談大型高壓電機的檢修與維護

于成龍

摘 要：針對國有大、中型高壓電動機的繞組絕緣損壞多發故障，從制造質量和運行環境方面進行了原因分析，并介紹了電動機的故障分類。

關鍵詞：高壓電動機；繞組；絕緣劣化；擊穿

高壓電動機由于運行電壓較高，因此在絕緣結構及線圈制造方面，要求都比較高.檢修工藝一般都比較復雜。為了解決高壓電動機的快速檢修問題，使用戶有可能自行修復損壞的電機定子.我們曾對遼寧清河發電廠兩臺6000伏級TSQ148-6310瓩電動機，進行了常規和快速檢修兩種工藝方案的對比試驗。結果表明：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，端部規矩整齊，通風間隙大，工藝簡單省工，還容易掌握。

1 目前大型高壓電機軸承存在的問題

目前我國的大型高壓電機，大部分是采用的分離式滑動軸承，軸承的故障一般較少，其軸瓦漏油的問題對電機的影響也不大。而部分大型高壓電機和中型電機的結構是“端蓋式滑動軸承”和“端蓋式滾動軸承”，這部分電機的軸承則存在著很多問題：

1、端蓋式滑動軸承：此類電動機普遍存在轉子的軸向串動大、軸瓦發熱和漏油的現象。因為漏油而造成對電機繞組的腐蝕，使電機內部油灰過多電機溫度過高。另外，滑動軸承比滾動軸承的檢修也復雜很多。

2、電動機的一般結構：我國所生產的箱式電動機有一部分軸承故障發生較多，經過分析發現其主要的問題是：在軸承的外側裝有一個距軸承間隙很小的擋油盤。這樣即不利于軸承的散熱和潤滑脂的循環，又增加檢修工作的難度和費用，并且在擋油盤內孔與軸的配合松動后，產生異音或從軸上脫出，造成嚴重的故障。

3、雙軸承式電機：部分箱式高壓電動機，負荷側采用了雙軸承的結構。這類電動機的結構給檢修工作帶來了較大的難度，在電機的檢修時，軸承無法清洗、檢查而必須進行更換，造成檢修費用的增加。另外此種結構的電機，軸承運行中的溫度都比較高，使用壽命偏低。

4、軸承的類型：我國大部分電機負側的軸承為“圓柱形滾子軸承”，空側為“向心推力球軸承”，在電機的運行中，轉子長度的變化由負側調整。此時如果電機與機械的聯軸器為“彈性聯軸器”時，對電機和機械均無大的影響，而如果是“剛性聯軸器”則發生電機或機械的振動，甚至造成軸承的損壞。

5、軸承的承載與允許轉速：我國電機的軸承，一般負側大多是選用“中型滾子軸承”。該軸承的承載能力是大大超過了計算值，但軸承的允許轉速則與電機的實際轉速相差很少甚至不夠，所以這也是軸承發熱、損壞頻繁的一個重要原因。

6、軸承附件的設計：目前我國電機的軸承附件大多是：軸承套和內、外油蓋式的結構。此種結構的優點是簡單，缺點是密封差。灰塵進入到軸承內部，加速軸承的磨損而損壞，并且大部分的軸承結構因為油室過小和擋油盤的存在而造成軸承發熱嚴重。

2 大型電動機常見的故障分類

電動機的故障可分為電氣故障和機械故障。機械方面的故障主要是振動、軸承過熱、轉子掃膛、運轉聲音異常等；電氣方面則主要是電動機繞組接地、短路、開路、接觸不良、鼠籠斷條等故障。對化工企業68臺次高壓電動機的故障情況進行了統計，其中，絕緣故障42臺次，接線及接觸不良引發故障9臺次，軸承故障8臺次，轉子斷籠5臺次，其它故障4臺次，分別占統計故障數的61.8%、13.2%、11.8%、7.3%和5.9%。可以看出，絕緣損壞是化工企業高壓電動機出現概率最高的多發故障。

3 絕緣故障原因分析

高壓電動機繞組絕緣故障，受絕緣材料性能，制造工藝控制，運行安裝環境及電、熱、化學等綜合因素影響，發生的原因比較復雜，下面結合實例分析探討。

1、電化學擊穿

某廠造氣車間的兩臺故障電機，解體檢查，1臺定子繞組三處絕緣擊穿，1臺四處絕緣擊穿，均是點蝕損傷絕緣引起“爬電”，出現燒痕、裂縫、導電通道，且故障點均出現在電動機進風口端部且有向鐵心方向移動趨勢。對此，我們從電動機結構、運行環境、操作方式等方面分析原因，初步認定該電動機系由于選型不合理，運行環境惡劣導致電化學擊穿。

運行環境惡劣引起電化學擊穿是絕緣損壞的主要原因。空氣中存在的酸、堿性腐蝕氣體長期侵蝕絕緣材料表面，在空氣濕度較大時，加速絕緣材料性能的惡化，有機絕緣材料在電、熱、化學等因素的綜合作用下，很容易引起損傷最終導致擊穿。

2、頻繁啟動

高壓電動機的頻繁啟動直接影響其使用壽命。這是因為啟動時電動機要承受大電流的沖擊，繞組要承受電動力和熱應力的疊加作用。由于繞組絕緣材料與銅導體膨脹系數不同，在啟動時絕緣材料與導體之間形成很大的剪切應力，導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生絕緣擊穿。

鼠籠式異步電動機在頻繁啟動時，還容易造成鼠籠斷條，尤其是負載啟動電機，故障概率更高。

3、嵌線缺陷

嵌線時綁扎端部造成端部絕緣壓陷損傷，是引起高壓電動機繞組損壞的另一個重要因素。凡被端環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擠壓出凹陷的溝痕，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，絕緣強度降低。

4、端部手包絕緣質量不良

端部手包絕緣質量不良造成端部相間或對地短路的實例非常多。手包絕緣包層不緊，內部有間隙，在環境濕度高時，繞組的絕緣性能明顯下降直至絕緣材料表面結露，此時絕緣表面易于引起沿面放電。其放電機理是在絕緣表面首先生成水膜，在電場作用下，水膜被電離并使離子沿表面移動、匯集，造成電場的不均勻分布，同時降低了表面的放電電壓。這種沿表面放電實際上是一種氣體介質放電現象，其電壓比單一氣體或固體中存在的擊穿電壓低得多，有時延面“爬電”距離可達數十厘米。沿面放電可能導致高電位之間貫穿性的擊穿閃絡，即相間短路事故。

某廠變換工段室外安裝的兩臺Y560-10、500kW電機，在暴風雨天因電機進水保護動作相繼跳閘。解體檢查，發現電機由風道進水造成端部相間絕緣多處擊穿，“爬電”距離長達60cm。

高壓電動機繞組絕緣材料在電氣、機械、溫度、環境等因素綜合作用下，均實時老化。采用相應試驗方法，分析判斷絕緣劣化程度，實施及時必要的絕緣處理，即可延長設備壽命，保障化工生產的連續性。

參考文獻

[1]劉文熙.電氣設備檢修技術[M].水利電力出版社，1985.

[2]張有權.維修電工工藝學[M].成都科技大學出版社，1988.