基于高壓電機(jī)故障產(chǎn)生原因及其防范措施

　　文針對高壓電動機(jī)的故障及燒毀的原因進(jìn)行了各方面的分析,對高壓電機(jī)故障及故障性質(zhì)、現(xiàn)場采取的措施做了詳細(xì)的闡述。

　　《大電機(jī)技術(shù)》(雙月刊)創(chuàng)刊于1971年，由哈爾濱大電機(jī)研究所主辦。本刊是全國中文核心期刊，主要介紹我國大中型水電機(jī)組、火電汽輪發(fā)電機(jī)組、交直流電機(jī)、特種電機(jī)及其輔助設(shè)備等產(chǎn)品的科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)、設(shè)計(jì)制造、試驗(yàn)計(jì)算、安裝調(diào)試、監(jiān)測監(jiān)控和故障分析等專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域的內(nèi)容。發(fā)行至電力、石油、冶金、礦山、重工、化工等部門和高等院校、科研單位，覆蓋面廣，影響頗大。

　　1、高壓電動機(jī)故障的分類

　　發(fā)電廠的廠用機(jī)械,如給水泵、循環(huán)泵、凝結(jié)泵、凝升泵、引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、排粉機(jī)、磨煤機(jī)、碎煤機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、灰漿泵等都是用電動機(jī)來拖動。這些機(jī)械在極短的時間停止運(yùn)行,也足以引起發(fā)電廠出力的降低,甚至停機(jī),并有可能造成嚴(yán)重的事故。所以,當(dāng)電動機(jī)運(yùn)行中發(fā)生事故及異常現(xiàn)象時,運(yùn)行人員應(yīng)根據(jù)事故現(xiàn)象,迅速正確地判斷故障性質(zhì)及原因,采取有效措施,及時處理,防止事故擴(kuò)大(如發(fā)電廠出力降低、整個汽輪發(fā)電機(jī)組停止運(yùn)行、重大設(shè)備損壞),造成不可估量的經(jīng)濟(jì)損失。

　　電動機(jī)的故障一般可分為以下幾類:○1由于機(jī)械原因引起的絕緣損壞,如軸承磨損或軸承烏金熔化,電動機(jī)塵埃過多,劇烈振動,潤滑油落到定子繞組上而引起絕緣腐蝕、破壞,從而使絕緣擊穿造成故障;○2由于絕緣的電氣強(qiáng)度不夠而引起的絕緣擊穿。如電動機(jī)的相間短路、匝間短路、一相與外殼接地短路等故障;○3由于過負(fù)荷而造成的繞組故障。如電動機(jī)的缺相運(yùn)行、電動機(jī)的頻繁啟動和自啟動、電動機(jī)所拖動的機(jī)械負(fù)荷過重、電動機(jī)所拖動的機(jī)械損壞或轉(zhuǎn)子被卡住等,都會造成電機(jī)繞組故障。

　　2、高壓電機(jī)定子故障

　　某聯(lián)合電力有限公司“豐鎮(zhèn)發(fā)電廠”(以下簡稱豐鎮(zhèn)發(fā)電廠)的主要輔機(jī)都配備的是高壓電機(jī),電壓等級為6kV,由于電機(jī)運(yùn)行條件比較惡劣,且電機(jī)啟動頻繁,水泵漏水、漏汽和安裝在負(fù)米以下的受潮等,嚴(yán)重地威脅著高壓電動機(jī)的安全運(yùn)行。再加上電機(jī)制造質(zhì)量不良,運(yùn)行維護(hù)存在問題,管理工作差等原因,高壓電動機(jī)事故很頻繁,嚴(yán)重影響發(fā)電機(jī)的出力和電網(wǎng)的安全運(yùn)行。例如:引、送風(fēng)機(jī)雙側(cè)只要有一側(cè)故障不能運(yùn)行,就引起發(fā)電機(jī)出力下降50%。

