關(guān)于10kV電機引線短路故障的分析與預(yù)防措施

張 奎

（貴州開陽化工有限公司，貴州 開陽 550300）

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關(guān)于10kV電機引線短路故障的分析與預(yù)防措施

張 奎

（貴州開陽化工有限公司，貴州 開陽 550300）

針對熱電鍋爐2#定速給水泵電機引線短路故障進行原因分析，提出滑動軸承電機日常運行注意事項，并結(jié)合實際情況，制定防范措施，避免類似事故的發(fā)生。

定速給水泵；引線；短路故障；原因分析；效果評價；措施

貴州開陽化工有限公司配有四臺 10kV鍋爐定速給水泵電機。系統(tǒng)正常運行時鍋爐定速給水泵為三開一備，電機型號：YKK560-2，額定功率1120kW，額定電流76.3A，電壓等級10kV，生產(chǎn)日期2009.11，額定轉(zhuǎn)速：2981r/min。

1　事故經(jīng)過

2015年03月25日04時37分50秒，貴州開陽化工有限公司供電系統(tǒng)出現(xiàn)低電壓現(xiàn)象，與此同時，301總降變控制室后臺發(fā)出報警信息：熱電10kVⅡ段進線 1102柜整組起動，熱電 2#鍋爐定速給水泵電機1118柜過流Ⅰ段動作（此臺高壓電機在熱電10kV Ⅱ段），相應(yīng)10kV Ⅱ段高壓電機均報整組起動。隨即值班人員根據(jù)報警信息前往現(xiàn)場查看，發(fā)現(xiàn)熱電工段 10kV 2#鍋爐定速給水泵高壓電機接線盒處已經(jīng)變色發(fā)黑，散熱風(fēng)罩位置偏移，風(fēng)罩固定螺栓也已變形脫落。在此次供電系統(tǒng)低電壓期間，熱電工段 10kV 2#鍋爐定速給水泵、2#鍋爐返料風(fēng)機及2#鍋爐給煤機（380V）設(shè)備跳車，2#鍋爐壓火，發(fā)電機甩負荷，引起3.8MPa蒸汽管網(wǎng)壓力低，空分空壓機跳車，造成后系統(tǒng)停車。本次事故未造成人員傷亡。

2　檢查情況

對熱電工段 10kV 2#鍋爐定速給水泵電機就地拆檢維修，吊出散熱罩，打開電機接線盒引線側(cè)板發(fā)現(xiàn)，電機中部定子繞組上用木質(zhì)夾板固定的三根引線三相短路，引線嚴重燒毀熏黑，引線電纜頭銅鼻子壓接處也存在發(fā)熱跡象。仔細檢查發(fā)現(xiàn)，引線電纜上存在大量油污，電機機殼底部及前后端也存有油污，且損壞的電纜頭銅鼻子壓接處只做了簡單的直接壓接。隨即決定對電機整體繞組及引線進行清理，清理完畢后進行絕緣測試及耐壓試驗，試驗合格；直流電阻測試：AB相1.509Ω，AC相1.510Ω，BC相 1.510Ω，試驗結(jié)果合格，判斷為電機繞組完好，決定聯(lián)系廠家更換引線及局部絕緣修復(fù)。

圖1　熱電2#鍋爐定速給水泵電機引線三相短路

3　事故原因分析

3.1電機運行方面

1）熱電 2#鍋爐定速給水泵電機為強制潤滑，自投入運行以來，前后軸瓦都存在漏油的缺陷，雖然經(jīng)過設(shè)備人員的處理，但缺陷一直未消除，且電機基礎(chǔ)座已被油污浸透變色，運行環(huán)境較差。

2）自發(fā)現(xiàn)熱電2#定速給水泵電機軸瓦漏油后，貴州開陽化工有限公司電氣車間曾組織人員對電機底部及前后端油污進行清理，但并未對電機引線引起足夠重視；電機在春季正常運行時定子溫度在60～75℃左右，夏季最高溫度可達 100℃以上（主要由于電機在室內(nèi)通風(fēng)不好且環(huán)境溫度較高，再加上電機一直處在滿負荷運行狀態(tài)所導(dǎo)致），油污在電機內(nèi)受到高溫蒸發(fā)形成油蒸汽附在電纜表皮上，導(dǎo)致電纜散熱及絕緣能力下降，在仔細檢查損壞的引線后發(fā)現(xiàn)，電纜像在油里泡過一樣，已經(jīng)膨脹發(fā)生變形，且局部電纜表層存有氣泡現(xiàn)象，由此分析，電機軸瓦漏油是導(dǎo)致此次電機引線短路事故的主要原因，如圖2所示。

