高壓電機(jī)定子線圈擊穿后應(yīng)急處理方法及應(yīng)用

郭浩然

摘 要：對高壓電機(jī)定子線圈發(fā)生擊穿的故障情況、應(yīng)急處理以及故障產(chǎn)生的原因展開論述。

關(guān)鍵詞：高壓電機(jī)定子線圈；擊穿故障；應(yīng)急處理；處理方法

中圖分類號：TV734.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.19.153

高壓電機(jī)定子線圈發(fā)生擊穿的原因有很多，在沒有備用線圈和電機(jī)的情況下，只能停止電機(jī)工作，給生產(chǎn)造成了損失。因此，加強(qiáng)高壓電機(jī)定子線圈擊穿后應(yīng)急處理技術(shù)和工藝的研究非常重要。

1 修補(bǔ)定子線圈擊穿工藝

將被擊穿的線圈從定子槽中取出，用交流電焊機(jī)給線圈絕緣體通電加熱，加熱時間一般為0.5～1 h，將電流控制在線圈額定電流范圍之內(nèi)，當(dāng)線圈溫度達(dá)到70～80 ℃時，停止加溫，將線圈從定子槽中抬出進(jìn)行修理。

將線圈的主絕緣被燒壞的部分用電工刀進(jìn)行割除處理，再用銼刀將確定好的坡口長度進(jìn)行打磨。在包云母帶處刷一層環(huán)氧漆，使用粉云母帶將坡口處包到最深處為止，然后裝入模具壓復(fù)線圈新絕緣，最后使用電加溫的方法給線圈通電，將電流控制在額定電流以內(nèi)，溫度控制在80～90 ℃之間，維持1 h左右。斷電后，取下模具入槽安裝，待全部槽楔線圈復(fù)壓入模安裝完畢后，通入直流和交流電分別進(jìn)行耐壓實驗。

將修復(fù)好的線圈的原進(jìn)線和新進(jìn)線在中性點(diǎn)上進(jìn)行拆開作業(yè)，將通電后的電壓調(diào)整至較低電壓，然后進(jìn)入正式運(yùn)作模式。

2 定子線圈故障現(xiàn)象及處理

高壓電機(jī)定子線圈由于絕緣老化、受潮、繞組缺陷、過熱、內(nèi)部異物、操作不當(dāng)?shù)仍颍加锌赡馨l(fā)生定子線圈的絕緣擊穿故障。在故障發(fā)生后，可以通過對系統(tǒng)操作、大氣過電壓、外部過電壓、冷卻系統(tǒng)管路等進(jìn)行排查的方式，檢查出定子線圈發(fā)生擊穿故障的原因。

在故障處理結(jié)束后，還要進(jìn)行耐壓實驗，分為直流和交流兩種實驗方法。直流耐壓實驗是將電容均勻分布在絕緣層上，交流電壓是將電容不均勻地分布在絕緣層上。兩種實驗方法交替使用，可以測試出絕緣被擊穿的程度和修復(fù)后的絕緣情況。反復(fù)多次實驗后，取絕緣電阻為零的實驗結(jié)果為最后檢測值。如果在檢測中電阻始終不歸零，則說明擊穿補(bǔ)救應(yīng)急措施沒有達(dá)到預(yù)期結(jié)果，需要對定子線圈作進(jìn)一步處理。將定子故障線圈取出，檢查發(fā)電機(jī)內(nèi)是否有異物或者明顯的放電痕跡、裂紋、粉末等，確定無誤后再次對定子線圈進(jìn)行烘燥處理，檢驗絕緣電阻值吸收比是否符合絕緣要求，并進(jìn)行直流和交流電壓的耐壓實驗，可以反復(fù)將電壓控制在0～25 kV之間進(jìn)行調(diào)節(jié)。經(jīng)過1 min左右的實驗后，檢查是否還存在異常。如果無異常，可以進(jìn)行包扎、浸漆、回裝操作。

3 定子線圈擊穿原因分析

由于制造工藝等可能存在問題，電機(jī)運(yùn)行可能受到來自化學(xué)、外力、電壓、高溫等的影響，導(dǎo)致定子繞組的層間出現(xiàn)氣隙。如果氣隙的強(qiáng)度達(dá)到平均值的數(shù)倍，就可能是線圈本身的質(zhì)量出了問題。

高壓電機(jī)的定子繞組端部是絕緣的薄弱處，這部分如果運(yùn)行時間過長、電壓過大或者溫度過高時，就會發(fā)生局部電場集中的情況，再加上絕緣老化、端部防暈層電壓降低，就會導(dǎo)致端部電暈放電，造成電機(jī)定子線圈絕緣被破壞，出現(xiàn)擊穿故障。

