前 言

銅山華潤(rùn)電力有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)銅山華潤(rùn))總裝機(jī)容量為2×1000 MW，每臺(tái)機(jī)組共用3臺(tái)循環(huán)水泵，每臺(tái)循環(huán)水泵電機(jī)功率為3600 kW。由于水溫和蒸發(fā)量隨季節(jié)變化大，循環(huán)水用量也大不相同，夏季高溫時(shí)需要2臺(tái)泵同時(shí)運(yùn)行。春、秋季節(jié)2臺(tái)泵運(yùn)行又有盈余，冬季只需一臺(tái)運(yùn)行就能夠滿(mǎn)足補(bǔ)水要求。因此，電廠從節(jié)能的角度出發(fā)，對(duì)全廠每臺(tái)機(jī)組中的一臺(tái)循環(huán)水泵實(shí)施了雙速改造，采用變極調(diào)速，即利用電機(jī)本身?xiàng)l件，將電機(jī)從單速改為雙速，泵負(fù)載高時(shí)用高速，泵負(fù)載低時(shí)用低速，改造后運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性較好。但改造后電機(jī)需采用高低速改接線箱，引起了一些新問(wèn)題的出現(xiàn)。本文就一起循環(huán)水泵電機(jī)雙速改造后的故障進(jìn)行分析探討。

1 工作內(nèi)容

1.1 故障概況

2016年8月4日15:35，#52循泵電機(jī)在正常啟動(dòng)時(shí)跳閘，電氣專(zhuān)業(yè)人員立即到6KV開(kāi)關(guān)室，發(fā)現(xiàn)綜合保護(hù)顯示保護(hù)速斷動(dòng)作、差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作?，F(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)電機(jī)高低速切換箱有密封處有煙熏的痕跡，詢(xún)問(wèn)運(yùn)行人員，得知電機(jī)啟動(dòng)時(shí)聽(tīng)到現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)高低速切換箱發(fā)出異音。

1.2 現(xiàn)場(chǎng)檢查情況

檢修人員辦好工作票后，發(fā)現(xiàn)電機(jī)接線盒外觀如下圖1所示：從接線盒外觀打開(kāi)接線盒后發(fā)現(xiàn)如圖2所示，轉(zhuǎn)接箱A相對(duì)接線盒蓋板放電，B相對(duì)接盒外蓋板放電。B相聯(lián)接板稍許融化， 發(fā)現(xiàn)支柱復(fù)合絕緣子大面積開(kāi)裂。

檢查沒(méi)有發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)接箱聯(lián)接板有松動(dòng)現(xiàn)象, 接線盒內(nèi)的接線圖燒損。

圖1

圖2

B 相放電點(diǎn)

通過(guò)以上對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)接箱進(jìn)行的常規(guī)檢查，分析應(yīng)是由于持續(xù)放電箱體內(nèi)溫度驟然升高，導(dǎo)致箱體內(nèi)結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)換圖紙起火燃燒，同時(shí)造成環(huán)氧套管開(kāi)裂，連接電纜終端部分熔化。但未發(fā)現(xiàn)電機(jī)受已發(fā)事故影響引發(fā)內(nèi)部故障。

1.3 故障錄波情況

調(diào)取電機(jī)故障時(shí)的故障波形圖，可以判斷：發(fā)現(xiàn)故障發(fā)生時(shí)，接線相內(nèi)A相環(huán)氧套管金屬端部，與蓋板背部豎直“筋”上最近點(diǎn)首先發(fā)生單相接地故障。擊穿導(dǎo)致密閉箱體內(nèi)的絕緣環(huán)境進(jìn)一步惡化，B、C相在A相發(fā)生接地故障后，導(dǎo)致其承受的電壓超過(guò)原相電壓，B相在A相故障發(fā)生后半個(gè)周波后，套管頂端也與蓋板發(fā)生單相接地故障。故障發(fā)生約2.5個(gè)周波后，C相在接線箱內(nèi)發(fā)生對(duì)地?fù)舸?，B相絕緣恢復(fù)。故障發(fā)生至3.5個(gè)周波，保護(hù)正確動(dòng)作，故障切除，三相故障錄波圖如圖電動(dòng)機(jī)三相故障錄波圖所示：

1.4 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況

① 絕緣電阻

U相： 45/700 MΩ 15S/60S

V相：400/650 MΩ 15S/60S

② 直流耐壓及泄漏

U相：3 k V/3 μ A 3kV/3μA 6kV/6μA 9kV/10μA 12kV/15μA 15kV/19μA

V相：3 k V/7 μ A 3kV/18μA 6kV/26μA 9kV/36μA μA

③ 交流耐壓試驗(yàn)

U相： 9kV/310mA 1分鐘通過(guò) 耐壓后絕緣440/550 MΩ

V相：升壓6kV 保護(hù)跳閘。

電機(jī)轉(zhuǎn)大修理。電機(jī)解體后進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)繞組故障點(diǎn)如下圖。

