談大型高壓電機(jī)的檢修與維護(hù)

于成龍

摘 要：針對國有大、中型高壓電動機(jī)的繞組絕緣損壞多發(fā)故障，從制造質(zhì)量和運(yùn)行環(huán)境方面進(jìn)行了原因分析，并介紹了電動機(jī)的故障分類。

關(guān)鍵詞：高壓電動機(jī)；繞組；絕緣劣化；擊穿

高壓電動機(jī)由于運(yùn)行電壓較高，因此在絕緣結(jié)構(gòu)及線圈制造方面，要求都比較高.檢修工藝一般都比較復(fù)雜。為了解決高壓電動機(jī)的快速檢修問題，使用戶有可能自行修復(fù)損壞的電機(jī)定子.我們曾對遼寧清河發(fā)電廠兩臺6000伏級TSQ148-6310瓩電動機(jī)，進(jìn)行了常規(guī)和快速檢修兩種工藝方案的對比試驗。結(jié)果表明：用快速檢修工藝線圈包絕緣后不熱壓直接下線，利用熱收縮帶自緊，制成的線圈整體性好，與線槽接觸緊密，端部規(guī)矩整齊，通風(fēng)間隙大，工藝簡單省工，還容易掌握。

1 目前大型高壓電機(jī)軸承存在的問題

目前我國的大型高壓電機(jī)，大部分是采用的分離式滑動軸承，軸承的故障一般較少，其軸瓦漏油的問題對電機(jī)的影響也不大。而部分大型高壓電機(jī)和中型電機(jī)的結(jié)構(gòu)是“端蓋式滑動軸承”和“端蓋式滾動軸承”，這部分電機(jī)的軸承則存在著很多問題：

1、端蓋式滑動軸承：此類電動機(jī)普遍存在轉(zhuǎn)子的軸向串動大、軸瓦發(fā)熱和漏油的現(xiàn)象。因為漏油而造成對電機(jī)繞組的腐蝕，使電機(jī)內(nèi)部油灰過多電機(jī)溫度過高。另外，滑動軸承比滾動軸承的檢修也復(fù)雜很多。

2、電動機(jī)的一般結(jié)構(gòu)：我國所生產(chǎn)的箱式電動機(jī)有一部分軸承故障發(fā)生較多，經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)其主要的問題是：在軸承的外側(cè)裝有一個距軸承間隙很小的擋油盤。這樣即不利于軸承的散熱和潤滑脂的循環(huán)，又增加檢修工作的難度和費(fèi)用，并且在擋油盤內(nèi)孔與軸的配合松動后，產(chǎn)生異音或從軸上脫出，造成嚴(yán)重的故障。

3、雙軸承式電機(jī)：部分箱式高壓電動機(jī)，負(fù)荷側(cè)采用了雙軸承的結(jié)構(gòu)。這類電動機(jī)的結(jié)構(gòu)給檢修工作帶來了較大的難度，在電機(jī)的檢修時，軸承無法清洗、檢查而必須進(jìn)行更換，造成檢修費(fèi)用的增加。另外此種結(jié)構(gòu)的電機(jī)，軸承運(yùn)行中的溫度都比較高，使用壽命偏低。

4、軸承的類型：我國大部分電機(jī)負(fù)側(cè)的軸承為“圓柱形滾子軸承”，空側(cè)為“向心推力球軸承”，在電機(jī)的運(yùn)行中，轉(zhuǎn)子長度的變化由負(fù)側(cè)調(diào)整。此時如果電機(jī)與機(jī)械的聯(lián)軸器為“彈性聯(lián)軸器”時，對電機(jī)和機(jī)械均無大的影響，而如果是“剛性聯(lián)軸器”則發(fā)生電機(jī)或機(jī)械的振動，甚至造成軸承的損壞。

5、軸承的承載與允許轉(zhuǎn)速：我國電機(jī)的軸承，一般負(fù)側(cè)大多是選用“中型滾子軸承”。該軸承的承載能力是大大超過了計算值，但軸承的允許轉(zhuǎn)速則與電機(jī)的實際轉(zhuǎn)速相差很少甚至不夠，所以這也是軸承發(fā)熱、損壞頻繁的一個重要原因。

6、軸承附件的設(shè)計：目前我國電機(jī)的軸承附件大多是：軸承套和內(nèi)、外油蓋式的結(jié)構(gòu)。此種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是簡單，缺點是密封差。灰塵進(jìn)入到軸承內(nèi)部，加速軸承的磨損而損壞，并且大部分的軸承結(jié)構(gòu)因為油室過小和擋油盤的存在而造成軸承發(fā)熱嚴(yán)重。