圖2　熱電鍋爐定速給水泵電動機引線

3.2接觸不良

經(jīng)過長時間運行，電機連接處表面有污損，連接部位氧化膜未及時清除，引線銅鼻子與接線排接觸不良導(dǎo)致接觸電阻增大，且引線與銅鼻子處只做了直接壓接，未進行銅焊處理，導(dǎo)致接頭處接觸面積小，造成連接部位發(fā)熱。

3.3制造工藝

電機引線過長，導(dǎo)致多余引線在定子鐵心表面處堆積，直接接觸到定子鐵心和電機機體接線盒開口處，由于定子鐵心溫度過高，導(dǎo)致引線表皮粘住鐵心，破壞引線絕緣層；再加上由于電機振動，會導(dǎo)致電機引線與機體接線盒開口處摩擦，致使電機引線絕緣層破損，絕緣強度降低。

4　電機引線三相短路造成的危害

4.1對設(shè)備造成的危害

巨大的短路電流通過導(dǎo)體，短時間內(nèi)產(chǎn)生大量熱量，形成高溫，極易造成設(shè)備過熱而損壞。由于短路電流的電動力效應(yīng)，導(dǎo)體間將產(chǎn)生很大的電動力。如果電動力過大或設(shè)備構(gòu)架不夠堅韌，則可能引起電氣設(shè)備機械變形甚至損壞，使事故進一步擴大。熱電2#鍋爐定速給水泵電機引線三相短路瞬間產(chǎn)生的大電流及大量熱量，造成301總降變至熱電10kV Ⅱ段進線電纜（全長 236m，電纜型號為ZR-YJV22-12/20-1*300mm2）三根脫離電纜橋架，導(dǎo)致用固定銷固定的橋架蓋板脫落，且在恢復(fù)電纜時發(fā)現(xiàn)電纜外皮破損裸漏出鎧裝層，電纜長度拉伸約30cm。

4.2對電力系統(tǒng)造成的危害

短路時系統(tǒng)電壓突然下降，對設(shè)備帶來很大影響。貴州開陽化工有限公司作為主要動力設(shè)備的異步電機，其電磁轉(zhuǎn)矩與端電壓平方成正比，電壓大幅下降將造成電機轉(zhuǎn)速降低甚至停止運轉(zhuǎn)，影響系統(tǒng)運行。此次短路造成貴州開陽化工有限公司供電系統(tǒng)出現(xiàn)低電壓，根據(jù)301總降變故障錄波裝置記錄情況，04h37min50s，10kV系統(tǒng)Ubc電壓35.65V（二次電壓值），下降幅度達到 62.54%，持續(xù)時間為341ms；兩臺10kV設(shè)備跳車，8臺380V設(shè)備跳車，對系統(tǒng)造成嚴重影響。

5　處理方法和程序

5.1準備工作

在處理前，做好相關(guān)技術(shù)準備工作：編制檢修方案及措施，嚴格執(zhí)行檢修、驗收規(guī)范標準和科學(xué)文明檢修制度；特別是在制作完成 10kV高壓電機引線后要進行耐壓試驗及直流電阻測試，試驗合格后方可進行下一步工作。

5.2焊接注意事項及方法

去掉繞組引出線的原有絕緣層，觀察內(nèi)部銅絲有無氧化、變質(zhì)，然后用細砂紙打磨銅絲表面，用氧-乙炔進行銀焊，在焊接前，為保護引線及其他絕緣不受損傷，需將石棉繩用水浸濕后包扎在銅絲裸露部分根部，然后對焊接部分進行加熱，焊接結(jié)束焊接點應(yīng)飽滿，然后將云母帶半疊繞包，直至高出引線絕緣橡膠厚度。

5.3壓接注意事項

在對電機引線銅鼻子壓接時一定要保證壓接質(zhì)量，否則壓接質(zhì)量不好造成壓接點發(fā)熱，加上設(shè)備本身負荷的增長和周圍環(huán)境溫度的變化，會致使壓接點溫度持續(xù)升高，產(chǎn)生熱積累，破壞絕緣，最后造成事故。在引線制作完成后對引線的固定位置進行改造，將引線夾板固定位置改在接線盒內(nèi)側(cè)進行固定，這樣有效減少了引線因定子溫度對其產(chǎn)生的影響，如圖3所示。

圖3　熱電2#鍋爐定速給水泵電機引線改造后固定位置

5.4軸瓦漏油原因及處理

軸瓦內(nèi)的油位過高或過低都會產(chǎn)生一定的影響，油位過低會致使油停留時間過長導(dǎo)致溫度升高，油位過高又會導(dǎo)致回油能力不足，油室儲油量過大，增大內(nèi)壓，如果壓力調(diào)節(jié)不好導(dǎo)致回油不暢再加上油封與軸的接觸面長時間摩擦發(fā)生磨損，導(dǎo)致軸與油封之間的間隙過大，油封固定彈簧發(fā)生變化，出現(xiàn)漏油。因此提出對軸瓦油封進行更換，并清洗潤滑油路。

