某電廠6.6KV凝結(jié)水泵電機(jī)黃粉故障原因分析及處理方法研究

吳曉東 黃文遠(yuǎn) 陳露華

摘要：某電廠凝結(jié)水泵電機(jī)曾多次解體發(fā)現(xiàn)電機(jī)內(nèi)部出現(xiàn)“黃粉”現(xiàn)象，通過(guò)分析判斷，認(rèn)為此現(xiàn)象為電機(jī)端部線棒磨損故障所致，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致電機(jī)定子絕緣損壞，嚴(yán)重時(shí)，進(jìn)而引發(fā)接地、短路等電氣故障。檢修人員經(jīng)過(guò)調(diào)研和考證，對(duì)故障的根本原因進(jìn)行了研究和分析，形成了一套完善的電機(jī)端部線棒磨損故障處理工藝，成功處理了線棒磨損故障。

關(guān)鍵詞：6.6KV電機(jī);老化特性;黃粉

1. 基本概述

某電廠凝結(jié)水泵電機(jī)在年度大修期間，進(jìn)行高壓電機(jī)預(yù)防性檢查時(shí)，曾陸續(xù)多次發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)電機(jī)內(nèi)部出現(xiàn)不同程度的“黃色粉末”現(xiàn)象，具體如下：

（1）凝結(jié)水泵01號(hào)電機(jī)進(jìn)行解體檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)端端部線棒之間有“黃粉”現(xiàn)象;

（2）凝結(jié)水泵02號(hào)電機(jī)進(jìn)行解體檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)，電機(jī)非驅(qū)動(dòng)端線棒之間有“黃粉”現(xiàn)象;

（3）凝結(jié)水泵03號(hào)電機(jī)進(jìn)行解體時(shí)發(fā)現(xiàn)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)端、非驅(qū)動(dòng)端線棒之間，以及電動(dòng)機(jī)定子鐵芯線槽縫隙內(nèi)均存在大量“黃粉”現(xiàn)象。

2.0 初步原因分析

通過(guò)對(duì)故障高壓電機(jī)“黃粉”產(chǎn)生部位總結(jié)來(lái)看，基本上都是集中在端部線棒間隙較小處、定子鐵芯槽壁及定子線棒接觸部位、定子鐵芯通風(fēng)槽口處。這些部位的特點(diǎn)如下：

a，電場(chǎng)強(qiáng)度分布不均勻，局部場(chǎng)強(qiáng)畸變相對(duì)明顯;

b，電機(jī)運(yùn)行時(shí)，定子線棒間或線棒與槽壁間在熱應(yīng)力、電磁力及機(jī)械力作用下，容易發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生摩擦。

后續(xù)對(duì)“黃粉”經(jīng)過(guò)判別，基本確定該黃粉實(shí)則就是絕緣材料磨損而成，即：“黃粉”產(chǎn)生的根本原因?yàn)楦邏弘姍C(jī)定子線棒在運(yùn)行過(guò)程中，受熱、力、電場(chǎng)綜合因素作用，發(fā)生了老化。

3.0 高壓電機(jī)定子線棒在運(yùn)行中各種因素作用下老化特性分析

3.1 熱作用：

當(dāng)電動(dòng)機(jī)在起、停和變負(fù)荷的過(guò)程中，定子繞組內(nèi)的電流將發(fā)生急劇變化，線棒導(dǎo)線的溫度也相應(yīng)的增加。這就造成了線棒的冷熱循環(huán)。由于導(dǎo)線和絕緣材料的膨脹系數(shù)不同，絕緣將承受拉伸應(yīng)力和擠壓力的作用。同時(shí)，定子線棒絕緣在熱的長(zhǎng)期作用下發(fā)生氧化裂解，絕緣材料的分子鏈繼續(xù)聚合，使之變脆，絕緣內(nèi)部物質(zhì)變得疏松，從而使其電氣和機(jī)械性能下降，導(dǎo)致絕緣產(chǎn)生熱老化。多次的冷熱循環(huán)，在絕緣中產(chǎn)生的熱機(jī)應(yīng)力是無(wú)法消除的，隨著冷熱循環(huán)次數(shù)的增多，定子絕緣的起暈電壓逐步降低，最終導(dǎo)致絕緣擊穿。另外由于絕緣材料內(nèi)部變得疏松后，空氣中的水分子和灰塵進(jìn)入絕緣材料內(nèi)部的縫隙中，在高電場(chǎng)的作用下水分子會(huì)沿著電場(chǎng)方向變得細(xì)長(zhǎng)使絕緣進(jìn)一步降低。

3.2 力的作用

在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)和變負(fù)荷的過(guò)程中，線棒中的電流超過(guò)了額定值，繞組間形成很大的電動(dòng)力，引起繞組端部變形和振動(dòng)，振動(dòng)產(chǎn)生磨擦破壞絕緣。

