于成龍

摘 要：針對(duì)國(guó)有大、中型高壓電動(dòng)機(jī)的繞組絕緣損壞多發(fā)故障，從制造質(zhì)量和運(yùn)行環(huán)境方面進(jìn)行了原因分析，并介紹了電動(dòng)機(jī)的故障分類(lèi)。

關(guān)鍵詞：高壓電動(dòng)機(jī)；繞組；絕緣劣化；擊穿

高壓電動(dòng)機(jī)由于運(yùn)行電壓較高，因此在絕緣結(jié)構(gòu)及線圈制造方面，要求都比較高.檢修工藝一般都比較復(fù)雜。為了解決高壓電動(dòng)機(jī)的快速檢修問(wèn)題，使用戶有可能自行修復(fù)損壞的電機(jī)定子.我們?cè)鴮?duì)遼寧清河發(fā)電廠兩臺(tái)6000伏級(jí)TSQ148-6310瓩電動(dòng)機(jī)，進(jìn)行了常規(guī)和快速檢修兩種工藝方案的對(duì)比試驗(yàn)。結(jié)果表明：用快速檢修工藝線圈包絕緣后不熱壓直接下線，利用熱收縮帶自緊，制成的線圈整體性好，與線槽接觸緊密，端部規(guī)矩整齊，通風(fēng)間隙大，工藝簡(jiǎn)單省工，還容易掌握。

1 目前大型高壓電機(jī)軸承存在的問(wèn)題

目前我國(guó)的大型高壓電機(jī)，大部分是采用的分離式滑動(dòng)軸承，軸承的故障一般較少，其軸瓦漏油的問(wèn)題對(duì)電機(jī)的影響也不大。而部分大型高壓電機(jī)和中型電機(jī)的結(jié)構(gòu)是“端蓋式滑動(dòng)軸承”和“端蓋式滾動(dòng)軸承”，這部分電機(jī)的軸承則存在著很多問(wèn)題：

1、端蓋式滑動(dòng)軸承：此類(lèi)電動(dòng)機(jī)普遍存在轉(zhuǎn)子的軸向串動(dòng)大、軸瓦發(fā)熱和漏油的現(xiàn)象。因?yàn)槁┯投斐蓪?duì)電機(jī)繞組的腐蝕，使電機(jī)內(nèi)部油灰過(guò)多電機(jī)溫度過(guò)高。另外，滑動(dòng)軸承比滾動(dòng)軸承的檢修也復(fù)雜很多。

2、電動(dòng)機(jī)的一般結(jié)構(gòu)：我國(guó)所生產(chǎn)的箱式電動(dòng)機(jī)有一部分軸承故障發(fā)生較多，經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn)其主要的問(wèn)題是：在軸承的外側(cè)裝有一個(gè)距軸承間隙很小的擋油盤(pán)。這樣即不利于軸承的散熱和潤(rùn)滑脂的循環(huán)，又增加檢修工作的難度和費(fèi)用，并且在擋油盤(pán)內(nèi)孔與軸的配合松動(dòng)后，產(chǎn)生異音或從軸上脫出，造成嚴(yán)重的故障。

3、雙軸承式電機(jī)：部分箱式高壓電動(dòng)機(jī)，負(fù)荷側(cè)采用了雙軸承的結(jié)構(gòu)。這類(lèi)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)給檢修工作帶來(lái)了較大的難度，在電機(jī)的檢修時(shí)，軸承無(wú)法清洗、檢查而必須進(jìn)行更換，造成檢修費(fèi)用的增加。另外此種結(jié)構(gòu)的電機(jī)，軸承運(yùn)行中的溫度都比較高，使用壽命偏低。

4、軸承的類(lèi)型：我國(guó)大部分電機(jī)負(fù)側(cè)的軸承為“圓柱形滾子軸承”，空側(cè)為“向心推力球軸承”，在電機(jī)的運(yùn)行中，轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度的變化由負(fù)側(cè)調(diào)整。此時(shí)如果電機(jī)與機(jī)械的聯(lián)軸器為“彈性聯(lián)軸器”時(shí)，對(duì)電機(jī)和機(jī)械均無(wú)大的影響，而如果是“剛性聯(lián)軸器”則發(fā)生電機(jī)或機(jī)械的振動(dòng)，甚至造成軸承的損壞。

5、軸承的承載與允許轉(zhuǎn)速：我國(guó)電機(jī)的軸承，一般負(fù)側(cè)大多是選用“中型滾子軸承”。該軸承的承載能力是大大超過(guò)了計(jì)算值，但軸承的允許轉(zhuǎn)速則與電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速相差很少甚至不夠，所以這也是軸承發(fā)熱、損壞頻繁的一個(gè)重要原因。

6、軸承附件的設(shè)計(jì)：目前我國(guó)電機(jī)的軸承附件大多是：軸承套和內(nèi)、外油蓋式的結(jié)構(gòu)。此種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是密封差。灰塵進(jìn)入到軸承內(nèi)部，加速軸承的磨損而損壞，并且大部分的軸承結(jié)構(gòu)因?yàn)橛褪疫^(guò)小和擋油盤(pán)的存在而造成軸承發(fā)熱嚴(yán)重。

2 大型電動(dòng)機(jī)常見(jiàn)的故障分類(lèi)

