0引言

電廠發(fā)電機(jī)定子繞組絕緣性能對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要,直流耐壓試驗(yàn)是檢測(cè)其絕緣缺陷的重要手段,但受多種因素影響可能出現(xiàn)異常。本文針對(duì)某核電項(xiàng)目1號(hào)發(fā)電機(jī)試驗(yàn)時(shí)相間手包絕緣放電案例,剖析根源,提出并驗(yàn)證解決方案,為相關(guān)檢測(cè)提供理論與實(shí)踐指導(dǎo),以提升行業(yè)技術(shù)與管理水平。

1 試驗(yàn)概述

某核電項(xiàng)目1號(hào)發(fā)電機(jī)安裝調(diào)試階段,依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB50150—2016《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》[1]對(duì)定子繞組開展直流耐壓試驗(yàn)。該發(fā)電機(jī)額定電壓27 kV,試驗(yàn)電壓設(shè)定為DC81 kV,采用分階段升壓方式(每級(jí)0.5倍額定電壓),試驗(yàn)環(huán)境濕度63.4%RH、溫度29.4℃,符合要求[1]。

2024年7月6 日,對(duì)C相繞組試驗(yàn)時(shí), 電壓升至80.5 kV(2.98un),12點(diǎn)鐘方向相間手包絕緣處發(fā)生放電(圖1);7月11 日,A相繞組試驗(yàn)至72 kV(2.67un)時(shí),1點(diǎn)鐘方向相間手包絕緣出現(xiàn)放電(圖2)。兩次故障影響了試驗(yàn)進(jìn)度,暴露出絕緣潛在問題。

2 故障原因分析

2.1 故障排查情況

2024年7月11日,A相繞組試驗(yàn)出現(xiàn)放電現(xiàn)象后,現(xiàn)場(chǎng)立即停止后續(xù)直流耐壓工作。對(duì)勵(lì)端相間手包絕緣進(jìn)行2un直流反向耐壓試驗(yàn),試驗(yàn)時(shí)間為1 min。此方案旨在通過反向耐壓試驗(yàn),篩查出相對(duì)薄弱的手包絕緣部位,為后續(xù)修復(fù)工作提供依據(jù)。

2024年7月14—15日,按照此方案對(duì)勵(lì)端相間手包絕緣72處、同相4處進(jìn)行2un直流反向耐壓篩查試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果顯示,僅有30處手包絕緣通過了2un、1 min反向耐壓篩查試驗(yàn),46處未通過。這表明手包絕緣存在大面積的薄弱環(huán)節(jié),需進(jìn)行修復(fù)處理。

2024年7月15—23日,對(duì)46處未通過試驗(yàn)的手包絕緣進(jìn)行清除工作。在清除過程中,因操作不慎損傷旁邊1處絕緣水管,隨即對(duì)其進(jìn)行更換處理,最終共清除手包絕緣47處。

2.2 故障直接原因

2.2.1試驗(yàn)電壓超出絕緣承受能力

試驗(yàn)過程中所施加的DC81 kV試驗(yàn)電壓,超過了相鄰相間手包絕緣的實(shí)際承受能力。該1號(hào)機(jī)組發(fā)電機(jī)為廠家首次設(shè)計(jì)與制造,在絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝把控方面缺乏足夠經(jīng)驗(yàn),導(dǎo)致相間手包絕緣的絕緣強(qiáng)度無法滿足3倍額定電壓的直流耐壓試驗(yàn)要求。

2.2.2絕緣設(shè)計(jì)與制造缺陷

由于是首次生產(chǎn),在絕緣材料選型、絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及制造工藝等環(huán)節(jié)可能存在考慮不周全的情況。例如,對(duì)相間手包絕緣部位的電場(chǎng)分布計(jì)算不準(zhǔn)確,未能充分預(yù)估在高電壓下的絕緣性能變化,使得實(shí)際制造出的手包絕緣在面對(duì)試驗(yàn)電壓時(shí)顯得脆弱不堪。

2.3 故障根本原因

2.3.1手包絕緣存在工藝分散性問題

通過對(duì)擊穿手包絕緣的解剖觀察,發(fā)現(xiàn)工人在實(shí)際操作過程中存在嚴(yán)重的工藝分散性問題。

1)填充膩?zhàn)訂栴}:部分勵(lì)端手包絕緣存在填充膩?zhàn)哟罱硬涣棘F(xiàn)象,填充量過大。過多的膩?zhàn)硬粌H影響了云母帶在手包絕緣根部的正常包扎,導(dǎo)致包扎不緊密,還使得新舊絕緣搭接處的接觸不充分,從而降低了該部位的絕緣強(qiáng)度。 在高電壓作用下,這些薄弱的搭接部位極易成為放電通道。

