梅 峰 徐文佳 張芳勛

(寶武智維武漢分公司 湖北 武漢：430080)

在日常維修工作中，經(jīng)常會(huì)有繞線型異步電機(jī)因轉(zhuǎn)子絕緣低而離線檢修。繞線型異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組端部通過(guò)集電環(huán)接到啟動(dòng)控制設(shè)備，因碳刷與集電環(huán)摩擦產(chǎn)生碳粉并四處散落，容易造成轉(zhuǎn)子絕緣低，嚴(yán)重影響到產(chǎn)線正常運(yùn)行。通過(guò)不斷的摸索，筆者形成了一套完善的處理方法，可以有效解決繞線型轉(zhuǎn)子絕緣低的問題。

1 故障現(xiàn)象

以武鋼有限某煉鋼廠340kW吊車副卷電機(jī)為例,該電機(jī)型號(hào)為RSK400M6,定子380V/601A,轉(zhuǎn)子404V/444A，主要用于吊運(yùn)鐵水罐，重載啟動(dòng)頻繁?，F(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣，金屬粉塵非常多，環(huán)境溫度較高，電機(jī)的安全運(yùn)行面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

2019年4月，該電機(jī)因絕緣低離線回廠檢修。分解后初步檢查其轉(zhuǎn)子絕緣只有0.5MΩ，按正常工序進(jìn)行吹灰—清洗—干燥后，絕緣上升到10MΩ，達(dá)不到企業(yè)出廠標(biāo)準(zhǔn)。

2 原因分析

根據(jù)多年的工作經(jīng)驗(yàn)，在排除電擊穿等異常情況后，導(dǎo)致繞線型電機(jī)轉(zhuǎn)子絕緣低原因一般有以下方面：

(1)繞組受潮。繞組受潮后絕緣性能受空氣濕度影響變大，查閱文獻(xiàn)[1]了解到其相關(guān)性如圖1所示。如果對(duì)電機(jī)進(jìn)行烘干，絕緣電阻提升會(huì)很快。

圖1 電機(jī)受潮后絕緣電阻的變化示意圖

(2)絕緣污染或受損。表現(xiàn)為絕緣電阻低，但烘干后電阻值變化不明顯。隨著時(shí)間增加，絕緣電阻越來(lái)越低，如下圖2所示[1]。這種情況下，只有分段查找，找到故障點(diǎn)，清除導(dǎo)電粉塵或修復(fù)破損部分,絕緣電阻值方可提升。

圖2 電機(jī)絕緣污染或受損后絕緣電阻的變化示意圖

(3)電機(jī)繞組老化。主要出現(xiàn)在電機(jī)使用年限較長(zhǎng)或使用環(huán)境存在高溫、高濕、強(qiáng)電磁作用力(如使用了變頻器)等多因素綜合作用的場(chǎng)合,表現(xiàn)多為繞組絕緣表層有剝落、過(guò)熱、碳化、脆裂等痕跡。

電機(jī)絕緣情況異常可能是上述一種或幾種因素的共同作用。針對(duì)340kW副卷電機(jī)，解體抽芯后發(fā)現(xiàn)：

(1)定子繞組兩端均有很厚的灰塵，轉(zhuǎn)子無(wú)緯帶表面因灰塵旋轉(zhuǎn)摩擦而出現(xiàn)部分拉絲；

(2)非負(fù)荷側(cè)集電環(huán)底部機(jī)殼有亮閃閃的金屬粉塵，有碳刷灰積存現(xiàn)象；

(3)非負(fù)荷側(cè)軸承嚴(yán)重漏油，油污混合著導(dǎo)電粉末在繞組表面堆積。

據(jù)此，初步推測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子故障主要原因?yàn)榻^緣污染受損。此外，轉(zhuǎn)子引出線與金屬擋灰板空隙處也可能存在因受機(jī)械損傷或化學(xué)腐蝕等因素導(dǎo)致繞組絕緣不良的情況。

3 處理方法

3.1 處理絕緣污染

針對(duì)絕緣污染情況，重點(diǎn)在于找到被污染部位進(jìn)行針對(duì)性處理。因轉(zhuǎn)子繞組本體至集電環(huán)處又可細(xì)分為幾個(gè)部分，不能簡(jiǎn)單地一洗了之。本次修理的電機(jī)重點(diǎn)需關(guān)注轉(zhuǎn)子集電環(huán)、繞組槽口、繞組端箍(聚酯“F”級(jí)無(wú)緯帶覆蓋的部分)。具體處理步驟如下：

(1)斷開集電環(huán)與轉(zhuǎn)子繞組連線。若是集電環(huán)絕緣低，大多數(shù)是因?yàn)榧姯h(huán)長(zhǎng)時(shí)間未保養(yǎng)，碳粉、油脂等吸附在集電環(huán)上?？上葘⒓姯h(huán)表面及兩側(cè)吹干凈，打磨集電環(huán)見本色。注意對(duì)集電環(huán)絕緣襯、引線槽及環(huán)與環(huán)之間絕緣層著重清理[2]，如圖3所示。必要時(shí)可將集電環(huán)保護(hù)性拆除下來(lái)，用無(wú)水清洗劑仔細(xì)清洗。

圖3 集電環(huán)結(jié)構(gòu)圖

(2)檢查繞組。若是繞組本身絕緣低，暫不用打開無(wú)緯帶(見圖4)?？上扔孟鹌ゅN敲打無(wú)緯帶各處，重點(diǎn)敲打靠近集電環(huán)側(cè)。敲擊能將堆積在無(wú)緯帶下面的粉塵灰垢震動(dòng)，再配合潔凈的壓縮空氣/氮?dú)獯蹈蓛?，可有效提升轉(zhuǎn)子絕緣。

