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(福建福清核電有限公司，福建福清 350318)

核電站水泵電機(jī)定子繞組擊穿原因分析

劉杰，鄭勇

(福建福清核電有限公司，福建福清 350318)

針對(duì)某核電站重要廠用水泵電機(jī)定子交流耐壓試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)生的繞組擊穿故障，通過(guò)電機(jī)解體后耐壓擊穿方法確定了定子繞組擊穿點(diǎn)，然后使用全面質(zhì)量管理工具特性因果圖，確定引發(fā)定子繞組擊穿的根本原因，并提出了核電站電機(jī)質(zhì)量管控建議。

水泵電機(jī)；定子繞組；擊穿；特性因果圖

0 引言

核電站重要廠用水泵屬于核電站重要的核輔助安全系統(tǒng)，負(fù)責(zé)將設(shè)備冷卻水的熱量傳輸?shù)胶Ｋ鳛楹藣u最終熱阱[1]。重要廠用水泵配套電機(jī)(以下簡(jiǎn)稱“SEC電機(jī)”)作為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，設(shè)備質(zhì)量至關(guān)重要。某核電站SEC電機(jī)型號(hào)為HYL 630-6，額定功率為500kW，額定轉(zhuǎn)速為985r/min；根據(jù)電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了交流耐壓試驗(yàn)，電機(jī)的中性點(diǎn)拆開、引出后，測(cè)量完電機(jī)各相繞組的絕緣電阻、吸收比及直流電阻后開始進(jìn)行定子繞組交流耐壓試驗(yàn)；交流耐壓試驗(yàn)前將電機(jī)外殼與接地線連接，從U相繞組開始，將V、W相短接后接地，對(duì)U相繞組施加電壓上升至10.9kV并開始計(jì)時(shí)，當(dāng)耐壓時(shí)間持續(xù)到30s時(shí)，電機(jī)發(fā)生擊穿放電，電壓降至0，然后測(cè)量U相繞組絕緣為零，初步判斷U相擊穿。

由于SEC電機(jī)為新采購(gòu)的設(shè)備，排除電機(jī)繞組絕緣老化導(dǎo)致繞組擊穿的可能性，初步判斷設(shè)備的自身缺陷，即主絕緣受損導(dǎo)致了繞組發(fā)生擊穿?，F(xiàn)場(chǎng)抽出SEC電機(jī)轉(zhuǎn)子，對(duì)定子的端部及鐵心表面進(jìn)行了詳細(xì)檢查，具體情況如下。

2 SEC電機(jī)繞組擊穿位置確定

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)SEC電機(jī)擊穿情況及返廠測(cè)得的各相絕緣電阻值， U相絕緣電阻值為0， V相與W相絕緣電阻值大于2500MΩ，確定擊穿點(diǎn)存在于U相定子線圈中。

SEC電機(jī)定子繞組槽數(shù)為72，每相繞組槽數(shù)為24，通過(guò)對(duì)U相繞組依次分半進(jìn)行絕緣檢測(cè)，即將U相繞組的24根線圈均分兩半測(cè)絕緣，將絕緣值為0的一半繞組再繼續(xù)分半測(cè)絕緣，逐步縮小查找范圍，直至檢測(cè)到第16槽線棒絕緣電阻值為0。

為了進(jìn)一步確認(rèn)擊穿點(diǎn)的具體位置，對(duì) 16 槽的定子線棒從0開始逐漸加上交流電壓，當(dāng)電壓升到500V時(shí)，在電機(jī)的非軸伸端處聽到“啪”的一聲并出現(xiàn)放電現(xiàn)象，隨后仔細(xì)查看放電處線棒的情況。經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)擊穿點(diǎn)位置為線槽的上層線棒距離鐵心槽外約5cm處。取出線棒測(cè)得擊穿點(diǎn)的直徑約為0.8mm。線棒的最外防護(hù)層、中間7、8層云母帶、電磁線表面的玻璃絲及薄膜等各類絕緣結(jié)構(gòu)均已被擊穿。對(duì)被擊穿的線圈進(jìn)行拆出并剖開后認(rèn)真檢查，擊穿點(diǎn)位置位于兩列并繞繞組內(nèi)側(cè)立面處如圖1所示。