　　2.1常見故障有以下幾種

　　○1由于啟停頻繁,啟動時間長,加上帶負(fù)荷啟動,加速定子絕緣老化,導(dǎo)致啟動過程中或運(yùn)行過程中發(fā)生絕緣損壞,燒毀電機(jī);○2電機(jī)質(zhì)量差,定子繞組端部連接線焊接不良,機(jī)械強(qiáng)度不夠,定子槽楔松,絕緣薄弱。尤其是槽口之外,經(jīng)多次啟動,發(fā)生連線斷裂,繞組端部絕緣脫落,造成電機(jī)絕緣擊穿短路或接地短路,燒損電機(jī);○3電機(jī)引線斷裂、電纜接線斷裂發(fā)生短路或接地短路放炮起火燒損電機(jī)。原因是選擇引線規(guī)格低、質(zhì)量差,運(yùn)行時間長,啟停次數(shù)多,金屬機(jī)械老化,形成接觸電阻大,絕緣變脆、發(fā)熱,導(dǎo)致電機(jī)燒損。電纜接頭多數(shù)由于檢修人員在修理過程中,操作不規(guī)范,作業(yè)不慎造成機(jī)械損傷,發(fā)展到電機(jī)故障;○4機(jī)械損壞引起電機(jī)過載燒壞,軸承損壞引起電機(jī)掃膛,造成電機(jī)燒壞;○5配電裝置檢修質(zhì)量不佳、失修引起三相不同期合閘,形成的操作過電壓,引起絕緣擊穿,燒壞電機(jī);○6電機(jī)處在多灰塵環(huán)境中,電機(jī)定、轉(zhuǎn)子之間進(jìn)粉進(jìn)灰進(jìn)物造成散熱不良、嚴(yán)重摩擦,致使溫度升高燒損電機(jī);○7電機(jī)有進(jìn)水進(jìn)汽現(xiàn)象造成絕緣下降,導(dǎo)致短路放炮燒壞電機(jī)。大部分是運(yùn)行人員沖洗地面不注意造成電機(jī)進(jìn)水或設(shè)備漏水漏汽發(fā)現(xiàn)不及時而造成電機(jī)燒損;○8電壓過低,電機(jī)啟動力矩小,轉(zhuǎn)不起來,并且連續(xù)多次啟動電機(jī),造成電機(jī)過電流燒損電機(jī);○9電機(jī)控制回路故障、元件過熱擊穿、特性不穩(wěn)定、斷線、串動失壓等造成電機(jī)損壞。

　　2.2防范措施

　　建議制造廠加強(qiáng)工藝流程管理,如繞組的繞制工序、線圈的引線頭清理打砂工序、線圈嵌線后的綁扎工藝、靜止線圈連線、焊頭前引線頭的彎折(平彎成立彎)整理工序,對中型以上的高壓電機(jī)最好采用銀焊接頭處理。運(yùn)行現(xiàn)場對新安裝和大修后的高壓電機(jī)利用機(jī)組定期小修機(jī)會做耐壓試驗(yàn)和直阻測量。

　　定子端部線圈綁扎不牢,墊木塊松動,絕緣磨損,由此而引發(fā)電動機(jī)繞組擊穿和短路,燒損電機(jī)。此故障大都發(fā)生在端部引線,主要原因是線棒成型較差,端部線型不規(guī)則,還有端部綁環(huán)太少,而且線圈與綁環(huán)靠得不緊,還有檢修工藝差,運(yùn)行中常發(fā)生墊塊脫落。

　　槽楔松動是各種電機(jī)普遍存在的問題,主要是由線圈造型差,槽內(nèi)線圈的結(jié)構(gòu)和工藝不良引起的,同時,電機(jī)運(yùn)行中槽楔松動導(dǎo)致線圈在鐵芯槽內(nèi)劇烈振動,造成對地短路,使線圈和鐵芯燒損。

　　3、高壓電機(jī)轉(zhuǎn)子故障

　　高壓籠型異步電動機(jī)常見故障有:○1轉(zhuǎn)子鼠籠條松動,斷裂和開焊;○2平衡塊及其固定螺絲在運(yùn)行中甩出將定子端部線圈損傷;○3運(yùn)行中轉(zhuǎn)子鐵芯松動,變型、凹凸不平造成掃膛和振動。其中最嚴(yán)重的是鼠籠條斷裂問題,這是發(fā)電廠長期存在的問題之一。

　　在火電廠中高壓雙鼠籠感應(yīng)電機(jī)啟動籠(又稱外籠)銅導(dǎo)條斷裂、甚至折斷,因而損壞電機(jī)的靜止線圈,直到目前仍然是最常見的故障。從生產(chǎn)實(shí)踐中我們認(rèn)識到,脫焊或斷裂的最初階段是啟動時有冒火現(xiàn)象,脫焊或斷裂端側(cè)的半開口轉(zhuǎn)子鐵芯迭片燒熔,并逐步擴(kuò)大,最終導(dǎo)致斷裂或脫焊的銅導(dǎo)條部分甩出,擦傷靜止鐵芯和線圈絕緣(甚至折斷一小股),使電動機(jī)靜止線圈嚴(yán)重?fù)p壞,還可能造成更大的事故。