2)根部絕緣包扎缺陷:部分手包絕緣根部絕緣包扎不緊密,存在較多皺褶。皺褶的存在會(huì)在絕緣內(nèi)部形成氣隙,而氣隙的介電常數(shù)遠(yuǎn)低于絕緣材料,在電場(chǎng)作用下,氣隙內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度會(huì)顯著增強(qiáng),當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到一定程度時(shí),氣隙就會(huì)發(fā)生局部放電,進(jìn)而逐步破壞絕緣結(jié)構(gòu),降低絕緣性能。

3)環(huán)氧膠涂刷不均勻:包扎過程中涂刷的環(huán)氧膠不均勻,部分云母帶或云母箔表面環(huán)氧膠量較少。環(huán)氧膠作為云母帶或云母箔之間的粘接劑,其用量不足會(huì)導(dǎo)致云母帶或云母箔之間的粘接整體性較差,無法形成一個(gè)均勻、連續(xù)的絕緣整體。在高電壓作用下,這種粘接不牢的部位容易發(fā)生相對(duì)位移,進(jìn)一步破壞絕緣結(jié)構(gòu),影響手包絕緣的電氣強(qiáng)度。

2.3.2工藝規(guī)范與培訓(xùn)不足

從根本上講,工藝分散性問題的產(chǎn)生與缺乏嚴(yán)格統(tǒng)一的工藝規(guī)范以及操作人員培訓(xùn)不到位密切相關(guān)? 在施工過程中,沒有明確、詳細(xì)的手包絕緣工藝標(biāo)準(zhǔn),使得不同操作人員按照各自的理解和習(xí)慣進(jìn)行施工,導(dǎo)致工藝質(zhì)量參差不齊?同時(shí),操作人員缺乏專業(yè)的絕緣工藝培訓(xùn),對(duì)絕緣材料特性、施工要點(diǎn)以及質(zhì)量控制關(guān)鍵環(huán)節(jié)認(rèn)識(shí)不足,無法保證施工工藝的一致性和穩(wěn)定性。

2.4 故障間接原因

2.4.1試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行矛盾

定子直流耐壓試驗(yàn)電壓過高,高于廠家技術(shù)文件《××工程1 550 MW核能發(fā)電機(jī)安裝說明書》的規(guī)定值(2.5un)。在試驗(yàn)前,現(xiàn)場(chǎng)雖然已經(jīng)識(shí)別出廠家技術(shù)文件規(guī)定的定子直流耐壓試驗(yàn)值與GB50150—2016《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》[1]規(guī)定的值不一致,但僅通過現(xiàn)場(chǎng)口頭溝通決定執(zhí)行較高要求值(3un)。這種決策方式存在嚴(yán)重缺陷,未經(jīng)過廠家內(nèi)部深入討論,也未形成正式的書面文件,導(dǎo)致在試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行過程中缺乏嚴(yán)謹(jǐn)性和規(guī)范性,為試驗(yàn)故障埋下隱患。

2.4.2安裝環(huán)境不利影響

勵(lì)端手包絕緣處由于發(fā)電機(jī)勵(lì)端特殊的結(jié)構(gòu)布局,相間間距很小,給手包絕緣施工帶來極大困難?操作人員在狹小的空間內(nèi)難以施展,無法保證絕緣材料的包扎質(zhì)量和工藝要求,容易出現(xiàn)包扎不緊密、膩?zhàn)犹畛洳痪鶆虻葐栴},對(duì)最終的手包絕緣質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。

2.4.3人員管理與質(zhì)量監(jiān)督缺失

手包絕緣作業(yè)人員責(zé)任心不足,在施工過程中未嚴(yán)格按照絕緣工藝要求進(jìn)行操作,存在敷衍了事的現(xiàn)象?同時(shí),內(nèi)部相互檢查機(jī)制形同虛設(shè),未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和糾正施工過程中的質(zhì)量問題。此外,手包絕緣施工的中間工序未設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)檢查點(diǎn),缺乏有效的質(zhì)量監(jiān)督手段,無法對(duì)施工全過程進(jìn)行嚴(yán)格把控,使得質(zhì)量問題在施工過程中不斷積累,最終導(dǎo)致絕緣性能不達(dá)標(biāo)。

