高压电动机绝缘故障分析及预防

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1、-啊立谥晶万方数据高压电动机绝缘故障分析及预防南海市发电一厂(528211)宋士强温荣强富拉尔基发电总厂(161041)李书强摘要匝间绝缘、电腐蚀及电晕、引线鼻焊接及与电缆接触不良、机械异常是导致电动机绝缘故障的主要原因，需采取各种措施来降低故障发生率。叙词高压电动机绝缘分析改革开放以来，随着国民经济发展，电力、石化、冶金等行业投入大量大型异步电动机，这些电动机容量占所在行业电动机容量的60％～80％左右。它们能否安全运行，直接影响到该行业经济效益，因而已引起制造和运行部门的广泛重视雌十对这一问题，我们先后用十年时间，分两个阶段对东北、山东及广东三地113台总计容量172400

2、kWJk,种不同类型高压电动机运行情况进行分析和技术处理。1991～1996年为事故规律摸索阶段，分别以南、北、中三种不同气候类型及电网模式下进行调查(电动机运行事故进行分类统计见表1)。1997～2001年为对电机进行技术处理及观察统计阶段，这部分统计数据见表2。第一阶段统计数据表明，这部份电动机故裹1电动机故障统计匝阃绝缘损坏并联支路开路电腐蚀及电晕线圈表面有麻点出线鼻过热断相机械异常端部引线或电机扫膛铁心发热温度超过限度6．195．492．652．353．543．135．3I4．7O．880．78106006．1272004．1845002．6l100005．8I2500

3、．73故障合计．38．障率达18．56％，容量33550kW，按0．625万元／lOOkW修复费用计算，每年直接经济损失约209万元。而这其中匝间绝缘和机械异常两项事故占总事故次数的61．92％；占总事故容量的61．4％，因而要想大幅度降低大型电动机事故率，关键是做好这两方面的防范工作，当然其它因素也不能忽视。1故障原因分析由于异步电动机在绝缘设计上，主要是从耐电强度和考虑，因而可将问题转化成以下几个方面。1．1匝间绝缘在过电压陡波作用下，电动机相端首匝线圈绝缘受到最大过电压作用，设计时按U,=UJTf·At。其中：以一冲击过电压(2~2√2)‰砜一相电压卜冲击过电压坡前时间(

4、1～1．5)“s△t一波前经过线圈一匝所用时间¨s△t一2L√魄L矗一铁心长度m，一般在0．6m~1．2m魄一绕组槽部波速，取o．25X103筚其中：6i一单边绝缘厚度cm，一般在0．225cm--0．3cmb。一槽宽cm，一般在1．5cm～2．Ocmh。一槽深cm，一般在6cm～lOcm《电机技术》2004(4)万方数据因为电动机是经变压器及电缆运行，故只存在开关操作和系统故障过电压，且一般均小于2√2‰。所以这类电机‰最小值为：‰酬：o．25X103丝裂选l4．52m／“s而△，(一)．急一销扣．1653Ixs则电动机受到最大操作过电压约为：u(。)_篑·At=可2．／2U

5、,X0．1653=(O．3117~0．4675)瓯大型高压电动机运行电压一般均是6kV，这些电动机匝间绝缘普遍采用单玻双层0．03亚胺薄膜包扎0．5ram厚。其耐受冲击电压在500V左右。据资料统计表明，电动机电源系统操作过电压概率在0．5％以下，因此短时冲击过电压对电机威胁不大。但雷电过电压不但能破坏电机主绝缘，而且也能损坏匝间绝缘。南方某电厂有一外延式6kV厂用电，由于架空线路落雷，使一台630kW电机三处线圈小联线匝间绝缘及两处对地绝缘损坏。正常运行时电动机线圈匝间电压：，，讥uz-丽丽一般在20V左右。其中，z一电机槽数；n一线圈匝数；m一电机相数；a一并联路数。虽然线

6、圈直线部分采用热压成形减少气隙存在，但是端部仍采用手包绝缘，这样在制作过程中，工艺上使其匝间及主绝缘都不及直线部分。另外，电机在运行时，由于端部电场畸变、J立力集中、电机频繁起动时导体与绝缘介质在温度膨胀系数上存在差异，都会加大匝间绝缘承受力，反映在线圈端部及绕组中部，匝间绝缘薄弱点出现机会更多。如1991年一台l000kW(z=90．a--2m=12)磨煤电动机正常运行中发生故障，保护未动作，整体、分相绝缘及泄漏电流均无异常，而直流电阻(RA=O．37722、Rb=O．1804f2删．1870a)相差一倍，经计算A相2个并联支路变为1个，解体后在电机‘‘1”点处线圈出口一股开

7、路，且与之相邻的匝间绝缘严重碳化。((电机技术》2004(4)从运行情况及统计资料看出，随着电机运行年限和受外部冲击次数增加，因匝间绝缘损坏而发生故障机率明显增加·1．2电腐蚀及电晕由于线棒直线部分制作时采用了无溶剂漆浸渍热压成型，线圈内部没有气隙，所以电晕和电腐蚀多在电机铁心槽内与线圈直线外部气隙和出槽口上发生。电机定子绕组在通风槽口及端部出槽处，其绝缘表面的电场分布不均匀，一般按梯度降低。当局部场强畸变达到临界值时，气体放电局部电离，并伴有电晕产生。它们释放的热和臭氧对绝缘有着强烈腐蚀作