大型高壓電動(dòng)機(jī)絕緣處理

李會(huì)吉，董建橋，康 軍

(山東晉煤明水化工集團(tuán)有限公司，山東章丘 250204)

化工企業(yè)用電負(fù)荷大，單臺(tái)設(shè)備功率大，特別是一些老企業(yè)大量采用同步機(jī)、大功率開啟式電機(jī)，在雨季或設(shè)備停運(yùn)時(shí)間較長(zhǎng)后，電機(jī)絕緣性能下降，導(dǎo)致電機(jī)無法正常啟動(dòng)運(yùn)行；又因?yàn)榇笮碗姍C(jī)體積大、質(zhì)量大，絕緣性能降低后采取局部加熱或整體外運(yùn)烘干等措施都非常困難，造成費(fèi)用高、檢修周期長(zhǎng)等不利局面，同時(shí)生產(chǎn)系統(tǒng)又無備用機(jī)，設(shè)備一旦拆除勢(shì)必影響生產(chǎn)[1-2]。

以山東晉煤明水化工集團(tuán)有限公司1臺(tái)305往復(fù)式壓縮機(jī)電機(jī)絕緣性能處理為例，電機(jī)為5 500 kW的TK系列電動(dòng)機(jī)，電機(jī)總重30 t，軸伸端最大外徑近4.0 m，高3.5 m。如果對(duì)該電機(jī)實(shí)施外出烘干絕緣施工，在外修廠家距離較近的情況下，吊裝需要1 d，烘干需要2 d，回廠吊裝就位及安裝需要2 d，即處理1次絕緣最少需要5 d。綜合考慮吊裝、運(yùn)輸、烘干等費(fèi)用，1次外出烘干工作費(fèi)用在5萬元左右。同時(shí)，這種大型設(shè)備一般無備用機(jī)，電機(jī)一旦外出，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)量降低、成本升高等。因此，急需解決在最短的時(shí)間內(nèi)就地提高電機(jī)絕緣性能的問題。

1 380 V系列低壓電動(dòng)機(jī)

低壓電動(dòng)機(jī)一般密封較好，電機(jī)受潮概率小；同時(shí)因電壓較低，電機(jī)絕緣在0.5 MΩ以上即可運(yùn)行，因絕緣導(dǎo)致的不能正常使用的情況雖存在，但概率較小。對(duì)于低壓電動(dòng)機(jī)，一般可采用電焊機(jī)作為電源，利用其自身電阻發(fā)熱進(jìn)行烘干的辦法來解決。

施工時(shí)將電機(jī)電源斷路器斷開，電源及控制回路做好安全措施，在電機(jī)控制回路的交流接觸器下口兩相加上電焊機(jī)二次電壓，根據(jù)電動(dòng)機(jī)功率大小控制電焊機(jī)輸出電壓及電流，通過電動(dòng)機(jī)自身線圈電阻發(fā)熱逐步提高絕緣。一般情況下，電機(jī)絕緣升高到安全范圍后即可開車；如果電機(jī)只是作為備用，絕緣升高后并不急于開車，因停止加熱后電機(jī)絕緣電阻會(huì)出現(xiàn)小幅度的下降，所以建議電機(jī)在絕緣升高到 10 MΩ 以上后，繼續(xù)保持30 min通電時(shí)間，確保絕緣恢復(fù)到正常水平。

2 6 kV以上高壓電動(dòng)機(jī)

一些老化工企業(yè)大量使用TK系列電動(dòng)機(jī)，該系列電動(dòng)機(jī)線圈直接暴露在空氣中，極易受環(huán)境影響；同時(shí)因存在灰塵等，在陰雨天吸潮后，電機(jī)絕緣性能大幅下降，甚至使用兆歐表搖測(cè)絕緣時(shí)測(cè)不到電阻值[3]。按照一般規(guī)定，1 MΩ/kV是各電壓等級(jí)電機(jī)啟動(dòng)的最低電阻標(biāo)準(zhǔn)，如何保障電機(jī)絕緣在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到開車的最低要求，采用過的試驗(yàn)有以下幾種。

(1)電機(jī)下部安裝電熱管

一般高壓電機(jī)在底部都安裝有電熱管，對(duì)于小功率密閉式的高壓電機(jī)效果明顯，特別是在高濕度環(huán)境中，電機(jī)停運(yùn)后可安裝電熱管，保持電機(jī)內(nèi)部溫度，避免潮氣侵入。但是對(duì)于TK系列開啟式同步機(jī)，效果不是很明顯。因加熱不均勻，電熱管附近升溫較快，在電機(jī)定子上部基本不起作用。

(2)使用電焊機(jī)作為電源，利用定子回路自身電阻發(fā)熱升溫

使用電焊機(jī)電源作為烘干電源，因電壓低，對(duì)大型開啟式電機(jī)效果不是很明顯，又加熱時(shí)間長(zhǎng)，無法滿足短時(shí)間內(nèi)提高電機(jī)絕緣的要求。

