孫光臨

(華電國(guó)際鄒縣發(fā)電廠，山東 濟(jì)寧 273522)

高壓電動(dòng)機(jī)引出線故障原因分析及處理對(duì)策

孫光臨

(華電國(guó)際鄒縣發(fā)電廠，山東 濟(jì)寧 273522)

從操作過(guò)電壓、電暈腐蝕、制造缺陷、頻繁啟動(dòng)、絕緣老化5個(gè)方面分析總結(jié)了高壓電動(dòng)機(jī)引出線故障原因，結(jié)合3起近幾年來(lái)發(fā)生的高壓電動(dòng)機(jī)引出線故障案例，提出相應(yīng)的防范措施與對(duì)策，為高壓電動(dòng)機(jī)類似故障的處理提供參考。

高壓電動(dòng)機(jī)；引出線故障；原因；線圈絕緣；處理

0 引言

電廠高壓電動(dòng)機(jī)數(shù)量多、工作環(huán)境惡劣，自身質(zhì)量、維護(hù)不及時(shí)等導(dǎo)致的損壞現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，其中，因振動(dòng)磨損、電暈腐蝕、過(guò)壓過(guò)熱、材質(zhì)老化等原因?qū)е碌囊鼍€故障尤為突出，影響了機(jī)組安全運(yùn)行的可靠性。所以，對(duì)高壓電動(dòng)機(jī)的科學(xué)合理使用以及正確檢修、監(jiān)測(cè)與維護(hù)顯得至關(guān)重要。

1 高壓電動(dòng)機(jī)引出線故障原因

1.1 操作過(guò)電壓對(duì)線圈絕緣的損壞

開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)會(huì)在電動(dòng)機(jī)的電感與電動(dòng)機(jī)線圈的對(duì)地電容所構(gòu)成的回路中產(chǎn)生高頻振蕩，從而產(chǎn)生過(guò)電壓，這個(gè)電壓的峰值可達(dá)到額定電壓的3～4倍。對(duì)于啟動(dòng)頻繁的電動(dòng)機(jī)，開(kāi)停次數(shù)越多，形成的過(guò)電壓對(duì)線圈沖擊次數(shù)就越多，因此電動(dòng)機(jī)的絕緣既要受到電動(dòng)力的沖擊，又要受到操作過(guò)電壓的作用。線圈的主絕緣和匝間絕緣往往能承受運(yùn)行電壓和試驗(yàn)電壓的作用，卻會(huì)因承受不了操作過(guò)電壓的作用而燒壞。

1.2 電暈腐蝕對(duì)線圈絕緣的損壞

電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中，線圈絕緣承受著較高的電場(chǎng)強(qiáng)度，如果絕緣表面防暈層與定子鐵芯接觸不良，線圈在槽內(nèi)發(fā)生振動(dòng)，就會(huì)磨損絕緣表面防暈層。此時(shí)，絕緣表面對(duì)鐵芯就有較高的電位，在磨損部位產(chǎn)生電暈放電，造成局部瞬時(shí)高溫，將線圈主絕緣及其他附屬絕緣材料燒焦。電暈放電還能產(chǎn)生破壞力較強(qiáng)的化學(xué)反應(yīng)，嚴(yán)重腐蝕絕緣和線圈導(dǎo)線，所以內(nèi)腐蝕嚴(yán)重的部位都集有大量綠色粉末。另外，繞組端部防暈處理不好，會(huì)造成電容電流過(guò)大，引起定子端部繞組發(fā)熱，加速端部繞組絕緣熱老化腐蝕。

1.3 電動(dòng)機(jī)的制造質(zhì)量、工藝、絕緣強(qiáng)度等存在局部缺陷

電動(dòng)機(jī)本身存在先天性缺陷。制造廠家制造工藝不良，主絕緣及匝間絕緣中存在潛伏性的薄弱點(diǎn)。早期電動(dòng)機(jī)定子引出線設(shè)計(jì)多為多股軟銅線，與接線鼻子通過(guò)焊接連接，導(dǎo)電面積較小，當(dāng)電動(dòng)機(jī)大負(fù)荷啟動(dòng)或運(yùn)行時(shí)電流過(guò)大，就會(huì)引起引出線過(guò)熱脫焊，導(dǎo)致發(fā)生故障。

1.4 電動(dòng)機(jī)頻繁啟動(dòng)

頻繁啟動(dòng)也是造成電動(dòng)機(jī)定子絕緣損壞的一個(gè)重要原因。啟動(dòng)鼠籠型轉(zhuǎn)子的電動(dòng)機(jī)時(shí)，啟動(dòng)電流一般是額定電流的5～7倍，電動(dòng)機(jī)繞組各部位將承受很大的電動(dòng)力的沖擊。因此，頻繁啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)必然導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)線圈中的導(dǎo)線蠕動(dòng)，出現(xiàn)松動(dòng)、磨損或發(fā)生電腐蝕，導(dǎo)致絕緣脆化、端部連線及三相引出線絕緣發(fā)生龜裂等現(xiàn)象。班組在以往的檢修中往往只注意電動(dòng)機(jī)機(jī)械部分的處理，對(duì)繞組絕緣的狀況只注重表面的觀察，發(fā)現(xiàn)龜裂老化等現(xiàn)象未進(jìn)行深層次的處理。