圖1 SEC電機(jī)定子線圈繞組擊穿故障圖片

3 全面質(zhì)量管理方法查找繞組擊穿原因

3.1 全面質(zhì)量管理方法

全面質(zhì)量管理(Total Quality Management，TQM)起源于美國(guó)，是以質(zhì)量為中心，組織全員參與為基礎(chǔ)的質(zhì)量管理形式，是一種以顧客的要求和期望為驅(qū)動(dòng)的管理哲學(xué)，其目的在于長(zhǎng)期獲得顧客滿意、組織成員和社會(huì)的利益[2]。特性因素圖是全面質(zhì)量管理的一種常用工具，也是一種發(fā)現(xiàn)問題“根本原因”的方法，通常從人、機(jī)器、原材料、加工方法和工作環(huán)境等五個(gè)大方面進(jìn)行分析，查找根本原因。全面質(zhì)量管理方法在航天、鐵路、航運(yùn)等行業(yè)設(shè)備質(zhì)量控制方面均得到了良好的應(yīng)用實(shí)踐[3～4]。

針對(duì)SEC電機(jī)繞組擊穿故障，結(jié)合五個(gè)影響產(chǎn)品質(zhì)量的因素“人、機(jī)、料、法、環(huán)”制定影響質(zhì)量特性因素；然后逐項(xiàng)排查，確定根本原因，如圖2所示。

圖2 SEC電機(jī)繞組擊穿故障原因查找特性因果圖

3.2 故障原因排查

SEC電機(jī)繞組故障擊穿發(fā)生后，首先核查試驗(yàn)操作人員資質(zhì)。經(jīng)檢查試驗(yàn)操作人員資質(zhì)合格，具備電機(jī)試驗(yàn)操作資格，同時(shí)試驗(yàn)操作人員業(yè)務(wù)能力過(guò)硬。交流耐壓試驗(yàn)溫濕度計(jì)、兆歐表、直流電阻測(cè)試儀等工具標(biāo)定處于有效期。試驗(yàn)過(guò)程中的環(huán)境溫度為25℃、濕度為68%RH，滿足標(biāo)準(zhǔn)要求；SEC電機(jī)儲(chǔ)存條件符合要求。根據(jù)制造廠生產(chǎn)記錄，發(fā)生繞組擊穿的SEC電機(jī)工作號(hào)為13BH-4048-6，追溯SEC電機(jī)繞線、漲整形、壓型、包絕緣、下線、接線、浸漆等繞組制造工序操作記錄及抽檢試驗(yàn)結(jié)果，各項(xiàng)工藝參數(shù)符合要求?；九懦齋EC繞組擊穿故障原因來(lái)自試驗(yàn)人員、試驗(yàn)工器具、制造工藝、試驗(yàn)方法后，SEC電機(jī)繞組擊穿故障原因重點(diǎn)鎖定原材料。

3.3 原材料排查確定根本原因

結(jié)合上述分析，重點(diǎn)從電磁線、云母帶及絕緣漆等方面尋查SEC電機(jī)繞組擊穿根本原因。該批SEC電機(jī)訂貨數(shù)量共計(jì)8臺(tái)，重點(diǎn)檢查SEC電機(jī)電磁線、云母帶、絕緣漆等原材料檢驗(yàn)記錄，發(fā)現(xiàn)工作號(hào)為13BH-4084-2電機(jī)使用的電磁線曾出現(xiàn)了表面玻璃絲開裂、脫落現(xiàn)象。經(jīng)調(diào)查，是操作人員溝通失誤，最終造成已制造完成的4臺(tái)重要廠用水泵電機(jī)所用電磁線存在質(zhì)量隱患的情況下出廠，其中，包括13BH-0484-6 SEC電機(jī)。

SEC電機(jī)電磁線采用單玻璃絲包雙層聚酰亞胺薄膜繞包銅扁線，型號(hào)規(guī)格為SBMB-40/155 2Y1N，調(diào)查階段目測(cè)發(fā)現(xiàn)電磁線盤具上下內(nèi)側(cè)板未做防護(hù)，與盤具內(nèi)側(cè)板接觸的電磁線玻璃絲開裂、脫落情況，對(duì)上述開裂、脫落的電磁線進(jìn)行了取樣分析，然后分別進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果詳見表1。

