關于電機定子繞組接地故障的研究

中車永濟電機有限公司 常青龍 段鵬敏 王 崙

電機正常運行時，繞組與鐵心外殼之間是絕緣的，電流只會在線圈中流動，鐵心和機座外殼是不帶電的。但是，當繞組的某一點絕緣受到破壞時，這點與鐵心相接觸，電流就會從破損點流入鐵心，嚴重時會燒毀定子繞組和鐵心，造成巨大的經濟損失，這種現象就叫做接地。

1.接地原因分析

電機定子接地故障的原因可從以下幾個方面進行分析：

線圈在包扎過程中存在環境不清潔或材料不清潔導致線圈包扎過程中將異物包裹在線圈絕緣中，嵌線時受槽楔壓緊力，膈破線圈絕緣，導致導線與鐵心之間絕緣破損，進而導致接地；線圈包扎時包扎使用的絕緣料非圖紙要求的絕緣料，導致電機的絕緣性能達不到設計標準，在耐壓測試過程中接地；線圈生產過程中轉運時線圈與線圈架磕傷、線圈與線圈之間蹭傷；線圈線型與鐵心槽型不符，上下層邊翻邊，鼻部轉角處摞線，線圈入槽尺寸偏大等造成線圈嵌線時線圈絕緣破損接地； 線圈包扎的絕緣料過期。

鐵心槽的槽底、槽頂或槽的側面存在凸片、焊渣粘結、鐵銷殘留。

嵌線時線圈角度未與鐵心槽垂直正對后嵌線導致，線圈某個邊或某個角與鐵心蹭傷；嵌線過程中取線時線圈直線部位絕緣與其它線圈引線頭劃傷；嵌線時偏一側嵌線導致線圈出槽拐角與鐵心端板相蹭；嵌線的首跨線圈在吊把時抬起高度過高導致變形；在打槽楔的過程中導致槽楔將線圈絕緣擠爛。

線圈受潮絕緣性能下降時進行對地耐壓試驗；電機過載導致絕緣老化增速；電機絕緣結構不合理。

2.接地預防措施

針對電機定子接地故障的原因分析，如何才能有效降低電機定子的接地故障，針對易造成接地的工序我們要時常進行工藝改進，如在線圈方面，針對線圈的轉運與拿取時易發生線圈引線頭與線圈絕緣拉傷問題，可將線圈引線頭使用硅橡膠套管將線圈引線頭套上，在嵌線完成后再摘下；在鐵心方面，針對鐵心槽與通風槽處的焊渣問題，我們可制作與鐵心通風槽相對應的弧形板在定子鐵心焊接時安裝上進行防護，焊接后再拆除；嵌線方面，可在該線圈下層邊的兩端將羅麥克紙墊放在鐵心沖片與壓圈過渡處進行防護；在試驗方面，除了通過日常的點檢及設備TPM管理，針對電機泄流數值的個體差異性問題，使用SPC數據統計分析中的X-MR（單值和移動極差控制圖）對每種電機的泄流值匯總分析，制定出最初的控制指標。

3.接地點查找

對于接地問題的研究就不可不提接地故障的修理，而正確查找繞組的接地部位是修理過程中的關鍵一環。一般查找的辦法是將每根線圈斷開逐個進行耐壓試驗查找接地點，此方法不但修理周期會比較長，絕緣內外的破損部位較多，即使修復由于絕緣的一體性破壞嚴重也不利于電機的后期運行質量。在長期的現場實踐工作中我總結出以下幾種查找接地點的辦法可作為參考：

3.1 電容沖擊法

此法是目前查找接地點的最快的方法，此法測量的原理是在電容器的兩端充電，充電完畢后將電容器的負極接機座或鐵芯上，將正極接在三相引出線的任意一相上，逐步增大放電電壓，讓接地點與機座之間不斷放電，產生放電聲音并伴隨有冒煙的現象，個別明顯的還會產生明火，一眼就能直觀的看到接地點的具體位置；若無任何冒煙或放電現象可使用點溫計對鐵芯的多個部位采集溫度，重點對溫度明顯高于其它部位的點進行標記。隨后逐步對電容的電容數進行降低，直到看到明顯的接地點為止。為減少此法對電機其它部位的損傷，建議此法檢測的電機最好為“死”接地（絕緣電阻在100V量程時都為0MΩ）的情況，且測量的時間控制在30分鐘以內。

3.2 匝間浪涌測試波形對比

使用匝間浪涌測試儀對繞組引出的某一相與鐵芯進行測試，原理為通過匝間浪涌儀上波形的衰減情況判定，波形周期變化與電感L、分布電容有關，波形幅值變化與線圈的品質因數Q值有關。當匝間試驗儀測試時，接地相的電阻值較其余兩相的電阻值明顯較小，因此波形衰減的越快。由此可找出接地相，隨后在逐步分極、分線找出故障線圈即可。

4.接地點修理

了解了電機接地原因與接地點的查找，最終便是對接地點的修理。接地點的修理分浸漆前與浸漆后的修理，浸漆后的又分上層接地與下層接地。

首先是對浸漆前接地的修理，由于電機尚未浸漆，其絕緣未固化一體，直接起出線圈更換新線圈，若無新線圈則可拆除故障線圈絕緣使用白布蘸酒精進行擦拭，使用小平銼去除高點，使用壓敏帶搭接接地點兩邊熔敷各15mm進行包扎，最后依工藝對線圈重新進行包扎。

其次是對于浸漆后的上層邊接地問題的修理，使用平頭木錘與槽打板沿槽方向逐一敲打槽楔，破壞固化絕緣漆。對電機進行烘焙，若有電纜線或傳感器的需注意做好防護，待線圈內外的絕緣漆軟化之后用撬棍將線圈端部翹出縫隙，用綁繩穿過線圈綁緊，另一端綁扎在吊杠上，然后用吊具向上起吊，將線圈上層邊拉出鐵芯，用隔板將線圈直線邊與鐵心隔開，輕輕去除線圈表面的絕緣，隨后同浸漆前的對線圈接地點處理方法一樣包扎完線圈。用鋸條、銼刀、白布、乙醇清理鐵芯槽內殘留的殘余物，尤其是燕尾槽，保證沒有高點。重新鋪放槽絕緣、層間墊條進行嵌線、打槽楔，電氣檢查浸漆即可。

最后對于浸漆后的下層邊接地的情況，操作基本與上層邊一致，不同的是需拆除接地線圈上層邊往回的1.5個跨距的線圈上層邊，此數量經現場多年驗證，可有效減少正常線圈的絕緣損傷，最大限度的保證修理電機的質量。將接地線圈拆出槽后因變形量一般都較大，建議報廢更換為新線圈，過程中需注意對接地槽的清理必須仔細，否則可能造成二次接地。對于下層邊接地而言，電機的內徑越小，節距越大，導線越硬，電機修復的難度就越大。

5.結束語

綜上所述，對于電機定子繞組接地的原因、預防、修理進行了簡要說明，在后期的工作實踐中將不斷改進，不斷前進，把測量與處理的方法研究的更簡單，更合理，更完善。發現問題、觀察問題、解決問題、預防問題、消除問題，只有如此，電機的質量才會逐步提高，接地的陰霾才會消散。

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