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(福建福清核電有限公司，福建福清 350318)

核電站水泵電機定子繞組擊穿原因分析

劉杰，鄭勇

(福建福清核電有限公司，福建福清 350318)

針對某核電站重要廠用水泵電機定子交流耐壓試驗過程中發(fā)生的繞組擊穿故障，通過電機解體后耐壓擊穿方法確定了定子繞組擊穿點，然后使用全面質量管理工具特性因果圖，確定引發(fā)定子繞組擊穿的根本原因，并提出了核電站電機質量管控建議。

水泵電機；定子繞組；擊穿；特性因果圖

0 引言

核電站重要廠用水泵屬于核電站重要的核輔助安全系統(tǒng)，負責將設備冷卻水的熱量傳輸?shù)胶Ｋ?，作為核島最終熱阱[1]。重要廠用水泵配套電機(以下簡稱“SEC電機”)作為動力驅動，設備質量至關重要。某核電站SEC電機型號為HYL 630-6，額定功率為500kW，額定轉速為985r/min；根據(jù)電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準進行了交流耐壓試驗，電機的中性點拆開、引出后，測量完電機各相繞組的絕緣電阻、吸收比及直流電阻后開始進行定子繞組交流耐壓試驗；交流耐壓試驗前將電機外殼與接地線連接，從U相繞組開始，將V、W相短接后接地，對U相繞組施加電壓上升至10.9kV并開始計時，當耐壓時間持續(xù)到30s時，電機發(fā)生擊穿放電，電壓降至0，然后測量U相繞組絕緣為零，初步判斷U相擊穿。

由于SEC電機為新采購的設備，排除電機繞組絕緣老化導致繞組擊穿的可能性，初步判斷設備的自身缺陷，即主絕緣受損導致了繞組發(fā)生擊穿?，F(xiàn)場抽出SEC電機轉子，對定子的端部及鐵心表面進行了詳細檢查，具體情況如下。

2 SEC電機繞組擊穿位置確定

根據(jù)現(xiàn)場試驗SEC電機擊穿情況及返廠測得的各相絕緣電阻值， U相絕緣電阻值為0， V相與W相絕緣電阻值大于2500MΩ，確定擊穿點存在于U相定子線圈中。

SEC電機定子繞組槽數(shù)為72，每相繞組槽數(shù)為24，通過對U相繞組依次分半進行絕緣檢測，即將U相繞組的24根線圈均分兩半測絕緣，將絕緣值為0的一半繞組再繼續(xù)分半測絕緣，逐步縮小查找范圍，直至檢測到第16槽線棒絕緣電阻值為0。

為了進一步確認擊穿點的具體位置，對 16 槽的定子線棒從0開始逐漸加上交流電壓，當電壓升到500V時，在電機的非軸伸端處聽到“啪”的一聲并出現(xiàn)放電現(xiàn)象，隨后仔細查看放電處線棒的情況。經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)擊穿點位置為線槽的上層線棒距離鐵心槽外約5cm處。取出線棒測得擊穿點的直徑約為0.8mm。線棒的最外防護層、中間7、8層云母帶、電磁線表面的玻璃絲及薄膜等各類絕緣結構均已被擊穿。對被擊穿的線圈進行拆出并剖開后認真檢查，擊穿點位置位于兩列并繞繞組內側立面處如圖1所示。

圖1 SEC電機定子線圈繞組擊穿故障圖片

3 全面質量管理方法查找繞組擊穿原因

3.1 全面質量管理方法

全面質量管理(Total Quality Management，TQM)起源于美國，是以質量為中心，組織全員參與為基礎的質量管理形式，是一種以顧客的要求和期望為驅動的管理哲學，其目的在于長期獲得顧客滿意、組織成員和社會的利益[2]。特性因素圖是全面質量管理的一種常用工具，也是一種發(fā)現(xiàn)問題“根本原因”的方法，通常從人、機器、原材料、加工方法和工作環(huán)境等五個大方面進行分析，查找根本原因。全面質量管理方法在航天、鐵路、航運等行業(yè)設備質量控制方面均得到了良好的應用實踐[3～4]。

針對SEC電機繞組擊穿故障，結合五個影響產(chǎn)品質量的因素“人、機、料、法、環(huán)”制定影響質量特性因素；然后逐項排查，確定根本原因，如圖2所示。

圖2 SEC電機繞組擊穿故障原因查找特性因果圖

3.2 故障原因排查

SEC電機繞組故障擊穿發(fā)生后，首先核查試驗操作人員資質。經(jīng)檢查試驗操作人員資質合格，具備電機試驗操作資格，同時試驗操作人員業(yè)務能力過硬。交流耐壓試驗溫濕度計、兆歐表、直流電阻測試儀等工具標定處于有效期。試驗過程中的環(huán)境溫度為25℃、濕度為68%RH，滿足標準要求；SEC電機儲存條件符合要求。根據(jù)制造廠生產(chǎn)記錄，發(fā)生繞組擊穿的SEC電機工作號為13BH-4048-6，追溯SEC電機繞線、漲整形、壓型、包絕緣、下線、接線、浸漆等繞組制造工序操作記錄及抽檢試驗結果，各項工藝參數(shù)符合要求?；九懦齋EC繞組擊穿故障原因來自試驗人員、試驗工器具、制造工藝、試驗方法后，SEC電機繞組擊穿故障原因重點鎖定原材料。