(3)同步機(jī)對(duì)轉(zhuǎn)子通勵(lì)磁電源，通過轉(zhuǎn)子發(fā)熱對(duì)電機(jī)整體加熱

對(duì)于同步機(jī)，利用勵(lì)磁機(jī)通電。通常使用轉(zhuǎn)子發(fā)熱加熱整機(jī)的方法，該方法加熱速度快，使用簡(jiǎn)單，不用安裝其他設(shè)備；但勵(lì)磁機(jī)加熱是通過外部對(duì)定子繞組加熱，同時(shí)因熱量上升，對(duì)電機(jī)定子下部的加熱不足。該方式配合電機(jī)下部安裝電熱管使用效果最好。

(4)利用三相自偶調(diào)壓器作為電源，直接為轉(zhuǎn)子供電，利用定子回路自身電阻發(fā)熱升溫

因焊機(jī)電源的局限性，可采用三相自偶調(diào)壓器作為電源，直接為電機(jī)定子通電，利用繞組自身發(fā)熱提高絕緣，效果非常好。因自偶調(diào)壓器自身功率的原因，該方法適合用于小功率電機(jī)，用在大型同步機(jī)上因其功率相對(duì)較小、加熱時(shí)間較長(zhǎng)，效果不是很理想。

(5)定子回路直接通380 V交流電源，利用定子回路自身電阻發(fā)熱升溫

在使用三相自偶調(diào)壓器加熱電機(jī)繞組時(shí)，發(fā)現(xiàn)調(diào)壓器升壓到380 V時(shí)，完全可以保障絕緣烘干安全實(shí)施，且效果好、時(shí)間快。以TK1000—18/2150型1 000 kW電機(jī)為例，其額定電流為69 A；在定子回路通380 V交流電源后，實(shí)測(cè)電流為2.6 A。在通電前電機(jī)絕緣為0 MΩ，通電3 h后，電機(jī)定子整體升溫4 ℃，絕緣上升到16 MΩ，完全達(dá)到啟動(dòng)要求。對(duì)不同電機(jī)進(jìn)行通電試驗(yàn)，結(jié)果表明功率越大的電機(jī)加熱效果越好，加熱時(shí)間也越短，但是對(duì)電源功率要求則越大。

以上試驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)受潮后絕緣性能降低的電機(jī)采取定子回路直接通380 V交流電源，利用定子回路自身電阻發(fā)熱升溫的措施，實(shí)施簡(jiǎn)單，僅需要1根小截面電纜跟1個(gè)小型的微斷，1人15 min內(nèi)就可完成所有工作。目前一般可采取從配電室內(nèi)開關(guān)下口通電，現(xiàn)場(chǎng)無需施工，不受現(xiàn)場(chǎng)施工條件限制，靈活方便。送電前根據(jù)電壓、電阻、電流的關(guān)系，計(jì)算出電機(jī)烘干的運(yùn)行電流；電機(jī)送電后，首先測(cè)量一下電流并與計(jì)算電流進(jìn)行對(duì)比，基本吻合后就可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)電機(jī)溫升進(jìn)行時(shí)間控制。一般電機(jī)定子溫度上升2 ℃以后，絕緣即可滿足開車需要。

3 結(jié)語

通過不斷地運(yùn)行，現(xiàn)在每個(gè)10 kV的開關(guān)站都直接配備一套電纜及開關(guān)，可以隨時(shí)對(duì)該站內(nèi)的任何一臺(tái)停運(yùn)電機(jī)進(jìn)行加熱操作。在安裝時(shí)，每臺(tái)開關(guān)柜的出線端子上預(yù)留一個(gè)螺栓孔，需要進(jìn)行加熱操作時(shí)，只需將開關(guān)柜斷電，將380 V電源直接使用螺栓壓接在備用螺栓孔上即可。

在完全掌握以上技術(shù)后，根據(jù)濟(jì)南地區(qū)的氣候條件，基本不使用各電機(jī)的自帶電加熱器，安裝時(shí)即不安裝電源，節(jié)省了電纜及開關(guān)設(shè)備的費(fèi)用。對(duì)于大型的同步電機(jī)，推廣此技術(shù)后，所用電機(jī)再未因電機(jī)絕緣受潮而影響開車，更未因絕緣性能降低而外出檢修，節(jié)約了大量的維護(hù)費(fèi)及人工成本。同時(shí)，因無需進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的檢修、吊裝等工作，整個(gè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境、衛(wèi)生等狀況得到了很好的改善，現(xiàn)場(chǎng)安全也得到有效保障，從多個(gè)方面提高了現(xiàn)場(chǎng)管理水平，也減少了檢修帶來的安全隱患。