6KV高压电机故障分析及预防措.docx
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6KV高压电机故障分析及预防措
高压电动机作为发电厂的重要辅机�对电厂的安全运行、稳发、满发
及经济效益都具有重大影响。
随着现代科技的飞速发展�机组容量日益增
大�高压电动机的台数及单台容量也日渐增大�虽然在设计上一般已经考
虑一定的容量裕度�但高压电动机频繁的损坏对主机的安全运行确已构成
相当严重的威胁�同时也造成了巨大的直接和间接的经济损失�认真总结
高压电动机的损坏情况�深入分析损坏原因�制订相应的措施�已成为不
容忽视的重要问题。
某发电厂高压电机的技术规范�
设备名称型式
功率
KW
电压
V
电流
A
转速
RPM
绝
缘
等
级
制造厂家
出厂日
期
B1、2吸风机YL118/61-810006000115.5741B兰州综合电机厂1975
B1、2吸风机YL118/61-810006000116742B兰州综合电机厂1974
B1、2吸风机Y1000-8/118010006000119743F沈阳电机厂1996
B1、2送风机JSQ-1510-6650600075990B上海电机厂
B1、2送风机JSQ-1512-6780600088985B北京重型电机厂
B1、2送风机JS1512-6780600091985F沈阳电机股份公司1999
B1、8排粉机JSQ-1510-48506000981480B沈阳市电机厂1982
B1、8排粉机JS1510-48506000971485B沈阳电机厂1983
B1、8排粉机JSQ1510-4850600096.51485B上海电机厂1984
B1、8排粉机JSQ1510-48506000971485B北京重型电机厂1995
B1、8排粉机JS1510-48506000961485B湘潭电机厂1985
B1磨煤机JSQ-1512-8570600069740B沈阳电机厂
B2磨煤机YL143/59-1010006000122595B沈阳电机厂
G1、2给水泵EFLU-KK160060001822970F日本日立1975
G1、2凝结泵
VETLOU—K
K1
2003803781460F日本日立
1975
B3、4吸风机EFLA—KK20506000240592F日本日立1975
B3、4吸风机Y2000-10/125020006000247594F兰州电机厂1995
B3、4送风机EFOU-KK1
8106000103740F日本日立1975
B3、4送风机Y560-8810600097.8743F湘潭电机厂1990
B3、4一次风机EFLOU—KK1
450600055.61470F日本日立1975
B3、4一次风机YKK450-4450600050.51490F兰州电机厂1999
B3、4磨煤机EFOU—KK1
220600027.7980F日本日立1975
B3、4磨煤机YMSQ355-6220600028.8988F北京电力设备总厂1995
G3、4给水泵EFLU—KK183060002121480B日本日立1975
G3、4凝结泵VEFLOU—KK270600031.21470B日本日立1975
B5-8吸风机Y1250—8/118012506000151.6742B北京重型电机厂1983
论文
1
设备名称型式
功率
KW
电压
V
电流
A
转速
RPM
绝
缘
等
级
制造厂家
出厂日
期
B5-8吸风机Y1250—8/118012506000147738B沈阳电机厂1986
B5-8送风机YL118/74—812506000144.3742B兰州电机厂1982
B5-8送风机Y1250—8/143012506000144742B兰州电机厂1985
B5-8送风机Y1250—8/143012506000147738B沈阳电机厂1986
B5-8磨煤机JS158—6550600064.1985B北京重型电机厂1985
B5-8磨煤机JS1
158—6550600064.1985B沈阳市电机研究所1992
B5-8磨煤机JS158—6550600064988B东方电机厂1981
B5-8磨煤机5506000
G5-8甲给水泵SIZE710/1-4510060005571492F英国1986
G5-8甲给水泵YKS5100-451006000560.51490F上海电机厂1993
G5-8甲给水泵YSOS5100-451006000560.51490F上海电机厂1989
G5-8乙丙给水泵YK3200—2320060003602987F沈阳电机厂1986
G5-8乙丙给水泵YK3200—2320060003562987F上海电机厂1985
G5-8凝结泵JSL138—4300600034.61470B沈阳市电机厂1984