表1 SEC電機(jī)電磁線樣本檢測(cè)項(xiàng)目表

從表1樣本抽樣耐壓試驗(yàn)結(jié)果分析，由于原材料電磁線保存措施不當(dāng)導(dǎo)致絕緣層受到了破壞，由這些電磁線制成的電機(jī)繞組產(chǎn)生了絕緣薄弱點(diǎn)。隨著電機(jī)在制造過(guò)程中經(jīng)過(guò)了下線、接線及出廠前的多次耐壓試驗(yàn)，而每次的耐壓試驗(yàn)對(duì)電機(jī)繞組絕緣產(chǎn)生累積損傷。耐壓過(guò)程中電機(jī)的出槽口位置電場(chǎng)比較集中且強(qiáng)度高，施加高壓時(shí)承受的電應(yīng)力也相應(yīng)較高，電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到線圈絕緣所能承受的極限時(shí)，最終發(fā)生了擊穿現(xiàn)象，SEC電機(jī)定子繞組絕緣擊穿點(diǎn)位于出槽口位置也驗(yàn)證了上述結(jié)論。

4 結(jié)語(yǔ)

某核電站SEC電機(jī)定子繞組擊穿分析過(guò)程中，通過(guò)全面質(zhì)量管理工具特性因果圖確定了原材料質(zhì)量隱患是造成定子繞組擊穿的根本原因。SEC電機(jī)屬于核級(jí)電機(jī)范疇，制造過(guò)程質(zhì)量控制至關(guān)重要，電機(jī)制造廠須結(jié)合全面質(zhì)量管理要求，加強(qiáng)線圈電磁線原材料質(zhì)量管理，規(guī)范管理程序，增加電磁線項(xiàng)目外觀檢查、絕緣厚度測(cè)量、線徑尺寸復(fù)檢等入廠檢驗(yàn)項(xiàng)目。

核電站設(shè)備采購(gòu)管理人員，在設(shè)備生產(chǎn)制造監(jiān)督過(guò)程中，須重點(diǎn)加強(qiáng)生產(chǎn)原材料的監(jiān)察力度，同時(shí)使用全面質(zhì)量管理工具檢查設(shè)備制造廠各環(huán)節(jié)存在的質(zhì)量隱患。針對(duì)重點(diǎn)設(shè)備，進(jìn)一步推行全面質(zhì)量管理的，為開展PDCA 循環(huán)方式QC 小組活動(dòng)，奠定堅(jiān)實(shí)的質(zhì)量基礎(chǔ)。

[1] 廣東核電培訓(xùn)中心.900MW壓水堆核電站系統(tǒng)與設(shè)備[M].北京：原子能出版社，2005.

[2] 石強(qiáng)，朱仕朋.全面質(zhì)量管理實(shí)操手冊(cè)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2014.4.

[3] 馬懷琴.淺談全面質(zhì)量管理在船舶設(shè)備資料管理中應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012(8)：317.

[4] 張?jiān)录t.淺析全面質(zhì)量管理在航天制造企業(yè)中的應(yīng)用[J].新技術(shù)新工藝，2013(1)：110-112.

BreakdownCauseAnalysisonWaterPumpMotorStatorWindingsofNuclearPowerStation

LiuJieandZhengYong

(Fujian Fuqing Nuclear Power Co.,Ltd.,Fuqing 350318, China)

Regarding windings breakdown fault in the AC withstand voltage test of a factory water pump motor of a nuclear power station, the breakdown point of stator windings was found out by withstand voltage breakdown method after motor disassembly. And then, the characteristics causality diagram of total quality management tool was used to determine root breakdown cause of stator windings, and the quality management and control suggestions of key motor in nuclear power station were proposed.

Essential factory water pump motor；ator windings breakdown；otal quality management；haracteristics causality diagram

10.3969/J.ISSN.1008-7281.2017.05.013

TM307+.1

B

1008-7281(2017)05-0040-003

劉杰男1981年生；畢業(yè)于華橋大學(xué)電工理論與新技術(shù)專業(yè)，現(xiàn)從事核電廠電氣儀控類設(shè)備采購(gòu)管理工作.

2017-05-06