電動(dòng)機(jī)的故障可分為電氣故障和機(jī)械故障。機(jī)械方面的故障主要是振動(dòng)、軸承過(guò)熱、轉(zhuǎn)子掃膛、運(yùn)轉(zhuǎn)聲音異常等；電氣方面則主要是電動(dòng)機(jī)繞組接地、短路、開(kāi)路、接觸不良、鼠籠斷條等故障。對(duì)化工企業(yè)68臺(tái)次高壓電動(dòng)機(jī)的故障情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，其中，絕緣故障42臺(tái)次，接線及接觸不良引發(fā)故障9臺(tái)次，軸承故障8臺(tái)次，轉(zhuǎn)子斷籠5臺(tái)次，其它故障4臺(tái)次，分別占統(tǒng)計(jì)故障數(shù)的61.8%、13.2%、11.8%、7.3%和5.9%?？梢钥闯?，絕緣損壞是化工企業(yè)高壓電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)概率最高的多發(fā)故障。

3 絕緣故障原因分析

高壓電動(dòng)機(jī)繞組絕緣故障，受絕緣材料性能，制造工藝控制，運(yùn)行安裝環(huán)境及電、熱、化學(xué)等綜合因素影響，發(fā)生的原因比較復(fù)雜，下面結(jié)合實(shí)例分析探討。

1、電化學(xué)擊穿

某廠造氣車(chē)間的兩臺(tái)故障電機(jī)，解體檢查，1臺(tái)定子繞組三處絕緣擊穿，1臺(tái)四處絕緣擊穿，均是點(diǎn)蝕損傷絕緣引起“爬電”，出現(xiàn)燒痕、裂縫、導(dǎo)電通道，且故障點(diǎn)均出現(xiàn)在電動(dòng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口端部且有向鐵心方向移動(dòng)趨勢(shì)。對(duì)此，我們從電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)、運(yùn)行環(huán)境、操作方式等方面分析原因，初步認(rèn)定該電動(dòng)機(jī)系由于選型不合理，運(yùn)行環(huán)境惡劣導(dǎo)致電化學(xué)擊穿。

運(yùn)行環(huán)境惡劣引起電化學(xué)擊穿是絕緣損壞的主要原因?？諝庵写嬖诘乃?、堿性腐蝕氣體長(zhǎng)期侵蝕絕緣材料表面，在空氣濕度較大時(shí)，加速絕緣材料性能的惡化，有機(jī)絕緣材料在電、熱、化學(xué)等因素的綜合作用下，很容易引起損傷最終導(dǎo)致?lián)舸?/p>

2、頻繁啟動(dòng)

高壓電動(dòng)機(jī)的頻繁啟動(dòng)直接影響其使用壽命。這是因?yàn)閱?dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)要承受大電流的沖擊，繞組要承受電動(dòng)力和熱應(yīng)力的疊加作用。由于繞組絕緣材料與銅導(dǎo)體膨脹系數(shù)不同，在啟動(dòng)時(shí)絕緣材料與導(dǎo)體之間形成很大的剪切應(yīng)力，導(dǎo)體與絕緣材料之間的固定將被破壞，絕緣將分層或撕裂以至發(fā)生絕緣擊穿。

鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)在頻繁啟動(dòng)時(shí)，還容易造成鼠籠斷條，尤其是負(fù)載啟動(dòng)電機(jī)，故障概率更高。

3、嵌線缺陷

嵌線時(shí)綁扎端部造成端部絕緣壓陷損傷，是引起高壓電動(dòng)機(jī)繞組損壞的另一個(gè)重要因素。凡被端環(huán)接觸到的部位及被綁扎繩扎緊的部位，表面絕緣都不同程度地?cái)D壓出凹陷的溝痕，致使一部分軟化的絕緣材料被擠壓到綁扎接觸面的邊緣。整體固化后，此部分絕緣顯著減薄，絕緣強(qiáng)度降低。

4、端部手包絕緣質(zhì)量不良

端部手包絕緣質(zhì)量不良造成端部相間或?qū)Φ囟搪返膶?shí)例非常多。手包絕緣包層不緊，內(nèi)部有間隙，在環(huán)境濕度高時(shí)，繞組的絕緣性能明顯下降直至絕緣材料表面結(jié)露，此時(shí)絕緣表面易于引起沿面放電。其放電機(jī)理是在絕緣表面首先生成水膜，在電場(chǎng)作用下，水膜被電離并使離子沿表面移動(dòng)、匯集，造成電場(chǎng)的不均勻分布，同時(shí)降低了表面的放電電壓。這種沿表面放電實(shí)際上是一種氣體介質(zhì)放電現(xiàn)象，其電壓比單一氣體或固體中存在的擊穿電壓低得多，有時(shí)延面“爬電”距離可達(dá)數(shù)十厘米。沿面放電可能導(dǎo)致高電位之間貫穿性的擊穿閃絡(luò)，即相間短路事故。

某廠變換工段室外安裝的兩臺(tái)Y560-10、500kW電機(jī)，在暴風(fēng)雨天因電機(jī)進(jìn)水保護(hù)動(dòng)作相繼跳閘。解體檢查，發(fā)現(xiàn)電機(jī)由風(fēng)道進(jìn)水造成端部相間絕緣多處擊穿，“爬電”距離長(zhǎng)達(dá)60cm。

高壓電動(dòng)機(jī)繞組絕緣材料在電氣、機(jī)械、溫度、環(huán)境等因素綜合作用下，均實(shí)時(shí)老化。采用相應(yīng)試驗(yàn)方法，分析判斷絕緣劣化程度，實(shí)施及時(shí)必要的絕緣處理，即可延長(zhǎng)設(shè)備壽命，保障化工生產(chǎn)的連續(xù)性。

參考文獻(xiàn)

[1]劉文熙.電氣設(shè)備檢修技術(shù)[M].水利電力出版社，1985.

[2]張有權(quán).維修電工工藝學(xué)[M].成都科技大學(xué)出版社，1988.