2 故障原因分析

2.1 前端故障分析

接線盒內(nèi)圖紙燒損

電動(dòng)機(jī)三相故障錄波圖

故障是由接線箱體內(nèi)單相接地故障引發(fā)的，屬于繞組前端故障，因此A相繞組受沖擊最小，B、C相繞組均不同程度受到故障影響，但未在故障過(guò)程中發(fā)生擊穿。分析前端接地故障原因?yàn)椋瑩Q線箱內(nèi)水汽過(guò)飽和，絕緣距離不足導(dǎo)致。故障箱體所處環(huán)境較潮濕，故障發(fā)生前故障電機(jī)已待用15天，當(dāng)?shù)匾恢碧幱诎滋?5度以上高溫的持續(xù)酷暑環(huán)境中，早晚溫差較大，密封箱體內(nèi)受氣候影響夜間凝聚水汽，白天則蒸發(fā)行成水蒸汽，使得箱體內(nèi)空氣中的水蒸汽含量達(dá)到飽和，進(jìn)而造成箱體內(nèi)部絕緣環(huán)境的劣化。

2.2 電機(jī)絕緣故障分析。B、C相相關(guān)部位在后期進(jìn)行的交流耐壓試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)生擊穿，解體檢查發(fā)現(xiàn)，該電機(jī)定子繞組絕緣封包方式存在明顯缺陷，熱壓縮工藝未完成，導(dǎo)體與絕緣層間存在較多氣隙。初步分析，該電機(jī)制作工藝存在較明顯缺陷，長(zhǎng)期運(yùn)行后缺陷逐漸暴露，在外部因素誘發(fā)下引起絕緣故障。

3 改進(jìn)措施

3.1 針對(duì)該設(shè)備本次故障誘因?yàn)楦叩退俎D(zhuǎn)接箱內(nèi)空氣濕度飽和，造成箱體內(nèi)部絕緣環(huán)境的劣化，致使接線柱對(duì)轉(zhuǎn)接箱外殼放電的情況，專(zhuān)業(yè)人員與設(shè)備維修廠家認(rèn)為當(dāng)初電機(jī)改造時(shí)沒(méi)有考慮到此種情況，根據(jù)GB14711決定將電機(jī)轉(zhuǎn)接箱導(dǎo)電部分的爬電距離由污染等級(jí)Ⅲ調(diào)整為污染等級(jí)Ⅳ，從而加大導(dǎo)電部分與接地部分的絕緣距離，相應(yīng)將接箱內(nèi)固定接線柱的固定板向電機(jī)內(nèi)側(cè)進(jìn)行位移100mm，從而保證了設(shè)備的安全運(yùn)行。

3.2 針對(duì)該設(shè)備本次絕緣子大面積表面開(kāi)裂現(xiàn)象及箱體內(nèi)空氣濕度較大的情況，將其更換為DMC-1型絕緣子，其絕緣等級(jí)按10kV進(jìn)行設(shè)置。

3.3 針對(duì)電機(jī)故障后，電機(jī)本體內(nèi)繞組在槽內(nèi)擊穿的情況，要求電機(jī)修理廠家，將原來(lái)的散嵌線圈改為模壓成形的線棒，熱壓穩(wěn)定在150OC左右，保證繞組與外包絕緣成一體，提高其絕緣性能及等級(jí)。

3.4 建議針對(duì)改造過(guò)或者將要改造的電機(jī)要對(duì)照GB14711的規(guī)定排查轉(zhuǎn)接箱的爬電距離，適當(dāng)時(shí)可以加大一個(gè)防污等級(jí)；對(duì)于將來(lái)需要對(duì)定子繞組進(jìn)行修理的電機(jī)，要加強(qiáng)質(zhì)量預(yù)控，對(duì)于不具備整體真空浸漬的的情況，要將電機(jī)的線棒進(jìn)行模壓成型，熱壓穩(wěn)定在180OC左右，壓力5公斤，穩(wěn)定一小時(shí)，保證繞組與外包絕緣成一體，提高其絕緣性能及等級(jí)。

4 結(jié) 語(yǔ)

節(jié)能減排是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的長(zhǎng)期戰(zhàn)略，火電廠的廠綜合廠用電率一直居高不下，是節(jié)能減排的重點(diǎn)對(duì)象。泵類(lèi)負(fù)載由于其出力的大小與其轉(zhuǎn)速的立方成正比，大型泵類(lèi)負(fù)載成為節(jié)能改造的重點(diǎn)區(qū)域，但是如果在改造過(guò)程中質(zhì)量控制沒(méi)有把控好，在將來(lái)的運(yùn)行過(guò)程中可能帶來(lái)很大的安全問(wèn)題，給機(jī)組的安全運(yùn)行帶來(lái)隱患。節(jié)能減排企業(yè)必須重視該類(lèi)設(shè)備的設(shè)計(jì)合理性及質(zhì)量的預(yù)控性，這樣才能安全、穩(wěn)定地享受電機(jī)雙速改造帶來(lái)的巨大節(jié)能效益。

電機(jī)解體后進(jìn)行耐壓試驗(yàn)