　　3.1防范措施

　　○1銅導(dǎo)條在短路端環(huán)外圓堆焊連接,豐鎮(zhèn)發(fā)電廠的排粉機(jī)電機(jī)為高壓雙鼠籠電機(jī),啟動籠銅導(dǎo)條全部焊接于短路端環(huán)外圓周。堆焊質(zhì)量差,經(jīng)常出現(xiàn)脫焊或斷裂,造成定子線圈損壞事故。○2短路端孔眼形式:目前生產(chǎn)現(xiàn)場應(yīng)用的國產(chǎn)高壓雙鼠籠電機(jī)的短路端環(huán)的孔眼形式,一般常見有以下4種形式:直通孔眼式、半開口直通孔式、魚眼孔式、深沉孔式,尤以直通孔式為最多。生產(chǎn)現(xiàn)場更換的新短路端環(huán),通常采用魚眼孔式和深沉孔式兩種形式,當(dāng)銅導(dǎo)體下料長度適宜時,填充焊料的空間并不大,使用銀焊料也不多,且焊接質(zhì)量易于保證。○3銅導(dǎo)條與短路環(huán)的焊接和脫焊、斷裂情況:在所有接觸的百余臺高壓電機(jī)中所遇到的啟動籠銅導(dǎo)條脫焊與斷裂的故障事例,基本上是短路端環(huán)的孔眼為直通孔眼式。導(dǎo)體穿出短路環(huán)外側(cè)面,其銅導(dǎo)體端頭也有部分熔溶狀態(tài),焊接質(zhì)量一般良好。銅導(dǎo)體穿入端環(huán)二分之一左右,由于焊條與焊料溫度太高施焊時間長,部分焊料通過銅導(dǎo)體外圓表面與端環(huán)孔眼之間的間隙流出聚集,易出現(xiàn)銅導(dǎo)體斷裂。○4簡易查找焊接質(zhì)量的焊點(diǎn):對于啟動或運(yùn)行中經(jīng)常冒火花的高壓電動機(jī)一般說來都有啟動籠銅導(dǎo)體脫焊或斷裂現(xiàn)象發(fā)生,也容易找到脫焊或斷裂的銅導(dǎo)體故障點(diǎn)。新安裝和投入運(yùn)行后的第一、二次大修中的高壓雙鼠籠電動機(jī)全面檢查啟動籠銅導(dǎo)體工作是非常重要的。

　　3.2對轉(zhuǎn)子斷籠分析

　　○1發(fā)電廠主要輔機(jī)的電動機(jī)不少均發(fā)生過斷籠條故障,然而經(jīng)常發(fā)生斷籠的電動機(jī)大都是那些啟動載荷較重、啟動時間較長和啟動比較頻繁的電動機(jī),如磨煤機(jī)、送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)的電動機(jī);○2新投入運(yùn)行的電動機(jī)一般并不立即發(fā)生斷籠,總要經(jīng)過幾個月或幾年運(yùn)行才會發(fā)生斷籠故障;○3發(fā)生斷籠的電機(jī)籠條與短路環(huán)的連接結(jié)構(gòu)也是各式各樣的,一個廠家的和一個系列的電機(jī)有時也不一樣;有短路環(huán)只靠籠條端頭支持的懸空結(jié)構(gòu),也有短路環(huán)直接嵌裝在轉(zhuǎn)子鐵芯的壓鐵上的結(jié)構(gòu)。發(fā)生斷籠的轉(zhuǎn)子,其籠條由鐵芯伸出至短路環(huán)的距離(伸出端)長短不等,一般雙籠轉(zhuǎn)子外籠條的伸出端長約50mm～60mm;深槽轉(zhuǎn)子籠條的伸出端長約為20mm～30mm;○4籠條斷口發(fā)生的部位絕大多數(shù)在伸出端與短路連接外(籠條焊接端)。以前豐鎮(zhèn)發(fā)電廠電動機(jī)在檢修時,曾用兩半截舊籠條拼接使用,但因拼接質(zhì)量差在以后的運(yùn)行中拼接接口開裂,便表現(xiàn)為斷口移出槽內(nèi)。有的籠條原來就有氣孔、砂眼、夾皮等局部缺陷,斷口也會發(fā)生在槽內(nèi);○5籠條斷開沒有顯著的變形,沒有塑性材料被拉斷時的縮頸,斷口吻合的很嚴(yán)密,屬疲勞性斷裂。還有籠條與短路環(huán)焊接處開焊也很多,這與焊接質(zhì)量有關(guān),然而與籠條斷性質(zhì)一樣,兩者受破壞的外力來源是同一個;○6斷籠條不多時,在啟動過程中可以從定子出風(fēng)口和定轉(zhuǎn)子氣隙內(nèi)看到火花,斷籠條多的電動機(jī)啟動時間明顯加長,并伴有明顯的雜音。

　　4、結(jié)束語

　　經(jīng)過上述對高壓電機(jī)故障及故障性質(zhì)的分析,以及對現(xiàn)場所采取措施的闡述,有力地保證了高壓電動機(jī)的安全和穩(wěn)定運(yùn)行,提高了供電的可靠性。但是由于制造,檢修工藝不良,再加上在運(yùn)行中又受到漏水、漏汽、受潮、運(yùn)行管理不當(dāng)?shù)纫蛩氐挠绊?均會出現(xiàn)各種異常運(yùn)行現(xiàn)象及較嚴(yán)重的故障現(xiàn)象。因此,只有加強(qiáng)對高壓電機(jī)檢修質(zhì)量的嚴(yán)格把關(guān)和加強(qiáng)對電機(jī)全方位的運(yùn)行管理,使電機(jī)達(dá)到健康運(yùn)行狀態(tài),才能保證發(fā)電廠安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]電機(jī)工程編輯委員會.電動機(jī)修理手冊[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1992.

　　[2]許實(shí)章.電機(jī)學(xué)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1991.