在以往的電氣測(cè)試方面，雖然高壓試驗(yàn)、耐壓、三相直流電阻平衡以及絕緣合格，但由于電動(dòng)機(jī)的中性點(diǎn)都是內(nèi)封的，外觀上線間的絕緣薄弱點(diǎn)并未明顯暴露出來(lái)；同時(shí)，在檢查中對(duì)繞組連線、三相引出線的龜裂也沒(méi)有予以足夠的重視。

1.5 超時(shí)服役電動(dòng)機(jī)線圈老化

由于電動(dòng)機(jī)投運(yùn)時(shí)間較長(zhǎng)，其線圈長(zhǎng)時(shí)間受到化學(xué)、熱變形、電動(dòng)力和機(jī)械力的作用，絕緣性能逐漸降低；加上電動(dòng)機(jī)工作環(huán)境惡劣，啟動(dòng)頻繁，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)因絕緣不良而造成燒壞的現(xiàn)象。每到雨季，就會(huì)出現(xiàn)部分電動(dòng)機(jī)只要停運(yùn)就受潮的現(xiàn)象。在空氣濕度較大的情況下，局部性缺陷發(fā)展成為貫穿性缺陷，絕緣電阻便大幅度降低。通過(guò)對(duì)所有損壞的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行解體檢查，發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)燒毀的位置大多數(shù)為線圈的端部(引出線側(cè))，從燒壞的情況來(lái)看，部分是匝間短路引起的，部分是端部引出線短路造成的。我們對(duì)匝間和端部引出線進(jìn)行了解剖，發(fā)現(xiàn)端部引出線固定不牢，且多數(shù)絕緣包纏不緊，這樣，電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中由于受到電磁力的作用，特別是在啟動(dòng)時(shí)，電磁力較大，再加上運(yùn)行中的振動(dòng)，端部引出線及線圈端部匝間絕緣就會(huì)相互摩擦，時(shí)間一長(zhǎng)，絕緣損壞必然造成匝間短路或單相接地故障，最終將電動(dòng)機(jī)燒毀。

2 故障案例及現(xiàn)場(chǎng)處理

2.1 故障案例1

2007年3月，機(jī)組增負(fù)荷啟動(dòng)#7爐F磨煤機(jī)時(shí)跳閘，檢查10 kV開(kāi)關(guān)室發(fā)現(xiàn)“零序過(guò)流”報(bào)警發(fā)出，測(cè)量電動(dòng)機(jī)三相對(duì)地絕緣均為150 MΩ，相間絕緣為0 MΩ。

現(xiàn)場(chǎng)檢查#7爐F磨煤機(jī)電動(dòng)機(jī)就地電纜，發(fā)現(xiàn)接線盒內(nèi)A相電纜接線鼻子損壞。分析為電動(dòng)機(jī)A相電纜接線鼻子因廠家制造工藝質(zhì)量問(wèn)題，造成壓接不良，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生放電使“零序過(guò)流”保護(hù)動(dòng)作跳閘。對(duì)#7爐F磨電動(dòng)機(jī)引出線接線鼻子重新壓接焊接，增大接線鼻子截面，并將錫焊改為銀焊。

2.2 故障案例2

2010年5月12日，#1機(jī)組CRT內(nèi)發(fā)出6 kV Ⅰ段接地信號(hào)，#1爐丙排粉機(jī)跳閘。就地檢查#1爐丙排粉機(jī)電動(dòng)機(jī)冒煙，過(guò)流Ⅰ、Ⅱ段保護(hù)動(dòng)作，#1爐丙排粉機(jī)電動(dòng)機(jī)停電測(cè)絕緣(三相相間、對(duì)地絕緣均為0 MΩ)。

電動(dòng)機(jī)解體后發(fā)現(xiàn)定子靠近負(fù)荷側(cè)有3×1 cm的溝槽，轉(zhuǎn)子靠近負(fù)荷側(cè)約有一半掃膛痕跡。經(jīng)分析電動(dòng)機(jī)為老敞開(kāi)式電動(dòng)機(jī)，現(xiàn)場(chǎng)溫度高，對(duì)電動(dòng)機(jī)絕緣影響較大；同時(shí)因在電動(dòng)機(jī)絕緣升級(jí)改造時(shí)廠家工藝不良，鐵芯壓接不實(shí)，在運(yùn)行中因振動(dòng)導(dǎo)致鐵芯松動(dòng)、脫落，線棒在線槽內(nèi)被鐵芯不斷摩擦后絕緣損壞，而發(fā)生相間短路。

