增強(qiáng)絕緣性能。第一種方案由于材料到貨工期受限，直接影響機(jī)組檢修工期，且更換#240絕緣盒需拆除上部跨槽線棒，勢(shì)必加大現(xiàn)場(chǎng)工作量，權(quán)衡后最終確認(rèn)選擇修復(fù)絕緣盒的方案進(jìn)行處理。

3 解決方案

檢修單位電氣檢修人員按修復(fù)絕緣盒的方案，首先用砂布打磨定子線棒上端部絕緣盒裂紋表面絕緣漆（即手包絕緣區(qū)域至裂紋上部3 cm處），打磨后用酒精白布清理干凈，隨后使用841室溫環(huán)氧固化劑刷蓋裂紋部位，裁剪適量長(zhǎng)度的云母帶粘補(bǔ)絕緣盒裂紋部位，自下而上半疊包10層，絕緣盒粘補(bǔ)區(qū)域整體半疊包纏繞云母帶5層（圖2）；包扎滌綸玻璃絲帶2層；包扎中必須每層涂刷環(huán)氧膠浸潤(rùn)；外層用聚氯乙烯膜包扎、收縮帶纏繞固定。

上述工序完成后用100～200 W加熱板對(duì)處理部位進(jìn)行均勻加熱烘干（要求溫度控制在120～150℃），烘干至完全干燥固化狀態(tài)，拆除收縮帶及聚氯乙烯膜，最后噴上聚脂紅瓷188漆（圖3）。經(jīng)上述方法處理后再次對(duì)#2機(jī)定子線圈進(jìn)行絕緣電阻、吸收比或極化指數(shù)、泄漏電流及直流耐壓等試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)與處理前數(shù)據(jù)比對(duì)，未發(fā)現(xiàn)異常。為進(jìn)一步驗(yàn)證修復(fù)絕緣盒效果，同時(shí)確認(rèn)絕緣盒開裂與接頭發(fā)熱無(wú)關(guān)聯(lián)，在機(jī)組修后滿負(fù)荷試驗(yàn)期間用紅外線測(cè)溫槍測(cè)試這兩個(gè)絕緣盒的表面溫度，并與附近其他絕緣盒進(jìn)行比對(duì)，溫度基本一致。

圖2 粘補(bǔ)及疊包絕緣盒裂紋部位

圖3 開裂絕緣盒處理噴漆后

4 結(jié)語(yǔ)

該電站#2機(jī)組定子線圈絕緣盒局部開裂通過上述方法處理，消除了其在發(fā)電機(jī)長(zhǎng)周期運(yùn)行中存在的安全隱患，對(duì)同類型水輪發(fā)電機(jī)組采用修復(fù)絕緣盒方法，從而增強(qiáng)絕緣盒絕緣性能或恢復(fù)絕緣功能有一定的借鑒意義。為防止其他三臺(tái)機(jī)定子線圈絕緣盒出現(xiàn)類似情況，公司要求運(yùn)營(yíng)單位舉一反三，立即對(duì)其他三臺(tái)機(jī)定子線圈絕緣盒進(jìn)行排查工作，消除安全隱患，保障機(jī)組雨季大發(fā)電期安全穩(wěn)定運(yùn)行。該電站地處東南亞，屬于熱帶雨林氣候，高溫和高濕環(huán)境對(duì)發(fā)電機(jī)定子線圈現(xiàn)場(chǎng)存放、安裝質(zhì)量及施工工藝影響都很大，同時(shí)建設(shè)方對(duì)安裝單位及主機(jī)廠現(xiàn)場(chǎng)安裝指導(dǎo)實(shí)施全過程監(jiān)管工作提出了更高的要求。