（1）電磁力：電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，定子線圈中通過(guò)的三相交流電會(huì)產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，在定子線棒中產(chǎn)生與電流的平方I2成正比的電磁力。其切向分量作用在線棒直線部分時(shí)會(huì)與線槽產(chǎn)生的反作用力相互抵消，而徑向分量會(huì)使鐵心作橢圓型振動(dòng)，并傳遞至線棒端部。

（2）機(jī)械力：電機(jī)運(yùn)行中由于機(jī)械原因及循環(huán)風(fēng)力作用下也會(huì)產(chǎn)生一定的振動(dòng)，振動(dòng)最終也會(huì)傳遞到線棒端部。

3.3 電場(chǎng)作用

由于高壓電動(dòng)機(jī)采用開(kāi)口槽，其槽形為直槽，因此繞組在槽部相當(dāng)于兩個(gè)電極板兩面層介質(zhì)，它們分別是絕緣材料和空氣間隙，在電動(dòng)機(jī)槽口處電場(chǎng)發(fā)生畸變，形成極不均勻的軸向電場(chǎng)。對(duì)6.6KV及以上的高壓電動(dòng)機(jī)，其間隙為0. 3 ～0. 5mm，容易產(chǎn)生電暈放電現(xiàn)象，需在槽部線圈絕緣表面進(jìn)行低電阻防暈處理后，使通風(fēng)口電場(chǎng)分布均勻，消除軸向電位梯度，并使低電阻防暈層線圈表面絕緣與槽壁之間的間隙短路。

如果繞組防暈層遭受破壞，槽內(nèi)間隙中的電磁能量會(huì)隨電暈的出現(xiàn)進(jìn)行釋放，并在線棒與槽壁接觸不良處儲(chǔ)存電能，在電磁場(chǎng)的作用下引起槽內(nèi)放電，腐蝕槽內(nèi)線棒主絕緣或防暈層。

4.0 電機(jī)本身結(jié)構(gòu)因素

（1）該電機(jī)線棒直線部分嵌入線槽，且有絕緣墊條及打入槽楔固定牢靠，不易發(fā)生振動(dòng)摩擦，而端部線棒為固定的薄弱之處。電機(jī)端部線棒僅靠線棒自身剛度及滌玻繩綁扎固定，無(wú)固定端環(huán)，如端部線棒綁扎固定強(qiáng)度不夠，在電機(jī)運(yùn)行中容易受力振動(dòng)。

（2）電機(jī)線圈端部自漸開(kāi)線部位開(kāi)始慢慢向圓心收縮，呈喇叭口狀，使得線棒之間縫隙減小;產(chǎn)生“黃粉”的電機(jī)端部線棒排列并不均勻，部分相鄰線棒間隙很小甚至已經(jīng)接觸，極容易產(chǎn)生摩擦或輕微游離放電現(xiàn)象。

5.0電機(jī)端部線棒磨損解決方案

電機(jī)“黃粉”產(chǎn)生的根本原因是電機(jī)線棒發(fā)生磨損所致。經(jīng)綜合分析，認(rèn)為通過(guò)在端部磨損線棒之間填充適形材料滌綸氈，并以環(huán)氧固定，不僅可以提高線棒表面起暈電壓，降低場(chǎng)強(qiáng)老化作用，還可以防止線棒之間的受力摩擦，并能起到絕緣、加固的作用。具體處理工藝流程如下：

（1）電機(jī)解體后對(duì)產(chǎn)生“黃粉”的磨損部位進(jìn)行查找，并對(duì)其進(jìn)行清理，去除粉末，保證表面光潔。

（2）調(diào)制環(huán)氧，將適形材料根據(jù)線棒縫隙大小剪成合適的形狀和大小，浸入調(diào)好的環(huán)氧中。

（3）用浸過(guò)環(huán)氧的適形材料填充線棒之間的磨損部位。

（4）去除多余填充材料，保證填充后不能高出定子鐵芯內(nèi)徑，以防止固化后刮擦轉(zhuǎn)子。

（5）填充材料周?chē)磕ōh(huán)氧，環(huán)氧填充后應(yīng)盡量平整，刮走多余環(huán)氧，不應(yīng)有流淌現(xiàn)象。

（6）如線棒間空隙允許，選用合適直徑的滌玻繩進(jìn)行綁扎固定，。

（7）環(huán)氧固化后，對(duì)突出部分或毛刺進(jìn)行打磨，修理平整、清理干凈后涂絕緣漆，并干燥。

端部線棒磨損處理結(jié)束，進(jìn)行相關(guān)絕緣測(cè)試，合格后電機(jī)回裝，并監(jiān)測(cè)電機(jī)運(yùn)行時(shí)各電氣參數(shù)。

6.0 實(shí)施效果

通過(guò)對(duì)故障電機(jī)線圈磨損故障部位，填充適形絕緣材料并采取環(huán)氧加固的方式進(jìn)行處理，處理后絕緣測(cè)試合格，電機(jī)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行振動(dòng)、電流、聲音等各參數(shù)正常，充分證明在繞組端部線棒間隙內(nèi)加墊一層適形材料，是解決端部絕緣磨損故障的有效改進(jìn)措施。

參考文獻(xiàn)：

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