張鵬昌，劉 潔

江蘇省江都水利工程管理處電力試驗中心，江蘇江都 225200

0 引言

高壓電動機星形聯(lián)結(jié)的定子繞組中性點存在3種不同的引出方式，即中性點不引出（見圖1）、三相繞組分相引出（見圖2）和三相繞組末端在機殼內(nèi)部聯(lián)結(jié)后經(jīng)一根中性線引出（見圖3）。

圖1 中性點不引出

圖2 三相繞組分組引出

圖3 三相繞組末端聯(lián)結(jié)后引出

在高壓電動機的絕緣試驗中，筆者數(shù)次發(fā)現(xiàn)第三種引出方式在中性點聯(lián)結(jié)處存在絕緣薄弱點，現(xiàn)以其中一個事例來說明。

1 事例基本情況

某城市防洪泵站新安裝10kV異步電動機在交接試驗中定子繞組交流耐壓試驗未能通過。經(jīng)過試驗團隊嚴(yán)密排查，發(fā)現(xiàn)絕緣薄弱部位處于定子繞組中性點，下面詳細(xì)解析試驗經(jīng)過和絕緣薄弱點的處理方式。

該電動機為YJSS450-8型，額定功率355kW，額定電壓10kV，額定電流26.6A，絕緣等級為F級，定子繞組為星型接法。定子繞組共有四根引出線至端子箱，其中三根為三相繞組首端，一根為中性線，即三相繞組末端在機殼內(nèi)部聯(lián)結(jié)后經(jīng)一根中性線引出。因此該電動機定子繞組的絕緣試驗無法分相進行，只能在三相繞組與機殼（機殼接地）之間進行。

2 問題的發(fā)現(xiàn)和根本原因的排查

試驗時的天氣為晴天，環(huán)境溫度為24℃，空氣濕度為68%，符合絕緣試驗的環(huán)境要求。在耐壓試驗前測得定子繞組的絕緣電阻為R60s=23200MΩ，R15s=8290MΩ，吸收比為2.79。因此可以確定定子繞組絕緣沒有貫通性的缺陷、整體受潮或臟污。依據(jù)《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗標(biāo)準(zhǔn)》GB50150-2006規(guī)定，10kV電動機定子繞組交流耐壓試驗電壓等級為16kV，持續(xù)時間1min。然而，在對該電動機定子繞組進行交流耐壓試驗過程中，當(dāng)電壓緩慢均勻升至13.6kV電容電流為280mA時，過流繼電器突然動作，電壓降為零，與此同時毫安表指示值瞬間輕微增大然后降為零。在徹底排除了試驗設(shè)備的故障和試驗接線錯誤的可能性之后將問題確定為電動機定子繞組絕緣有缺陷，可能局部被擊穿。為了印證這一點，再次測量定子繞組的絕緣電阻及吸收比，測得結(jié)果為R60s=22200MΩ，R15s=7970MΩ，吸收比為2.78，數(shù)值雖稍有下降，但仍非常好。鑒于絕緣電阻僅能反映貫通性缺陷、整體受潮或臟污，不能反映局部缺陷，故對定子繞組再次升壓以期從其中發(fā)現(xiàn)反映問題的現(xiàn)象。第二次電壓升至12.4kV過流繼電器即動作，同時聽到機殼內(nèi)靠近出線端子箱的部位有輕微放電聲。隨后立即將出線套管拆下，以便看到機殼內(nèi)部，然后再次升壓觀察尋找放電部位，最后發(fā)現(xiàn)放電部位位于中性點聯(lián)結(jié)點與機殼之間。觀察發(fā)現(xiàn)中性點聯(lián)結(jié)點由三相繞組末端與中性線末端共四個線端聯(lián)結(jié)起來形成，由于其龐大復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和狹小的操作空間導(dǎo)致其外部絕緣層包敷不夠厚，再加上聯(lián)結(jié)點與機殼之間由于空間狹小造成的二者間距太小，不能滿足耐壓試驗的安全距離要求，故而導(dǎo)致此處絕緣比較薄弱易于擊穿。

3 解決方案

為了改善定子繞組中性點聯(lián)結(jié)點的絕緣性能，廠方代表在聯(lián)結(jié)點與機殼之間加了一層環(huán)氧樹脂絕緣板，之后再次進行交流耐壓試驗，電壓升至16kV，持續(xù)1min通過。該泵站同型號電動機共有三臺，另外兩臺在絕緣試驗中表現(xiàn)均出相同的狀況，說明此種中性點引出方式是有其弊端的。雖然加裝環(huán)氧樹脂板使得交流耐壓試驗暫時獲得通過，但畢竟沒有從根本上解決問題，設(shè)備安全隱患仍在。后在業(yè)主的要求下廠方將三臺電動機全部更換。新更換的電動機定子繞組中性點引出方式為三相繞組分相引出。經(jīng)試驗，新電動機絕緣性能良好，未出現(xiàn)中性點被擊穿的狀況。

4 結(jié)論

筆者在高壓電氣試驗中數(shù)次遇到類似情況，最終的解決方案均是更換電動機。雖然從理論上來講電動機在運行中定子繞組中性點電壓為零，但是當(dāng)三相電壓不平衡時中性點將會偏移零電位產(chǎn)生電壓的，因此中性點的絕緣缺陷不容忽視。

從電氣試驗角度不難分析得出定子繞組星形聯(lián)結(jié)的高壓電動機中性點聯(lián)結(jié)后引出相對于各相繞組分相引出具有以下缺點：

1）中性點聯(lián)結(jié)點位于機殼內(nèi)，空間狹小不便于絕緣層的包敷操作，容易造成絕緣薄弱點；

2）中性點聯(lián)結(jié)處絕緣缺陷比較隱蔽，不易被發(fā)現(xiàn)；

3）只能做三相繞組對地絕緣試驗，無法進行分相絕緣試驗，不能測試相間絕緣性能，掩蓋了相間絕緣缺陷。

而對于中性點不引出的電動機，雖然筆者在工作中未曾發(fā)現(xiàn)其中性點絕緣缺陷，但是相對于各相繞組分相引出式亦存在無法進行分相絕緣試驗，從而掩蓋了其相間絕緣缺陷。據(jù)此筆者認(rèn)為定子繞組星形聯(lián)結(jié)的高壓電動機其中性點引出方式最好采用各相繞組分相引出形式，不建議采用各相繞組末端聯(lián)結(jié)后引出和中性點不引出的形式。

[1]GB50150-2006電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗標(biāo)準(zhǔn).中華人民共和國建設(shè)部發(fā)布，2006-11-01.

[2]JB/T6204-2002高壓交流電機定子線圈及繞組絕緣耐電壓試驗規(guī)范.中華人民共和國國家經(jīng)濟貿(mào)易委員會發(fā)布，2003-04-01.