程大勇

（杭州鋼鐵股份有限公司維檢中心 杭州）

1.故障現(xiàn)象

公司煉鐵廠3#高爐上料主卷揚采用他勵式直流電機（圖1）拖動，電機型號ZD2-132-2B，容量250 kW，電樞電壓440 V，電樞電流617 A，勵磁電壓220 V，勵磁電流16 A。2014年12月，該電機在更換碳刷和拆裝清灰維護后，對其進行電氣試驗測試，主要試驗內容是勵磁繞組T、電樞繞組S、補償繞組C、換向繞組H等4個線圈繞組的絕緣電阻值和直流電阻值。僅從現(xiàn)場得出的數(shù)據(jù)結果初步看，并沒有什么故障，但是試驗過程中出現(xiàn)的1個現(xiàn)象值得關注。分別測試勵磁線圈t1t2、t5t6直流電阻時發(fā)現(xiàn)，當試驗儀器接通線圈通電后，首先儀器對線圈充電時間明顯過長，其次電阻值穩(wěn)定時間過長。針對這一現(xiàn)象，結合該電機前兩次的試驗數(shù)據(jù)（表1）進行分析。表1中的數(shù)據(jù)，其中2014年3月的數(shù)據(jù)是直流電機大修出烘房后6 h的試驗數(shù)據(jù)，5月和12月分別是電機使用過程中停機維護時所測數(shù)據(jù)。由于該電機處于在線帶負載狀態(tài)，無法測試電樞繞組S的片間電阻，因此沒有電樞繞組的直流電阻數(shù)據(jù)。

圖1 直流電機原理

表1 3#高爐主卷揚直流電機試驗數(shù)據(jù)

2.分析

（1）從絕緣電阻數(shù)據(jù)直觀分析。明顯看出使用過程中兩次所測各繞組絕緣電阻呈明顯下降趨勢。按照電力行業(yè)標準DL/T 596-1996，使用1000 V搖表測試，各繞組的絕緣電阻應≥0.5 MΩ，因此絕緣電阻符合標準要求。絕緣水平降低的原因和該電機使用環(huán)境和空氣濕度有很大關系，不能武斷做出絕緣材料老化的判定。

（2）從各繞組的直流電阻測試數(shù)據(jù)分析。補償繞組C和換向繞組H的串聯(lián)電阻3次實測數(shù)據(jù)誤差為2.1%，勵磁繞組t1t2的實測誤差為16%，勵磁繞組t5t6的實測誤差為18.61%。

根據(jù)電力行業(yè)標準DL/T 596-1996，直流電機繞組的直流電阻值（不包括電樞繞組的片間電阻）與出廠數(shù)據(jù)或以往所測數(shù)據(jù)比較，相差一般≤2%，由此可見勵磁繞組的直流電阻值遠遠超標準值。

（3）從試驗過程的現(xiàn)象分析。對線圈的充電時間長，同時所測數(shù)據(jù)穩(wěn)定時間長，表明勵磁繞組的磁通量發(fā)生改變，繞組線圈的電感量變大。電機線圈是感性負載，對線圈通直流電后，在開始瞬間，試驗儀器與被測線圈所組成的回路中沒有電流I，該時間段即為充電時間t0，然后在一定的時間t1內，I慢慢增大，直至電感作用消失，線圈成為純電阻特性，回路電流才達到最大值穩(wěn)定。根據(jù)歐姆定律，電壓相同，試驗儀器所計算出的直流電阻值R應該就是慢慢減小直至平穩(wěn)的過程，兩者的曲線關系見圖2。

3.結論

圖2 I、R關系曲線

通過對比勵磁繞組直觀的直流電阻數(shù)據(jù)，以及間接的電感量分析，可以判斷出該直流電機勵磁繞組存在故障隱患，從而導致繞組線圈的直流電阻值和電感量發(fā)生改變。

（1）影響直流電阻值的常見因素。線圈引出線固定或焊接松動，線圈匝間短路，多層并繞線圈斷股或脫焊等。

（2）影響線圈電感值變化因素。在鐵芯不發(fā)生改變情況下，線圈匝數(shù)、線徑、線圈長度三者與線圈電感值有著對應關系。

基于上述兩點因素，結合現(xiàn)場電機運行環(huán)境，綜合判斷該電機勵磁線圈匝間短路或繞組斷股的可能性極大。2015年1月，換下該直流電機，抽芯檢查維護，維修人員在一組勵磁線圈上明顯發(fā)現(xiàn)線圈斷股并且該組勵磁繞組框架存在松動和輕微變形，經(jīng)過單組線圈更換和框架調整固定后，該直流電機隱患得以消除，性能得以恢復。

針對重要電氣設備的電氣預防性試驗，不應單從某一次的實測數(shù)據(jù)就做出性能判定，既要結合以往歷史數(shù)據(jù)，而且不能只看數(shù)據(jù)結構，更要注重整個試驗過程中的各種現(xiàn)象，這樣才能做到不漏判、不誤判。