高壓電機定子線圈真空浸漆的破壓故障分析

段 衡， 蔡彩華， 梁正仁

(西安泰富西瑪電機有限公司，陜西 西安 710032)

0 引 言

線圈是電機的核心部件，是產生磁場的主要媒介。線圈的真空壓力浸漆工藝應用是現代大中型高壓電機的主要趨勢，該方法具有占用空間少、效率高、可靠性高、節約材料等優點，可有效提高高壓電機的質量及運行可靠性。

隨著現代電機工藝及其絕緣材料的發展，高壓電機定子線圈主要采用熱壓成型工藝。絕緣線圈的繞制有兩種: 一是人工包制，這種方法易受外界因素影響，比如工人對技能的嫻熟程度、心情、勞動強度等都會影響線圈的質量；二是用數控包帶機進行繞制，這種方法可有效避免外界因素的影響，使線圈上的絕緣更均勻，提高了線圈質量。但這兩種方法繞制的絕緣線圈在經過真空壓力浸漆以后，線圈的絕緣層都會出現不同的折皺紋，這種折皺是導致線圈破壓的直接原因。

在過去很長時間里，定子線圈的對地破壓現象時有發生。出現這個現象以后很多企業沒有進行深層次的解剖和分析，很多時候錯把問題歸咎于操作不當，對企業和個人造成不同程度的損失，造成的后果非常嚴重，甚至會導致整臺電機報廢。

1 定子線圈破壓的故障分析及原因

1.1 線圈破壓故障分析

針對這種偶爾出現的對地故障現象，把受損的故障線圈從槽內取出后，進行了有效的分析和研究。經過對出現對地故障的定子線圈的抽樣解剖和分析觀察，發現在絕緣層中出現了折皺紋，使線圈絕緣體中出現了空虛夾層，容易引發高壓電流順著絕緣層中的皺紋夾層放電到其他的絕緣薄弱點，將線圈絕緣體擊穿而產生破壓。從對地故障發生的實物圖片上，可清晰地看到引起定子線圈故障的原因。圖1是發生對地破壓以后的故障線圈，從中可清晰地看到定子線圈在發生對地破壓以后，電流沿著折皺紋延伸到線圈絕緣的薄弱點直接擊穿云母絕緣，形成對地破壓。

圖1 定子線圈發生破壓故障后的解剖圖

1.2 定子線圈的絕緣包扎分析

為了準確找到產生這種折皺紋的原因，對高壓定子線圈的絕緣包扎過程進行了仔細觀察和研究。

首先，線圈絕緣包扎有采用手工操作包帶機和數控自動包帶機(機械手)兩種方法。采用手工絕緣包帶機時，由于操作者的個人技術素質、工作情緒、包帶機的包帶速度和云母帶的張力調整力度不同等原因，很容易發生這種折皺紋。數控自動包帶機由于不受外在環境的影響，包扎出來的線圈均勻平整。但浸漆后將線圈從定子鐵心中取出后發現，同樣存在這種折皺紋現象。如圖2中所示，用數控包帶機包好絕緣的線圈經過真空壓力浸漆以后，線圈A面的上部出現折皺紋。

圖2 絕緣線圈A面

從線圈B面發現，同樣一個線圈的折皺紋卻出現在下方，如圖3所示。

圖3 絕緣線圈B面

1.3 折皺紋形成原因的分析

從圖2、圖3可看出，A面的折皺紋在線圈的上端出現，B面的折皺紋在線圈的下端出現，出現這種現象的原因與云母帶包扎線圈時的運行方向有關。分析可知，隨著包扎厚度的增加，每包扎線圈一次，包扎線圈一周的時間和云母帶的長度都相應的增加，但包帶機的包帶速度并沒有改變，并且現有的包帶機的張力調節一般依靠固定彈簧進行控制，無法真正滿足包扎時的恒張力要求。這就使得線圈越包越緊，開始包的云母帶就比后面包的云母帶松。不過在浸漆前由于云母帶比較軟，折皺在里層，折皺紋表現不明顯。但線圈在真空罐里抽真空、泄壓、浸漆、加壓、烘干固化后，就很明顯可看到折皺紋現象。

1.4 線圈絕緣材料的分析

對包扎線圈的材料(云母帶)也進行了分析，隨著包扎線圈的進行，云母帶受的張力也越來越大。受力大小的不同也對線圈材料產生一定的影響。將云母帶拉緊以后，隨著包帶機的張力逐漸增大，云母帶的塑形變形也越大。這也是產生線圈折皺紋的主要原因。

最后，在定子線圈嵌線工序中，根據現場操作工的反映，定子線圈有的很容易嵌入定子鐵心槽內，而有的很難嵌入定子鐵心槽內。對這兩種線圈進行了跟蹤和研究，取樣解剖后發現: 很容易嵌入槽內的線圈在浸漆后，折皺紋非常明顯；較難嵌入槽內的線圈在浸漆后，折皺紋很微小。

2 結 果

發生這種折皺紋現象后，跟蹤半年進行了多方面的分析。這種折皺紋在目前技術水平條件下很難消除，但折皺紋的大小可人為控制。可通過嚴格控制線圈寬度方向與鐵心槽之間的貼合程度，提高定子線圈嵌入定子鐵心槽內的槽滿率，減少線圈包扎過程中直線部分的不合格率(薄厚不均)。另外，要求操作者根據包扎絕緣時的狀況，及時調節云母帶的張力，減少這種折皺紋現象的發生。

實施嚴格的操作規程后，因折皺紋現象引起對地破壓的概率很低。

3 結 語

(1) 包扎線圈的絕緣材料云母帶的質量很關鍵，只有云母帶的質量保持穩定，才能確保包帶機在恒定的速度下包出來的線圈折皺紋現象減少。

(2) 嚴格控制線圈與槽之間的貼合程度，使定子線圈不受真空壓力浸漆造成的絕緣材料的變形影響，線圈的對地破壓現象一般很少出現。

(3) 線圈的制造過程中應該加強質量管理，嚴格遵守操作規程，及時做好工藝記錄，例如云母帶的包扎、真空壓力浸漆的溫度控制等。

(4) 事實上要完全消除產生定子線圈破壓故障的因素是不可能的，只有嚴格執行操作規程才能盡可能地避免折皺紋現象的發生，降低對地破壓的概率。

【參考文獻】

[1] 郁鴻發.高壓電機定子線圈絕緣發空的預防和認識[J].絕緣材料通訊,1997(4): 15-18.

[2] 金續曾.電機繞組修理手冊[M].北京: 中國水利水電出版社，2001.