3 故障手包絕緣返修

3.1 故障返修方案制定

2024年7月29日,決定采用2un進(jìn)行相間手包絕緣反向耐壓試驗(yàn),以更精準(zhǔn)地檢測(cè)手包絕緣質(zhì)量;同時(shí),將直流耐壓試驗(yàn)電壓調(diào)整為按照最高2.5倍額定電壓進(jìn)行,在保證試驗(yàn)有效性的前提下,降低對(duì)絕緣的損傷風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 故障返修實(shí)施過程

2024年7月31 日,依據(jù)新的處理工藝方案,編制了詳細(xì)的手包絕緣現(xiàn)場(chǎng)工藝流轉(zhuǎn)卡,并在施工現(xiàn)場(chǎng)顯著位置張貼了手包絕緣工藝流程及檢查要點(diǎn),使每一位施工人員都能清晰了解施工要求和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。隨后,手包絕緣操作人員嚴(yán)格按照工藝方案開始進(jìn)行手包絕緣返工處理。在施工過程中,實(shí)行嚴(yán)格的工序管理,每完成一道工序,都由操作人員進(jìn)行相互檢查,確保無質(zhì)量問題后,再由專業(yè)質(zhì)量檢查人員進(jìn)行專項(xiàng)檢查。只有在兩道檢查都合格的情況下,方可進(jìn)行下一道工序,從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)施工全過程的質(zhì)量控制。

2024年8月9日,經(jīng)過一系列緊張有序的施工,完成了勵(lì)端返工的手包絕緣工作。對(duì)手包絕緣部位實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)圍包、涂刷高阻漆以及烘干處理等工序,進(jìn)一步提升了手包絕緣的電氣性能和防護(hù)性能。

4故障手包絕緣返修后試驗(yàn)

4.1 試驗(yàn)項(xiàng)目與標(biāo)準(zhǔn)

為驗(yàn)證返修后手包絕緣的質(zhì)量是否達(dá)標(biāo),要求按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和方案,依次開展了多項(xiàng)試驗(yàn),主要包括2un反向耐壓試驗(yàn)、2.5un定子直流耐壓試驗(yàn)以及44 kv定子繞組交流耐壓試驗(yàn)。這些試驗(yàn)從不同角度對(duì)絕緣性能進(jìn)行全面檢測(cè),確保發(fā)電機(jī)能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4.2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2024年8月9日,對(duì)返工后的手包絕緣部位進(jìn)行2un反向耐壓試驗(yàn),結(jié)果顯示全部合格。這表明通過返修處理,手包絕緣在反向電壓下的絕緣性能得到了有效提升,薄弱環(huán)節(jié)已得到修復(fù)。

2024年8月10日,進(jìn)行2.5un定子直流耐壓試驗(yàn),同樣取得合格結(jié)果。該試驗(yàn)驗(yàn)證了在調(diào)整后的試驗(yàn)電壓下,手包絕緣能夠承受正常運(yùn)行工況下可能出現(xiàn)的電壓應(yīng)力,絕緣性能滿足設(shè)計(jì)要求。

2024年8月11 日,完成44 kv定子繞組交流耐壓試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果合格。交流耐壓試驗(yàn)更接近發(fā)電機(jī)實(shí)際運(yùn)行時(shí)的電壓狀態(tài),其合格結(jié)果進(jìn)一步證明了返修后的手包絕緣質(zhì)量可靠,能夠保障發(fā)電機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中的絕緣安全。

5 建議措施

5.1 具體措施

5.1.1優(yōu)化填充工藝

在進(jìn)行手包絕緣施工時(shí),聚氨酯樹脂填充膠的填充應(yīng)確保密實(shí),不得有空隙。在填充過程中,可采用專用的填充工具和設(shè)備,嚴(yán)格控制填充量和填充速度,保證填充均勻。同時(shí),在填充完成后,應(yīng)對(duì)填充部位進(jìn)行檢查,如有空隙及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)填,確保絕緣結(jié)構(gòu)的完整性。