3.3 原材料排查確定根本原因

結合上述分析，重點從電磁線、云母帶及絕緣漆等方面尋查SEC電機繞組擊穿根本原因。該批SEC電機訂貨數(shù)量共計8臺，重點檢查SEC電機電磁線、云母帶、絕緣漆等原材料檢驗記錄，發(fā)現(xiàn)工作號為13BH-4084-2電機使用的電磁線曾出現(xiàn)了表面玻璃絲開裂、脫落現(xiàn)象。經(jīng)調查，是操作人員溝通失誤，最終造成已制造完成的4臺重要廠用水泵電機所用電磁線存在質量隱患的情況下出廠，其中，包括13BH-0484-6 SEC電機。

SEC電機電磁線采用單玻璃絲包雙層聚酰亞胺薄膜繞包銅扁線，型號規(guī)格為SBMB-40/155 2Y1N，調查階段目測發(fā)現(xiàn)電磁線盤具上下內側板未做防護，與盤具內側板接觸的電磁線玻璃絲開裂、脫落情況，對上述開裂、脫落的電磁線進行了取樣分析，然后分別進行耐壓試驗，試驗結果詳見表1。

表1 SEC電機電磁線樣本檢測項目表

從表1樣本抽樣耐壓試驗結果分析，由于原材料電磁線保存措施不當導致絕緣層受到了破壞，由這些電磁線制成的電機繞組產(chǎn)生了絕緣薄弱點。隨著電機在制造過程中經(jīng)過了下線、接線及出廠前的多次耐壓試驗，而每次的耐壓試驗對電機繞組絕緣產(chǎn)生累積損傷。耐壓過程中電機的出槽口位置電場比較集中且強度高，施加高壓時承受的電應力也相應較高，電場強度達到線圈絕緣所能承受的極限時，最終發(fā)生了擊穿現(xiàn)象，SEC電機定子繞組絕緣擊穿點位于出槽口位置也驗證了上述結論。

4 結語

某核電站SEC電機定子繞組擊穿分析過程中，通過全面質量管理工具特性因果圖確定了原材料質量隱患是造成定子繞組擊穿的根本原因。SEC電機屬于核級電機范疇，制造過程質量控制至關重要，電機制造廠須結合全面質量管理要求，加強線圈電磁線原材料質量管理，規(guī)范管理程序，增加電磁線項目外觀檢查、絕緣厚度測量、線徑尺寸復檢等入廠檢驗項目。

核電站設備采購管理人員，在設備生產(chǎn)制造監(jiān)督過程中，須重點加強生產(chǎn)原材料的監(jiān)察力度，同時使用全面質量管理工具檢查設備制造廠各環(huán)節(jié)存在的質量隱患。針對重點設備，進一步推行全面質量管理的，為開展PDCA 循環(huán)方式QC 小組活動，奠定堅實的質量基礎。

[1] 廣東核電培訓中心.900MW壓水堆核電站系統(tǒng)與設備[M].北京：原子能出版社，2005.

[2] 石強，朱仕朋.全面質量管理實操手冊[M].北京：中國電力出版社，2014.4.

[3] 馬懷琴.淺談全面質量管理在船舶設備資料管理中應用[J].科技創(chuàng)新與應用，2012(8)：317.

[4] 張月紅.淺析全面質量管理在航天制造企業(yè)中的應用[J].新技術新工藝，2013(1)：110-112.

BreakdownCauseAnalysisonWaterPumpMotorStatorWindingsofNuclearPowerStation

LiuJieandZhengYong

(Fujian Fuqing Nuclear Power Co.,Ltd.,Fuqing 350318, China)

Regarding windings breakdown fault in the AC withstand voltage test of a factory water pump motor of a nuclear power station, the breakdown point of stator windings was found out by withstand voltage breakdown method after motor disassembly. And then, the characteristics causality diagram of total quality management tool was used to determine root breakdown cause of stator windings, and the quality management and control suggestions of key motor in nuclear power station were proposed.

Essential factory water pump motor；ator windings breakdown；otal quality management；haracteristics causality diagram

10.3969/J.ISSN.1008-7281.2017.05.013

TM307+.1

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1008-7281(2017)05-0040-003

劉杰男1981年生；畢業(yè)于華橋大學電工理論與新技術專業(yè)，現(xiàn)從事核電廠電氣儀控類設備采購管理工作.

2017-05-06