2 大型電動機(jī)常見的故障分類

電動機(jī)的故障可分為電氣故障和機(jī)械故障。機(jī)械方面的故障主要是振動、軸承過熱、轉(zhuǎn)子掃膛、運(yùn)轉(zhuǎn)聲音異常等；電氣方面則主要是電動機(jī)繞組接地、短路、開路、接觸不良、鼠籠斷條等故障。對化工企業(yè)68臺次高壓電動機(jī)的故障情況進(jìn)行了統(tǒng)計，其中，絕緣故障42臺次，接線及接觸不良引發(fā)故障9臺次，軸承故障8臺次，轉(zhuǎn)子斷籠5臺次，其它故障4臺次，分別占統(tǒng)計故障數(shù)的61.8%、13.2%、11.8%、7.3%和5.9%?？梢钥闯?，絕緣損壞是化工企業(yè)高壓電動機(jī)出現(xiàn)概率最高的多發(fā)故障。

3 絕緣故障原因分析

高壓電動機(jī)繞組絕緣故障，受絕緣材料性能，制造工藝控制，運(yùn)行安裝環(huán)境及電、熱、化學(xué)等綜合因素影響，發(fā)生的原因比較復(fù)雜，下面結(jié)合實例分析探討。

1、電化學(xué)擊穿

某廠造氣車間的兩臺故障電機(jī)，解體檢查，1臺定子繞組三處絕緣擊穿，1臺四處絕緣擊穿，均是點蝕損傷絕緣引起“爬電”，出現(xiàn)燒痕、裂縫、導(dǎo)電通道，且故障點均出現(xiàn)在電動機(jī)進(jìn)風(fēng)口端部且有向鐵心方向移動趨勢。對此，我們從電動機(jī)結(jié)構(gòu)、運(yùn)行環(huán)境、操作方式等方面分析原因，初步認(rèn)定該電動機(jī)系由于選型不合理，運(yùn)行環(huán)境惡劣導(dǎo)致電化學(xué)擊穿。

運(yùn)行環(huán)境惡劣引起電化學(xué)擊穿是絕緣損壞的主要原因。空氣中存在的酸、堿性腐蝕氣體長期侵蝕絕緣材料表面，在空氣濕度較大時，加速絕緣材料性能的惡化，有機(jī)絕緣材料在電、熱、化學(xué)等因素的綜合作用下，很容易引起損傷最終導(dǎo)致?lián)舸?/p>

2、頻繁啟動

高壓電動機(jī)的頻繁啟動直接影響其使用壽命。這是因為啟動時電動機(jī)要承受大電流的沖擊，繞組要承受電動力和熱應(yīng)力的疊加作用。由于繞組絕緣材料與銅導(dǎo)體膨脹系數(shù)不同，在啟動時絕緣材料與導(dǎo)體之間形成很大的剪切應(yīng)力，導(dǎo)體與絕緣材料之間的固定將被破壞，絕緣將分層或撕裂以至發(fā)生絕緣擊穿。

鼠籠式異步電動機(jī)在頻繁啟動時，還容易造成鼠籠斷條，尤其是負(fù)載啟動電機(jī)，故障概率更高。

3、嵌線缺陷

嵌線時綁扎端部造成端部絕緣壓陷損傷，是引起高壓電動機(jī)繞組損壞的另一個重要因素。凡被端環(huán)接觸到的部位及被綁扎繩扎緊的部位，表面絕緣都不同程度地擠壓出凹陷的溝痕，致使一部分軟化的絕緣材料被擠壓到綁扎接觸面的邊緣。整體固化后，此部分絕緣顯著減薄，絕緣強(qiáng)度降低。

4、端部手包絕緣質(zhì)量不良

端部手包絕緣質(zhì)量不良造成端部相間或?qū)Φ囟搪返膶嵗浅６?。手包絕緣包層不緊，內(nèi)部有間隙，在環(huán)境濕度高時，繞組的絕緣性能明顯下降直至絕緣材料表面結(jié)露，此時絕緣表面易于引起沿面放電。其放電機(jī)理是在絕緣表面首先生成水膜，在電場作用下，水膜被電離并使離子沿表面移動、匯集，造成電場的不均勻分布，同時降低了表面的放電電壓。這種沿表面放電實際上是一種氣體介質(zhì)放電現(xiàn)象，其電壓比單一氣體或固體中存在的擊穿電壓低得多，有時延面“爬電”距離可達(dá)數(shù)十厘米。沿面放電可能導(dǎo)致高電位之間貫穿性的擊穿閃絡(luò)，即相間短路事故。

某廠變換工段室外安裝的兩臺Y560-10、500kW電機(jī)，在暴風(fēng)雨天因電機(jī)進(jìn)水保護(hù)動作相繼跳閘。解體檢查，發(fā)現(xiàn)電機(jī)由風(fēng)道進(jìn)水造成端部相間絕緣多處擊穿，“爬電”距離長達(dá)60cm。

高壓電動機(jī)繞組絕緣材料在電氣、機(jī)械、溫度、環(huán)境等因素綜合作用下，均實時老化。采用相應(yīng)試驗方法，分析判斷絕緣劣化程度，實施及時必要的絕緣處理，即可延長設(shè)備壽命，保障化工生產(chǎn)的連續(xù)性。

參考文獻(xiàn)

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