水轮发电机组定子线圈绝缘盒局部开裂的原因分析及解决方案

杨生辉

（中国华电额勒赛下游水电项目（柬埔寨）有限公司，柬埔寨金边12000）

0 引言

某水电站位于柬埔寨王国西部戈公省，电站以发电为主，分上下两级开发，即上电站和下电站。上电站装设两台立轴混流式水轮发电机组（装机容量2×103 MW），下电站装设两台立轴混流式水轮发电机组（装机容量2×66 MW）。该电站为BOT（建设、运营、转让）项目，特许运营期为30年，由中国公司建设和运营，采用国际标准或等效的中国标准。

上电站#2发电机型号SF103-24/6700，额定容量117.71MVA/103 MW，额定电压13.8 kV，额定电流4 924.8 A，极数24极，绝缘耐热等级F/F级，接线方式2Y，定子机座分2瓣组合，总270槽，系上、下层线棒嵌入结构，定子铁芯叠装、定子铁芯压装、线圈组装、汇流母线装配等流程均严格按主机厂家提供的现场安装作业指导书工艺和步骤在现场实施完成，经干燥后耐压测试数据正常，整机于2013年10月25日投产发电。自机组投产以来，公司严格按国内水电机组检修管理办法，实行“预防为主、计划检修”的方针，坚持“应修必修，修必修好”原则，逐年开展机组C修工作，根据公司2017年度涉网设备检修技改计划表，并结合海外项目的特殊性，定于2017年2月24日—4月26日对该机组开展扩大性A修工作。

1 存在问题

在#2机组扩大性A修期间，检修单位电气检修人员按DL/T 596—1996《电力设备预防性试验规程》相关条款规定对其定子线圈开展预防性试验，具体包括定子线圈绝缘电阻、吸收比或极化指数、直流电阻、泄漏电流及直流耐压、交流耐压、槽电位、表面电位等项目，试验结果与投产试验报告比对，试验数据未发现明显变化；而在实施#2机组定子线圈端部检查时发现#200、#240绝缘盒端部有局部开裂现象（图1），经现场确认绝缘盒外观无变色、无鼓胀，表面红瓷绝缘漆色与其他绝缘盒颜色无差异，线圈根部无变色、无过热、无环氧胶流淌，环氧腻子无松动、脱落、开裂等异常现象，打磨绝缘盒漆面后未发现有过热痕迹，检修单位电气检修人员初步判断定子线圈绝缘盒局部开裂应与线棒接头焊接质量无关，可能是施工安装原因引起的。

2 原因分析

图1 #200、#240绝缘盒端部局部开裂

针对#2机组定子线圈绝缘盒局部开裂问题，公司高度重视，立即从国内专门聘请主机厂家及外请发电机专家至项目现场，并于2017年3月23日对开裂的绝缘盒外壳及填充的环氧树脂用刀片刮开进行详细检查，未发现变色、鼓包等过热现象；进一步对绝缘盒尺寸、线棒位置、间隙进行检测，发现绝缘盒尺寸偏小，裂纹处线棒和绝缘盒无间隙（主机厂规定绝缘盒口内腔到线棒的距离不应小于3 mm，以保证环氧树脂的灌注），现场安装绝缘盒时需局部变形才能装入。因此判断绝缘盒局部开裂原因为：绝缘盒尺寸偏小，套入时采用橡皮锤敲击强行套入，当时有可能绝缘盒已有轻微的裂纹，但检查时并未发现；也有可能没有裂纹，但绝缘盒已发生变形，后期在运行过程中由于温度变化和机组振动等原因导致开裂。

经现场试验数据及资料的收集确认，公司就定子线圈绝缘盒局部开裂问题专门组织检修单位、运营单位、主机厂家、外请发电机专家等相关技术人员一起进行分析讨论，得出如下结论：（1）绝缘盒局部开裂并非是由线棒接头质量差、接头电阻大发热引起的。（2）比对投产时的试验数据无明显差异，绝缘盒虽然局部开裂，但目前还能保证机组安全运行。（3）考虑到该机组进行下一次大修需经过4～6年时间，为保险起见，要求检修单位充分利用此次机组大修机会对开裂绝缘盒进行处理，有两种方案可选：一是更换绝缘盒，重新浇注环氧树脂；二是修复开裂绝缘盒，增强绝缘性能。第一种方案由于材料到货工期受限，直接影响机组检修工期，且更换#240绝缘盒需拆除上部跨槽线棒，势必加大现场工作量，权衡后最终确认选择修复绝缘盒的方案进行处理。

3 解决方案

检修单位电气检修人员按修复绝缘盒的方案，首先用砂布打磨定子线棒上端部绝缘盒裂纹表面绝缘漆（即手包绝缘区域至裂纹上部3 cm处），打磨后用酒精白布清理干净，随后使用841室温环氧固化剂刷盖裂纹部位，裁剪适量长度的云母带粘补绝缘盒裂纹部位，自下而上半叠包10层，绝缘盒粘补区域整体半叠包缠绕云母带5层（图2）；包扎涤纶玻璃丝带2层；包扎中必须每层涂刷环氧胶浸润；外层用聚氯乙烯膜包扎、收缩带缠绕固定。

上述工序完成后用100～200 W加热板对处理部位进行均匀加热烘干（要求温度控制在120～150℃），烘干至完全干燥固化状态，拆除收缩带及聚氯乙烯膜，最后喷上聚脂红瓷188漆（图3）。经上述方法处理后再次对#2机定子线圈进行绝缘电阻、吸收比或极化指数、泄漏电流及直流耐压等试验，试验数据与处理前数据比对，未发现异常。为进一步验证修复绝缘盒效果，同时确认绝缘盒开裂与接头发热无关联，在机组修后满负荷试验期间用红外线测温枪测试这两个绝缘盒的表面温度，并与附近其他绝缘盒进行比对，温度基本一致。

图2 粘补及叠包绝缘盒裂纹部位

图3 开裂绝缘盒处理喷漆后

4 结语

该电站#2机组定子线圈绝缘盒局部开裂通过上述方法处理，消除了其在发电机长周期运行中存在的安全隐患，对同类型水轮发电机组采用修复绝缘盒方法，从而增强绝缘盒绝缘性能或恢复绝缘功能有一定的借鉴意义。为防止其他三台机定子线圈绝缘盒出现类似情况，公司要求运营单位举一反三，立即对其他三台机定子线圈绝缘盒进行排查工作，消除安全隐患，保障机组雨季大发电期安全稳定运行。该电站地处东南亚，属于热带雨林气候，高温和高湿环境对发电机定子线圈现场存放、安装质量及施工工艺影响都很大，同时建设方对安装单位及主机厂现场安装指导实施全过程监管工作提出了更高的要求。