5.5驗收試驗

處理完成后對電機引線及繞組進行吸收比、直流電阻測試及交流耐壓試驗。吸收比測試結(jié)果為1.86，結(jié)果合格；直流電阻測試值為：AB相1.513Ω，AC相 1.515Ω，BC相1.516Ω，其相互間差別未超過最小值的 1%，結(jié)果合格；交流耐壓試驗電壓16kV，未出現(xiàn)放電等異?，F(xiàn)象，判斷為電機修復(fù)合格，可以投入使用。

6　效果評價及采取的措施

6.1送電試車

改造完成后，對熱電工段2#鍋爐定速給水泵電機進行送電，單機試車，空載運行2h，每15min記錄一次電機前后軸瓦及機身溫度和振動值，2h后未發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象，運行數(shù)據(jù)良好，本次改造全部結(jié)束。針對電機運行環(huán)境溫度高的問題，在墻壁增加兩臺軸流風(fēng)機進行通風(fēng)換氣，以達到降低環(huán)境溫度的目的，并通知熱電工藝人員將2#定速給水泵負荷控制在80%左右，減少發(fā)熱。自2015年3月26日改造完成后運行至10月，期間通過巡檢記錄的電機振動值、定子溫度及環(huán)境溫度的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，春季電機定子溫度控制在 55℃左右，夏季溫度控制在 70℃左右，且更換軸瓦油封后運行未發(fā)現(xiàn)有漏油現(xiàn)象。

6.2采取的措施

根據(jù)熱電工段2#鍋爐定速給水泵電機引線三相短路事故，舉一反三，貴州開陽化工有限公司采取如下措施。

1）加強設(shè)備運行和維護的管理及對設(shè)備異常現(xiàn)象的重視。貴州開陽化工有限公司制定并下發(fā)了《電動機巡檢維護及檢修規(guī)定》，要求每天對現(xiàn)場電機進行兩次巡檢，并記錄電機振動值及溫度，特別針對滑動軸承電機，增加軸瓦是否有滲漏油現(xiàn)象的記錄內(nèi)容，做到有問題及時發(fā)現(xiàn)；并根據(jù)此次事故，制定下發(fā)了《全廠停電事故應(yīng)急預(yù)案》，組織車間全員進行學(xué)習(xí)、演練。

2）認真汲取此次事故教訓(xùn)。嚴格按照“四不放過”的原則，對此次事故進行全面分析、總結(jié)，全面排查全廠 10kV高壓電機引線，發(fā)現(xiàn)問題立即處理，并做好記錄，做到有賬可查。

3）嚴格落實設(shè)備缺陷管理工作，發(fā)現(xiàn)缺陷后，本著四定原則（即定責任人、定人員、定措施、定期限），認真分析產(chǎn)生缺陷的原因，并根據(jù)其性質(zhì)和情況及時處理。

4）電機的管理。對同類型高壓電機改變引線固定夾板位置，將固定夾板從定子鐵心處移至機殼電機引線開孔處，增加引線與鐵心的空間距離，降低引線受熱強度。

5）定期組織人員對電機軸瓦進行檢查，措施有：

（1）控制好軸瓦的油位和潤滑油的壓力范圍，使油位在油鏡的1/2～1/3處位置，保持回油通常。

（2）更換油封或油封固定彈簧并定期進行檢查。

（3）定期清洗整個潤滑油路，做到有問題及時發(fā)現(xiàn)，將隱患消除在萌芽狀態(tài)。

7　結(jié)論

任何事故或缺陷的發(fā)生都有一個孕育的過程，任何缺陷一旦形成必然也一定有它的外在表現(xiàn)形式，缺陷不因巡檢而存在，但能被巡檢所發(fā)現(xiàn)。巡檢的目的之一就是在事故或缺陷的孕育期發(fā)現(xiàn)它并控制它，待機消除它。本文通過對電機引線三相短路原因的分析及處理方法，結(jié)合貴州開陽化工有限公司使用中出現(xiàn)的異常情況，提出了滑動軸承式電機在日常維護管理中的注意事項，希望對維護人員的了解有一定的幫助。

[1] 三相異步電機使用說明書[Z]. 南陽防爆集團股份有限公司, 2014.

[2] GB 50150—2006. 電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗標準[S].

[3] 張坤. 電機滑動軸承漏油原因分析及處理[J]. 中國設(shè)備工程, 2014, 17(4): 71-72.

張 奎（1987-），男，江蘇沛縣人，本科，助理工程師，主要從事變電運行維護及檢修工作。