2.3 故障案例3

2011年8月3日，#3機(jī)組負(fù)荷224 MW，“6 kV Ⅰ段母線接地”、“錄波器啟動(dòng)”光字牌報(bào)警，甲吸風(fēng)機(jī)故障跳閘，RB保護(hù)動(dòng)作，甲送風(fēng)機(jī)、丙制粉系統(tǒng)聯(lián)跳正常。就地檢查甲吸風(fēng)機(jī)保護(hù)面板“接地保護(hù)”動(dòng)作信號(hào)報(bào)警，測(cè)量甲吸風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)絕緣不合格(2 MΩ)。

檢查甲吸風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)內(nèi)部C相引出線穿孔處有明顯放電痕跡。分析為#3爐甲吸風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)引出線在大修中加裝了絕緣熱縮套管，由于引出線穿孔處環(huán)氧樹(shù)脂板開(kāi)孔過(guò)小(直徑與電動(dòng)機(jī)引出線直徑相當(dāng))，絕緣熱縮套管加裝過(guò)程中在穿孔處出現(xiàn)破損，未起到應(yīng)有的防護(hù)作用。電動(dòng)機(jī)引出線絕緣在穿孔處因振動(dòng)磨損，絕緣性能降低，接地保護(hù)動(dòng)作跳閘。

在機(jī)組小修中將電動(dòng)機(jī)端部至接線盒間引出線全更換為耐油、耐高溫、耐老化的硅橡膠絕緣引出線，型號(hào)為JGG1×70，10 kV、180 ℃、F級(jí)絕緣。定子端部引出線與接線盒內(nèi)引出線鼻子全部新加工制作，采用45%銀釬焊工藝進(jìn)行焊接。測(cè)量定子繞組直流電阻合格后進(jìn)行絕緣包扎，先半疊包20層云母帶絕緣，再半疊包10層玻璃絲帶，外涂環(huán)氧樹(shù)脂后，用10 kV絕緣熱縮管將整根引出線進(jìn)行熱縮來(lái)加強(qiáng)絕緣。對(duì)電動(dòng)機(jī)引出線絕緣使用云母帶進(jìn)行包扎處理，并重新加裝絕緣熱縮套管，送電正常運(yùn)行。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，總結(jié)發(fā)現(xiàn)高壓電動(dòng)機(jī)電氣故障損壞原因集中表現(xiàn)為電動(dòng)機(jī)定子線圈接地、線間短路、匝間短路、引出線老化破損、連線燒斷、端環(huán)綁線固定不牢松動(dòng)磨損線圈。因此，在機(jī)組大小修中應(yīng)重點(diǎn)檢查以下方面：

(1) 提高設(shè)備絕緣性能。特別是對(duì)那些產(chǎn)生電暈現(xiàn)象的電動(dòng)機(jī)，對(duì)電動(dòng)機(jī)定子線圈絕緣表面涂刷非線性半導(dǎo)體漆(直線部分涂刷低電阻率半導(dǎo)體漆，端部涂刷一層高阻漆)，這種漆的電阻率會(huì)隨電場(chǎng)強(qiáng)度升高而降低，因而可使電場(chǎng)畸變處的電位分布均勻，防止電暈發(fā)生，從而保護(hù)了電動(dòng)機(jī)的絕緣，確保了電動(dòng)機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

(2) 檢查繞組各接頭處是否有過(guò)熱變色。對(duì)電動(dòng)機(jī)的引出線，要檢查是否存在過(guò)熱老化、結(jié)露現(xiàn)象，是否在機(jī)座的棱角處有磨損或壓痕，如發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)及時(shí)處理。

(3) 對(duì)電動(dòng)機(jī)引出線加裝絕緣熱縮套管。對(duì)定子老化的引出線部位要浸環(huán)氧樹(shù)脂漆，在三相引出線上加裝絕緣熱縮套管，對(duì)更換后的引出線或端部連線要進(jìn)行加固處理。

(4) 加強(qiáng)設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)。電動(dòng)機(jī)絕緣隱患僅憑觀察是難以發(fā)現(xiàn)的，要借助于電氣試驗(yàn)才能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。對(duì)發(fā)現(xiàn)的異常要及時(shí)采取相應(yīng)措施進(jìn)行處理，從而降低故障發(fā)生率。

[1]閻治安，崔新藝，蘇少平.電動(dòng)機(jī)學(xué)[M].第2版.西安：西安交通大學(xué)出版社，2006

[2]章恩科.高壓電動(dòng)機(jī)定子繞組絕緣故障的處理分析[J].電工電氣，2012(10)

2014-06-03

孫光臨(1984—)，男，山東煙臺(tái)人，助理工程師，研究方向：高壓電動(dòng)機(jī)檢修。