線圈的熱固型絕緣在溫度過大的情況下會發(fā)生膨脹，導(dǎo)致槽部表面不能與槽壁完全接觸，間隙加大。如果間隙大于工藝要求的范圍，就會在定子線圈的振動和摩擦中脫落，造成線圈主絕緣表面和線棒表面之間發(fā)生放電，場強(qiáng)過大而導(dǎo)致?lián)舸┕收稀?/p>

定子線圈繞組在疲勞運(yùn)行時，由于電、熱、機(jī)械力等的作用而導(dǎo)致的斷裂情況時有發(fā)生。這是由于線圈的振動時斷時續(xù)形成的電弧放電產(chǎn)生的。當(dāng)持續(xù)放電生成火花時，會使線圈內(nèi)部的局部形成高溫，燒損絕緣，融化導(dǎo)線，甚至將絕緣層完全燒毀，導(dǎo)致短路和接點(diǎn)故障。

4 定子線圈擊穿故障查找

可以通過對高壓電機(jī)進(jìn)行交、直流耐壓實驗的方法進(jìn)行查找。首先對線圈進(jìn)行絕緣電阻實驗，如果電壓升到一定數(shù)值，高壓靜電電壓指針回零并有放電聲音發(fā)出，則使用水內(nèi)冷搖表進(jìn)行測量過載電阻值。如果電緣絕緣良好，則表示絕緣沒有被擊穿；如果過載燈亮，電阻值過大，則表示定子線圈被擊穿，停止試驗。

采用聲測法進(jìn)行查找，將放電電壓、放電電容調(diào)整到一定數(shù)值，如果聽到下部距端部一定距離內(nèi)有放電聲音，則可以打開電機(jī)側(cè)端蓋進(jìn)行查找。如果確定聲音來自膛內(nèi)，則可以將發(fā)電機(jī)的定子線圈抽出做進(jìn)一步檢查。在檢查過程中，使用電容放電方法檢測是否有火花放電現(xiàn)象。如果放電火花存在，則可以根據(jù)火花放電位置來判定擊穿位置。

如果是故障發(fā)生在定子線圈線棒位置，則需要將線棒進(jìn)行解剖，檢測是否在擊穿處存在防暈層的脫落情況和裂開情況。將線棒剝?nèi)ケ砻娴妥璺罆瀸雍螅瑱z查被剝掉的絕緣是否存在異常現(xiàn)象，例如擊穿部位長度過長、擊穿點(diǎn)方向的空芯銅線出現(xiàn)明顯裂紋，并呈現(xiàn)規(guī)律變化或者階梯狀裂紋，或者空芯銅線出現(xiàn)凸形。如果有一種情況出現(xiàn)，就可以根據(jù)變形或者變化情況來測算被擊穿的準(zhǔn)確位置。

5 預(yù)防擊穿故障的方法

針對端部出現(xiàn)的電暈，可以在防暈層外涂敷半導(dǎo)體防暈漆和防護(hù)灰瓷漆等。這兩種漆的黏度比較容易控制，對線棒的高阻區(qū)和低阻區(qū)的電暈情況均有防護(hù)作用。

針對槽放電，可以在定子槽內(nèi)噴涂半導(dǎo)體漆，也可以在低阻區(qū)加入半導(dǎo)體墊條。改進(jìn)線棒固定方式，提高制造工藝水平，包括改進(jìn)線棒尺寸、平直度和鐵芯、疊片的制作公差等。

針對發(fā)電機(jī)振動導(dǎo)致線圈防暈層受到破壞的情況，可以加強(qiáng)發(fā)電機(jī)的日常維護(hù)，調(diào)整電壓，防止由于電壓升高而出現(xiàn)的振動導(dǎo)致的故障。

針對電壓放電導(dǎo)致?lián)舸┕收希梢詫绽涫桨l(fā)電機(jī)的冷卻氣體進(jìn)行濕度控制，以避免相間放電。

對定子線圈加強(qiáng)檢測，在采購、檢測、實驗、入庫、使用、維護(hù)等環(huán)節(jié)上加強(qiáng)監(jiān)督和管理，保證定子線圈的合格率，避免由于定子線圈的質(zhì)量問題造成的擊穿故障。

6 結(jié)語

高壓電機(jī)定子線圈的故障排查與應(yīng)急處理都是本著保證發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行、減少事故發(fā)生概率的目的。因此，從源頭上加以預(yù)防，從原理上查找原因，才能從根本上避免事故發(fā)生，保證設(shè)備的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

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〔編輯：王霞〕