圖4 繞組端箍示意圖

(3)檢查處理繞組槽口。若此處絕緣受污染，可用清洗機(jī)每槽仔細(xì)沖洗，必要時(shí)每槽來(lái)回刷洗槽口磁鐵、轉(zhuǎn)子繞組出槽口處絕緣，用高壓水配合清洗劑做強(qiáng)力清潔。對(duì)于直徑不超過(guò)1米的轉(zhuǎn)子，可將轉(zhuǎn)子整體置入超聲波清洗機(jī)內(nèi)清洗，效果更佳。

經(jīng)上述操作處理后，轉(zhuǎn)子絕緣升到了30MΩ，符合國(guó)標(biāo)出廠前試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。但出于穩(wěn)妥，我們繼續(xù)排查，進(jìn)行了如下處理：

拆下繞組端部無(wú)緯帶，用橡皮錘敲打繞組端部各處，之后把轉(zhuǎn)子豎起，集電環(huán)處朝下，將繞組端部整體泡入無(wú)水清洗劑中浸泡，同時(shí)通壓縮空氣形成泡狀，經(jīng)24小時(shí)連續(xù)浸泡并干燥后絕緣恢復(fù)正常，用500V低壓搖表測(cè)試對(duì)地絕緣為500MΩ。

3.2 處理絕緣受損

在進(jìn)行上述處理工序時(shí)，發(fā)現(xiàn)繞組引線過(guò)金屬擋灰板入孔處絕緣套管有破損，對(duì)電機(jī)以后正常運(yùn)行造成極大隱患。導(dǎo)致絕緣受損的主要原因是由于轉(zhuǎn)子引出線固定不牢固，轉(zhuǎn)子頻繁正反轉(zhuǎn)運(yùn)行，繞組引出線在強(qiáng)大的離心力作用下發(fā)生松動(dòng)，松動(dòng)的引出線與擋灰板來(lái)回碰撞摩擦，造成金屬擋灰板入孔部位引出線絕緣受損，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生引出線與擋灰板放炮，燒毀電機(jī)。處理步驟如下：

(1)首先斷開引出線與轉(zhuǎn)軸綁扎帶(見圖5)，若擋灰板上有絕緣套(見圖6)，可先用清洗劑將絕緣套徹底清洗干凈，絕緣套應(yīng)完整、無(wú)磨損，再將引出線受損處的絕緣層全部剝除，用醇酸玻璃漆布帶將引出線半疊包2層，并半疊包一層無(wú)堿玻璃絲帶，再用聚酯“F”級(jí)無(wú)緯帶將引出線與轉(zhuǎn)軸綁扎牢固，一并上刷絕緣漆干燥即可[3]。

圖5 引出線綁扎帶示意圖

圖6 擋灰板上有絕緣套示意圖

(2)若擋灰板上無(wú)絕緣套(見圖7)，可將引出線受損部位的絕緣層全部剝除，用醇酸玻璃漆布帶將引線半疊包2～4層，半疊包一層無(wú)堿玻璃絲帶；然后將引出線在擋灰板的入孔部位用3～5mm厚的羊毛毯包纏墊好塞緊，用聚酯“F”級(jí)無(wú)緯帶將引出線與轉(zhuǎn)軸綁扎牢固，一并刷上絕緣漆干燥。

圖7 擋灰板無(wú)絕緣套示意圖

3.3 針對(duì)繞組絕緣老化的情況

檢修時(shí)還會(huì)遇到不少電機(jī)繞組老化現(xiàn)象,具體處理工藝方法及注意事項(xiàng)如下：

(1)剝除轉(zhuǎn)子并頭套部位碳化的表層絕緣(見圖8)，對(duì)轉(zhuǎn)子并頭套絕緣進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。可用醇酸玻璃漆布帶半疊包不少于2層，確保包扎整齊，方向一致。

圖8 轉(zhuǎn)子并頭套示意圖

(2)線頭根部彎角處,整個(gè)端部一周用云母粉調(diào)和JF1040絕緣漆做成泥糊狀封堵嚴(yán)實(shí)，要求繞組表面平整無(wú)空洞，并頭套絕緣包扎嚴(yán)實(shí)緊湊。然后打無(wú)緯帶整體干燥。

(3)整體浸JF1040漆烘干。利用絕緣漆流動(dòng)性好附著力的特性,補(bǔ)強(qiáng)繞組絕緣缺陷,提高繞組槽部、端部絕緣強(qiáng)度，延長(zhǎng)電機(jī)使用年限。

4 實(shí)施效果

通過(guò)采取適當(dāng)?shù)臋z修方法、選用合理的絕緣材料處理后，逐一消除了繞組絕緣低的現(xiàn)象，并消除了可能發(fā)生的接地隱患。試驗(yàn)結(jié)果表明340kW吊車副卷電機(jī)轉(zhuǎn)子各項(xiàng)參數(shù)符合電機(jī)出廠標(biāo)準(zhǔn)，電機(jī)上線運(yùn)行半年后絕緣性能穩(wěn)定可靠，未再次發(fā)生絕緣低的故障。多次實(shí)踐檢驗(yàn)證明，這種大功率繞線型轉(zhuǎn)子絕緣修復(fù)方法行之有效，可以大幅度降低同類型繞線型轉(zhuǎn)子絕緣低的問題。