關(guān)于電機(jī)定子繞組接地故障的研究

中車(chē)永濟(jì)電機(jī)有限公司 常青龍 段鵬敏 王 崙

電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，繞組與鐵心外殼之間是絕緣的，電流只會(huì)在線(xiàn)圈中流動(dòng)，鐵心和機(jī)座外殼是不帶電的。但是，當(dāng)繞組的某一點(diǎn)絕緣受到破壞時(shí)，這點(diǎn)與鐵心相接觸，電流就會(huì)從破損點(diǎn)流入鐵心，嚴(yán)重時(shí)會(huì)燒毀定子繞組和鐵心，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，這種現(xiàn)象就叫做接地。

1.接地原因分析

電機(jī)定子接地故障的原因可從以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析：

線(xiàn)圈在包扎過(guò)程中存在環(huán)境不清潔或材料不清潔導(dǎo)致線(xiàn)圈包扎過(guò)程中將異物包裹在線(xiàn)圈絕緣中，嵌線(xiàn)時(shí)受槽楔壓緊力，膈破線(xiàn)圈絕緣，導(dǎo)致導(dǎo)線(xiàn)與鐵心之間絕緣破損，進(jìn)而導(dǎo)致接地；線(xiàn)圈包扎時(shí)包扎使用的絕緣料非圖紙要求的絕緣料，導(dǎo)致電機(jī)的絕緣性能達(dá)不到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，在耐壓測(cè)試過(guò)程中接地；線(xiàn)圈生產(chǎn)過(guò)程中轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)線(xiàn)圈與線(xiàn)圈架磕傷、線(xiàn)圈與線(xiàn)圈之間蹭傷；線(xiàn)圈線(xiàn)型與鐵心槽型不符，上下層邊翻邊，鼻部轉(zhuǎn)角處摞線(xiàn)，線(xiàn)圈入槽尺寸偏大等造成線(xiàn)圈嵌線(xiàn)時(shí)線(xiàn)圈絕緣破損接地； 線(xiàn)圈包扎的絕緣料過(guò)期。

鐵心槽的槽底、槽頂或槽的側(cè)面存在凸片、焊渣粘結(jié)、鐵銷(xiāo)殘留。

嵌線(xiàn)時(shí)線(xiàn)圈角度未與鐵心槽垂直正對(duì)后嵌線(xiàn)導(dǎo)致，線(xiàn)圈某個(gè)邊或某個(gè)角與鐵心蹭傷；嵌線(xiàn)過(guò)程中取線(xiàn)時(shí)線(xiàn)圈直線(xiàn)部位絕緣與其它線(xiàn)圈引線(xiàn)頭劃傷；嵌線(xiàn)時(shí)偏一側(cè)嵌線(xiàn)導(dǎo)致線(xiàn)圈出槽拐角與鐵心端板相蹭；嵌線(xiàn)的首跨線(xiàn)圈在吊把時(shí)抬起高度過(guò)高導(dǎo)致變形；在打槽楔的過(guò)程中導(dǎo)致槽楔將線(xiàn)圈絕緣擠爛。

線(xiàn)圈受潮絕緣性能下降時(shí)進(jìn)行對(duì)地耐壓試驗(yàn)；電機(jī)過(guò)載導(dǎo)致絕緣老化增速；電機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)不合理。

2.接地預(yù)防措施

針對(duì)電機(jī)定子接地故障的原因分析，如何才能有效降低電機(jī)定子的接地故障，針對(duì)易造成接地的工序我們要時(shí)常進(jìn)行工藝改進(jìn)，如在線(xiàn)圈方面，針對(duì)線(xiàn)圈的轉(zhuǎn)運(yùn)與拿取時(shí)易發(fā)生線(xiàn)圈引線(xiàn)頭與線(xiàn)圈絕緣拉傷問(wèn)題，可將線(xiàn)圈引線(xiàn)頭使用硅橡膠套管將線(xiàn)圈引線(xiàn)頭套上，在嵌線(xiàn)完成后再摘下；在鐵心方面，針對(duì)鐵心槽與通風(fēng)槽處的焊渣問(wèn)題，我們可制作與鐵心通風(fēng)槽相對(duì)應(yīng)的弧形板在定子鐵心焊接時(shí)安裝上進(jìn)行防護(hù)，焊接后再拆除；嵌線(xiàn)方面，可在該線(xiàn)圈下層邊的兩端將羅麥克紙墊放在鐵心沖片與壓圈過(guò)渡處進(jìn)行防護(hù)；在試驗(yàn)方面，除了通過(guò)日常的點(diǎn)檢及設(shè)備TPM管理，針對(duì)電機(jī)泄流數(shù)值的個(gè)體差異性問(wèn)題，使用SPC數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析中的X-MR（單值和移動(dòng)極差控制圖）對(duì)每種電機(jī)的泄流值匯總分析，制定出最初的控制指標(biāo)。

3.接地點(diǎn)查找

對(duì)于接地問(wèn)題的研究就不可不提接地故障的修理，而正確查找繞組的接地部位是修理過(guò)程中的關(guān)鍵一環(huán)。一般查找的辦法是將每根線(xiàn)圈斷開(kāi)逐個(gè)進(jìn)行耐壓試驗(yàn)查找接地點(diǎn)，此方法不但修理周期會(huì)比較長(zhǎng)，絕緣內(nèi)外的破損部位較多，即使修復(fù)由于絕緣的一體性破壞嚴(yán)重也不利于電機(jī)的后期運(yùn)行質(zhì)量。在長(zhǎng)期的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐工作中我總結(jié)出以下幾種查找接地點(diǎn)的辦法可作為參考：

