王海濤

摘 要： 通過對一起深井水泵電機絕緣降低，繞組燒毀故障的原因分析，對導(dǎo)致故障的原因進行了查找并進行電纜截面計算，通過增加電纜截面降低電壓降，達到深井泵電機的機端電壓要求。

關(guān)鍵詞： 電機絕緣；電壓降；電纜截面

1、故障現(xiàn)象：

2017年8月某日我單位生活區(qū)1#深井泵在運行中因電流突然增大停機，后電氣人員對電機進行絕緣測試，電機對地絕緣電阻0.2MΩ；后又啟動運行1小時左右跳機，電機絕緣為0，后提泵解體后電機繞組燒毀。我單位生活區(qū)深井泵井下深度300米，靜水位270米，配套電機YQS250-132井用潛水三相異步電機，電機功率132kW，額定電壓380V，額定電流260A；電機電源電纜為JHS型防水橡套電纜，電纜截面為95mm2銅芯。

2、故障原因分析：

2.1故障判定

電機解體后檢查發(fā)現(xiàn)定子繞組發(fā)熱變色，造成相間短路。調(diào)取運行記錄，電機正常運行電流在250-260A波動，負荷電流較為平穩(wěn)，水泵額定出水量為80m3/h，實際出水量為60-70m3/h；從運行情況上看，電機沒有過載運行，為何會導(dǎo)致定子繞組發(fā)熱。

后通過對電機手冊的解讀，電機額定電壓是指電機出線接線端子處的電壓，而此水泵電機距電氣柜距離300米，電機供電電纜310米，會不會是由于電源電壓由于電纜壓降導(dǎo)致電機運行電壓達不到規(guī)定值，一般為額定電壓的+10～-5%。

2.2原因分析

現(xiàn)電纜采用的單芯95 mm2銅芯JHS型防水橡套電纜，為了確定電壓降是否超過規(guī)定值，現(xiàn)對電纜進行了核算。

傳統(tǒng)的電纜截面選擇方法可分為4類：①按允許發(fā)熱條件選擇，也就是按允許載流量選擇；②按經(jīng)濟電流密度選擇；③按允許電壓損失校驗；④按機械強度校驗。根據(jù)上述方法對現(xiàn)使用的電纜進行計算：

2.2.1按允許載流量進行計算：

一般規(guī)定運行中的導(dǎo)體電纜溫度應(yīng)不超過規(guī)定的長期允許工作溫度：JHS型防水橡套電纜65℃。根據(jù)這一原則，在選擇電纜截面時，必須滿足下列條件：

Imax≤I0K

式中：Imax——通過的最大連續(xù)負荷載流量（A）；

I0 ——指定條件下的長期允許載流量（A）；

K ——長期允許載流量修正系數(shù)。

根據(jù)上述條件查電纜手冊得：單芯銅芯橡套絕緣電纜1×95mm2，最大連續(xù)負荷載流量為345（A），25℃。由于敷設(shè)在深井井管內(nèi)，管內(nèi)設(shè)計溫度最高為20℃，溫度修正系數(shù)K按1.0選擇。

通過溫度的修正后該電纜的連續(xù)負荷載流量為345（A），滿足電機額定電流260（A）的要求。

2.2.2按經(jīng)濟電流密度進行計算：

從工程投資考慮電纜導(dǎo)體截面的選擇，不僅要考慮電纜線路的初始成本，還要同時考慮電纜在壽命期間的電能損耗成本，因此要從經(jīng)濟電流密度來選擇電纜截面。

由于采用單芯電纜，在井管中敷設(shè)，年負荷利用小時按3000～5000小時考慮，按表1經(jīng)濟電流密度2.25 A/mm2考慮，按照下式計算電纜截面Sj。

式中：Imax——最大負荷電流（A）；

J——經(jīng)濟電流密度（A/mm2）；

計算得出Sj=260/2.25=115.56 mm2，無法滿足要求。宜采用截面為120mm2的電纜。

2.2.3按允許電壓損失進行計算：

當(dāng)電流通過電線電纜時，由于線路中存在阻抗，必然產(chǎn)生電壓損失（電壓降），線路越長，截面越小，電壓的損失越大，即電壓降越多。所以一般規(guī)定：照明線路中允許相對電壓降不應(yīng)超過2.5～5%，戶內(nèi)動力線路不應(yīng)超過4～6%允許值，輸配電線路不應(yīng)超過7%。如果線路電壓降超過允許值，設(shè)備的供電電壓將無法達到設(shè)計要求。這種情況下應(yīng)適當(dāng)增大電纜截面，使之達到要求。

在低壓線路中，當(dāng)給定了負載的電功率P，送電距離L，所允許的相對電壓降為ε時，則電纜截面Sj按下式計算：

式中：P——負載的電功率（KW）；

L——送電線路距離（m）；

C——根據(jù)導(dǎo)體材料及送電電壓確定的線路功率系數(shù)（見下表2）

ε——允許的相對電壓降（%）

根據(jù)深井泵現(xiàn)場情況已知L=310m P=132KW ε=5，表中查得C=76.5

代入上式：S=（132×310）÷（76.5×5）=106.98mm2>95 mm2

應(yīng)選擇線路截面為120mm2的電纜方能滿足電動機接線處電壓降不大于5%的要求。

2.2.4按機械強度進行校驗：

一般電纜截面大于16 mm2時，機械強度滿足要求。

通過上述計算發(fā)現(xiàn)，按允許發(fā)熱與條件按機械強度校驗選擇95 mm2電纜滿足要求，但是按經(jīng)濟電流密度與允許電壓損失校驗計算電纜的截面偏小，應(yīng)選擇120 mm2的電纜。而當(dāng)電機機端電壓降低時會造成電機定子繞組發(fā)熱，電機的輸出功率降低。

3 處理措施

根據(jù)上述計算結(jié)果分析，由于電纜選擇截面偏小，造成電纜運行電壓降超過允許范圍，導(dǎo)致深井泵電機機端電壓偏低，長時間運行定子繞組發(fā)熱，絕緣降低后電機繞組短路停機。隨后對此深井的電纜進更換為120 mm2的電纜，同時訂購電纜對其余幾臺深井泵的電纜也進行分批更換。

4 結(jié)束語

通過對這起故障的分析，發(fā)現(xiàn)雖然初期深井泵采用的電纜截面雖在電纜的發(fā)熱條件下滿足現(xiàn)場要求，但是對于電纜的電壓降并未進行校驗，致使在運行過程中電纜的電壓降超過允許范圍，導(dǎo)致電機運行電壓偏低。今后對于此類長距離電纜供電線路，必須從幾個方面進行校驗，已達到設(shè)備的規(guī)定使用要求，有效的防范了此類問題的發(fā)生。endprint