高壓電動機引出線故障原因分析及處理對策

孫光臨

(華電國際鄒縣發(fā)電廠，山東 濟寧 273522)

高壓電動機引出線故障原因分析及處理對策

孫光臨

(華電國際鄒縣發(fā)電廠，山東 濟寧 273522)

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

高壓電動機；引出線故障；原因；線圈絕緣；處理

0 引言

電廠高壓電動機數(shù)量多、工作環(huán)境惡劣，自身質(zhì)量、維護不及時等導(dǎo)致的損壞現(xiàn)象時有發(fā)生，其中，因振動磨損、電暈腐蝕、過壓過熱、材質(zhì)老化等原因?qū)е碌囊鼍€故障尤為突出，影響了機組安全運行的可靠性。所以，對高壓電動機的科學(xué)合理使用以及正確檢修、監(jiān)測與維護顯得至關(guān)重要。

1 高壓電動機引出線故障原因

1.1 操作過電壓對線圈絕緣的損壞

開關(guān)斷開時會在電動機的電感與電動機線圈的對地電容所構(gòu)成的回路中產(chǎn)生高頻振蕩，從而產(chǎn)生過電壓，這個電壓的峰值可達到額定電壓的3～4倍。對于啟動頻繁的電動機，開停次數(shù)越多，形成的過電壓對線圈沖擊次數(shù)就越多，因此電動機的絕緣既要受到電動力的沖擊，又要受到操作過電壓的作用。線圈的主絕緣和匝間絕緣往往能承受運行電壓和試驗電壓的作用，卻會因承受不了操作過電壓的作用而燒壞。

1.2 電暈腐蝕對線圈絕緣的損壞

電動機運行中，線圈絕緣承受著較高的電場強度，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，就會磨損絕緣表面防暈層。此時，絕緣表面對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，會造成電容電流過大，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 電動機的制造質(zhì)量、工藝、絕緣強度等存在局部缺陷

電動機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。早期電動機定子引出線設(shè)計多為多股軟銅線，與接線鼻子通過焊接連接，導(dǎo)電面積較小，當(dāng)電動機大負(fù)荷啟動或運行時電流過大，就會引起引出線過熱脫焊，導(dǎo)致發(fā)生故障。

1.4 電動機頻繁啟動

頻繁啟動也是造成電動機定子絕緣損壞的一個重要原因。啟動鼠籠型轉(zhuǎn)子的電動機時，啟動電流一般是額定電流的5～7倍，電動機繞組各部位將承受很大的電動力的沖擊。因此，頻繁啟動電動機必然導(dǎo)致電動機線圈中的導(dǎo)線蠕動，出現(xiàn)松動、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機機械部分的處理，對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)象未進行深層次的處理。

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

1.5 超時服役電動機線圈老化

由于電動機投運時間較長，其線圈長時間受到化學(xué)、熱變形、電動力和機械力的作用，絕緣性能逐漸降低；加上電動機工作環(huán)境惡劣，啟動頻繁，經(jīng)常會出現(xiàn)因絕緣不良而造成燒壞的現(xiàn)象。每到雨季，就會出現(xiàn)部分電動機只要停運就受潮的現(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。通過對所有損壞的電動機進行解體檢查，發(fā)現(xiàn)電動機燒毀的位置大多數(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。我們對匝間和端部引出線進行了解剖，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，電動機在運行中由于受到電磁力的作用，特別是在啟動時，電磁力較大，再加上運行中的振動，端部引出線及線圈端部匝間絕緣就會相互摩擦，時間一長，絕緣損壞必然造成匝間短路或單相接地故障，最終將電動機燒毀。

2 故障案例及現(xiàn)場處理

2.1 故障案例1

2007年3月，機組增負(fù)荷啟動#7爐F磨煤機時跳閘，檢查10 kV開關(guān)室發(fā)現(xiàn)“零序過流”報警發(fā)出，測量電動機三相對地絕緣均為150 MΩ，相間絕緣為0 MΩ。

現(xiàn)場檢查#7爐F磨煤機電動機就地電纜，發(fā)現(xiàn)接線盒內(nèi)A相電纜接線鼻子損壞。分析為電動機A相電纜接線鼻子因廠家制造工藝質(zhì)量問題，造成壓接不良，電動機啟動時產(chǎn)生放電使“零序過流”保護動作跳閘。對#7爐F磨電動機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機組CRT內(nèi)發(fā)出6 kV Ⅰ段接地信號，#1爐丙排粉機跳閘。就地檢查#1爐丙排粉機電動機冒煙，過流Ⅰ、Ⅱ段保護動作，#1爐丙排粉機電動機停電測絕緣(三相相間、對地絕緣均為0 MΩ)。

電動機解體后發(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)分析電動機為老敞開式電動機，現(xiàn)場溫度高，對電動機絕緣影響較大；同時因在電動機絕緣升級改造時廠家工藝不良，鐵芯壓接不實，在運行中因振動導(dǎo)致鐵芯松動、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機組負(fù)荷224 MW，“6 kV Ⅰ段母線接地”、“錄波器啟動”光字牌報警，甲吸風(fēng)機故障跳閘，RB保護動作，甲送風(fēng)機、丙制粉系統(tǒng)聯(lián)跳正常。就地檢查甲吸風(fēng)機保護面板“接地保護”動作信號報警，測量甲吸風(fēng)機電動機絕緣不合格(2 MΩ)。

檢查甲吸風(fēng)機電動機內(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)機電動機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)氧樹脂板開孔過小(直徑與電動機引出線直徑相當(dāng))，絕緣熱縮套管加裝過程中在穿孔處出現(xiàn)破損，未起到應(yīng)有的防護作用。電動機引出線絕緣在穿孔處因振動磨損，絕緣性能降低，接地保護動作跳閘。

在機組小修中將電動機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，型號為JGG1×70，10 kV、180 ℃、F級絕緣。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%銀釬焊工藝進行焊接。測量定子繞組直流電阻合格后進行絕緣包扎，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)氧樹脂后，用10 kV絕緣熱縮管將整根引出線進行熱縮來加強絕緣。對電動機引出線絕緣使用云母帶進行包扎處理，并重新加裝絕緣熱縮套管，送電正常運行。

3 結(jié)語

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

(1) 提高設(shè)備絕緣性能。特別是對那些產(chǎn)生電暈現(xiàn)象的電動機，對電動機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)，這種漆的電阻率會隨電場強度升高而降低，因而可使電場畸變處的電位分布均勻，防止電暈發(fā)生，從而保護了電動機的絕緣，確保了電動機的安全穩(wěn)定運行。

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

(3) 對電動機引出線加裝絕緣熱縮套管。對定子老化的引出線部位要浸環(huán)氧樹脂漆，在三相引出線上加裝絕緣熱縮套管，對更換后的引出線或端部連線要進行加固處理。

(4) 加強設(shè)備預(yù)防性試驗。電動機絕緣隱患僅憑觀察是難以發(fā)現(xiàn)的，要借助于電氣試驗才能發(fā)現(xiàn)問題。對發(fā)現(xiàn)的異常要及時采取相應(yīng)措施進行處理，從而降低故障發(fā)生率。

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

[2]章恩科.高壓電動機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，山東煙臺人，助理工程師，研究方向：高壓電動機檢修。