3.1 電容沖擊法

此法是目前查找接地點(diǎn)的最快的方法，此法測(cè)量的原理是在電容器的兩端充電，充電完畢后將電容器的負(fù)極接機(jī)座或鐵芯上，將正極接在三相引出線(xiàn)的任意一相上，逐步增大放電電壓，讓接地點(diǎn)與機(jī)座之間不斷放電，產(chǎn)生放電聲音并伴隨有冒煙的現(xiàn)象，個(gè)別明顯的還會(huì)產(chǎn)生明火，一眼就能直觀(guān)的看到接地點(diǎn)的具體位置；若無(wú)任何冒煙或放電現(xiàn)象可使用點(diǎn)溫計(jì)對(duì)鐵芯的多個(gè)部位采集溫度，重點(diǎn)對(duì)溫度明顯高于其它部位的點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記。隨后逐步對(duì)電容的電容數(shù)進(jìn)行降低，直到看到明顯的接地點(diǎn)為止。為減少此法對(duì)電機(jī)其它部位的損傷，建議此法檢測(cè)的電機(jī)最好為“死”接地（絕緣電阻在100V量程時(shí)都為0MΩ）的情況，且測(cè)量的時(shí)間控制在30分鐘以?xún)?nèi)。

3.2 匝間浪涌測(cè)試波形對(duì)比

使用匝間浪涌測(cè)試儀對(duì)繞組引出的某一相與鐵芯進(jìn)行測(cè)試，原理為通過(guò)匝間浪涌?jī)x上波形的衰減情況判定，波形周期變化與電感L、分布電容有關(guān)，波形幅值變化與線(xiàn)圈的品質(zhì)因數(shù)Q值有關(guān)。當(dāng)匝間試驗(yàn)儀測(cè)試時(shí)，接地相的電阻值較其余兩相的電阻值明顯較小，因此波形衰減的越快。由此可找出接地相，隨后在逐步分極、分線(xiàn)找出故障線(xiàn)圈即可。

4.接地點(diǎn)修理

了解了電機(jī)接地原因與接地點(diǎn)的查找，最終便是對(duì)接地點(diǎn)的修理。接地點(diǎn)的修理分浸漆前與浸漆后的修理，浸漆后的又分上層接地與下層接地。

首先是對(duì)浸漆前接地的修理，由于電機(jī)尚未浸漆，其絕緣未固化一體，直接起出線(xiàn)圈更換新線(xiàn)圈，若無(wú)新線(xiàn)圈則可拆除故障線(xiàn)圈絕緣使用白布蘸酒精進(jìn)行擦拭，使用小平銼去除高點(diǎn)，使用壓敏帶搭接接地點(diǎn)兩邊熔敷各15mm進(jìn)行包扎，最后依工藝對(duì)線(xiàn)圈重新進(jìn)行包扎。

其次是對(duì)于浸漆后的上層邊接地問(wèn)題的修理，使用平頭木錘與槽打板沿槽方向逐一敲打槽楔，破壞固化絕緣漆。對(duì)電機(jī)進(jìn)行烘焙，若有電纜線(xiàn)或傳感器的需注意做好防護(hù)，待線(xiàn)圈內(nèi)外的絕緣漆軟化之后用撬棍將線(xiàn)圈端部翹出縫隙，用綁繩穿過(guò)線(xiàn)圈綁緊，另一端綁扎在吊杠上，然后用吊具向上起吊，將線(xiàn)圈上層邊拉出鐵芯，用隔板將線(xiàn)圈直線(xiàn)邊與鐵心隔開(kāi)，輕輕去除線(xiàn)圈表面的絕緣，隨后同浸漆前的對(duì)線(xiàn)圈接地點(diǎn)處理方法一樣包扎完線(xiàn)圈。用鋸條、銼刀、白布、乙醇清理鐵芯槽內(nèi)殘留的殘余物，尤其是燕尾槽，保證沒(méi)有高點(diǎn)。重新鋪放槽絕緣、層間墊條進(jìn)行嵌線(xiàn)、打槽楔，電氣檢查浸漆即可。

最后對(duì)于浸漆后的下層邊接地的情況，操作基本與上層邊一致，不同的是需拆除接地線(xiàn)圈上層邊往回的1.5個(gè)跨距的線(xiàn)圈上層邊，此數(shù)量經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)多年驗(yàn)證，可有效減少正常線(xiàn)圈的絕緣損傷，最大限度的保證修理電機(jī)的質(zhì)量。將接地線(xiàn)圈拆出槽后因變形量一般都較大，建議報(bào)廢更換為新線(xiàn)圈，過(guò)程中需注意對(duì)接地槽的清理必須仔細(xì)，否則可能造成二次接地。對(duì)于下層邊接地而言，電機(jī)的內(nèi)徑越小，節(jié)距越大，導(dǎo)線(xiàn)越硬，電機(jī)修復(fù)的難度就越大。

5.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，對(duì)于電機(jī)定子繞組接地的原因、預(yù)防、修理進(jìn)行了簡(jiǎn)要說(shuō)明，在后期的工作實(shí)踐中將不斷改進(jìn)，不斷前進(jìn)，把測(cè)量與處理的方法研究的更簡(jiǎn)單，更合理，更完善。發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、觀(guān)察問(wèn)題、解決問(wèn)題、預(yù)防問(wèn)題、消除問(wèn)題，只有如此，電機(jī)的質(zhì)量才會(huì)逐步提高，接地的陰霾才會(huì)消散。

[1]畢大強(qiáng),王祥珩,李德佳,余高旺,王維儉.發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地故障的定位方法[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化.2004,28(22)：55-58.

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