5.1.2規(guī)范搭接處理

在進(jìn)行手包絕緣施工前,必須對(duì)新舊搭接部位進(jìn)行徹底清理,清除出廠前已有的紅瓷漆以及毛刺等雜質(zhì),使其表面平滑。在進(jìn)行手包絕緣圍包時(shí),要精確控制新舊搭接位置,確保無孔隙,且搭接寬度足夠?？赏ㄟ^制定詳細(xì)的搭接工藝標(biāo)準(zhǔn)和操作規(guī)范,對(duì)搭接長度、角度等參數(shù)進(jìn)行明確規(guī)定,避免因新舊部位絕緣不足而引發(fā)絕緣故障。

5.1.3改進(jìn)環(huán)氧膠涂刷工藝

云母帶或云母箔層間及表面應(yīng)均勻涂抹室溫固化環(huán)氧膠,保證涂刷均勻,不得遺漏。在涂刷過程中,可采用專用的涂刷工具,如毛刷、輥刷等,并控制涂刷力度和速度,確保環(huán)氧膠均勻覆蓋。同時(shí),要嚴(yán)格控制云母帶或云母箔的圍包層數(shù)和圍包長度,使其滿足方案要求。對(duì)于相間距離較近處,應(yīng)適當(dāng)增加云母帶或云母箔的圍包層數(shù),加強(qiáng)手包絕緣強(qiáng)度,提高絕緣性能。

5.2 管理措施

5.2.1完善工藝管理體系

手包絕緣施工應(yīng)編制特定的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施方案,方案內(nèi)容應(yīng)涵蓋施工工藝、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、安全措施等各個(gè)方面。在施工過程中,嚴(yán)格按照方案執(zhí)行施工工藝,細(xì)化現(xiàn)場(chǎng)手包絕緣工藝質(zhì)量計(jì)劃工序,將整個(gè)施工過程分解為多個(gè)具體的工序,明確每個(gè)工序的操作要求、質(zhì)量控制要點(diǎn)和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。加強(qiáng)手包絕緣施工的過程質(zhì)量控制,對(duì)關(guān)鍵工序設(shè)置驗(yàn)收簽字放行環(huán)節(jié),只有在關(guān)鍵工序驗(yàn)收合格后,方可進(jìn)入下一道工序,確保施工質(zhì)量可控。

5.2.2強(qiáng)化工序時(shí)間管理

保證各工序間的固化時(shí)間滿足相關(guān)方案要求。固化時(shí)間是影響絕緣性能的重要因素之一,過短的固化時(shí)間會(huì)導(dǎo)致絕緣材料性能無法充分發(fā)揮,過長則會(huì)影響施工進(jìn)度。因此,應(yīng)根據(jù)絕緣材料特性和施工環(huán)境條件,合理確定固化時(shí)間,并在施工過程中嚴(yán)格執(zhí)行。同時(shí),建立固化時(shí)間記錄和監(jiān)督機(jī)制,確保每道工序的固化時(shí)間符合要求。

5.2.3加強(qiáng)質(zhì)量過程監(jiān)督力量

安排專職質(zhì)量檢查人員全程參與施工過程,加強(qiáng)質(zhì)量過程監(jiān)督。這些質(zhì)量監(jiān)督人員應(yīng)具備豐富的手包絕緣施工經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識(shí),能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工過程中的質(zhì)量問題,并提出有效的解決方案。同時(shí),建立質(zhì)量監(jiān)督反饋機(jī)制,將質(zhì)量檢查結(jié)果及時(shí)反饋給施工人員和管理人員,以便及時(shí)采取糾正措施,確保施工質(zhì)量始終處于良好狀態(tài)。

6 結(jié)束語

對(duì)某核電項(xiàng) 目1號(hào)發(fā)電機(jī)直流耐壓試驗(yàn)放電問題展開分析后,明確試驗(yàn)電壓過高、手包絕緣工藝缺陷及管理不到位是關(guān)鍵原因。通過制定實(shí)施手包絕緣返修方案、優(yōu)化工藝并加強(qiáng)質(zhì)量管控,成功解決絕緣問題。返修后試驗(yàn)顯示,手包絕緣性能達(dá)標(biāo),為同類核電主發(fā)電機(jī)相關(guān)試驗(yàn)及絕緣施工積累了經(jīng)驗(yàn),有助于規(guī)范試驗(yàn)流程、加強(qiáng)工藝管理、提升行業(yè)技術(shù)與質(zhì)量管理水平,保障設(shè)備可靠運(yùn)行及電力系統(tǒng)穩(wěn)定發(fā)展。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn):GB 50150—2016[5].

《機(jī)電信息》2025年第21期第18篇