G5-8凝结泵6000
G5-8射水泵JS137—4260600029.61485B兰州电机厂1979
G5-8射水泵JS137—4260600030.31485B湘潭电机厂1979
G5-8射水泵JS137—4260600030.41485B沈阳电机厂1983
#1循环水泵房循
环水泵
JSL1600—1216006000198495B上海电机厂
#2循环水泵房循
环水泵
YL1600—1616006000200.5370B湘潭电机厂
#1除灰泵房排浆
泵
JS148-8240600031737B湘潭电机厂
#1除灰泵房排浆
泵
2406000B上海电机厂
#2除灰泵房排浆
泵
JS148—8240600031.1736B北京重型电机厂
中继回水泵JS138—43006000341485B兰州综合电机厂
高压除灰泵房排
浆泵
JSQ158-6560600066.5985B北京电机厂
高压除灰泵房排
浆泵
550600064985B上海电机厂
高压除灰泵房排
浆泵
6000
高压除灰泵房排
浆泵
高压除灰泵房溢
流泵
JSQ1410—45006000571490B沈阳电机厂
高压除灰泵房溢
流泵
Y355-6250600030985B沈阳电机厂
高压除灰泵房溢
流泵
Y355-6250600030.2991B内蒙古电机厂
论文
2
设备名称型式
功率
KW
电压
V
电流
A
转速
RPM
绝
缘
等
级
制造厂家
出厂日
期
高压除灰泵房低
压轴封泵
JK133—2290600033.72970B沈阳电机厂
冲灰泵JS138—43006000341485B兰州电机厂
冲灰泵JS2—128—4300600035.41480B天津电机厂
冲灰泵JS138—4300600034.61470B沈阳电机厂
碎煤机JSQ1512-104806000590B上海电机厂
碎煤机JSQ1510-10400600050590B沈阳电机厂
李家峪回水泵JS1469-4500600058.31481B北京重型电机厂
李家峪回水泵JSQ1410-45006000571490B沈阳电机厂
李家峪回水泵Y3553-42006000271480B沈阳电机厂
李家峪回水泵YJS355-4110600012.861487F兰州电机厂
一、高压电动机故障原因�
1、高压电动机故障分类�
发电厂厂用高压电动机发生故障一般可分为以下几类�
1.1定子损坏的故障�按故障性质可分为a�定子线圈端部绑扎不
牢�线圈与端环间磨损造成击穿、短路�b�铁芯损伤及铁芯松
动�压指断裂等损坏绝缘�c�引线断股或绝缘损坏烧毁及线圈
间连接小辫烧断�d�接线盒出故障�e�电机进水或冷却器漏水�
绝缘受潮引起接地短路�f�频繁启动及启动时烧毁�g�试验击
穿�h�绝缘老化�j�匝间短路�k�电机进油�腐蚀绝缘�l�
机内积灰过多�绝缘过热及积灰造成的负荷过重�m�绝缘过热�
n�笼条开焊、熔铝、损伤定子绝缘�o�磁性槽楔损坏引起接地
及槽楔松动、绝缘损坏�p�不明原因的短路、接地和线圈烧断�
q�系统过压造成的电机绝缘损坏。
1.2转子损坏的故障�按故障性质可分a�笼条开焊、断裂�b�大
轴断裂�c�铸铝转子熔铝�d�转子线圈烧坏。
1.3轴承故障�按故障性质可分为滚动轴承和滑动轴承故障。
论文
3
1.4其它故障�按故障性质可分�a�堵转�电机烧毁�b�风叶断
裂�风轮脱落�膛内有异物等造成电机烧毁。
根据以上统计结果�可以看出�高压电动机的三大组成部分�定
子、转子、轴承发生故障的比例是较高的�且故障的性质也是非常
严重的。
2、损坏原因
根据调查统计分析�高压电动机损坏原因大体如下�
2.1定子线圈绝缘磨损�造成接地短路
a�定子线圈端部支撑端箍对端部线圈起支撑、紧固作用�它
可以有效的防止电机在启动、短路及负荷过程中承受电动
力使线圈扭曲变形�部分电机绑扎不紧或运行年久�绑扎
已经松动�造成电机在启动过程中端部线圈与端箍互相磨
损损伤�引起定子接地或短路。
b�有的电机端部紧固不够�支撑出未垫适形材料�均是造成
绝缘磨损的原因�当相距很近的两线棒绝缘磨破时�即使
支撑端箍为绝缘材料支撑�也有发生闪络�造成短路的可
能。
c�有的电机端部较长�但只有一个端箍�显然防止线圈扭曲
变形的力量是不够的�这些均是造成线圈变形的原因。
d�部分电机因铁芯松动�磨破线棒绝缘�引起接地、短路�
使电机烧毁。
2.2电机引线根部折断、烧毁及线圈间连接小辫烧断�
a�制造和修理过程中�电机引线经受到反复扳弯�时引线根
部留下伤痕�一方面铜线易产生微裂纹和内应力�另一方面�引
论文
4
线和线圈分叉处如不加强包扎、加强紧固�无论其绝缘强度和机
械承受力�都是弱点所在�在启动和运行过程中�受电磁力和机
械振动的作用�产生疲劳断裂�发生断股�断股的发生又容易
起该处过热及匝间短路等�甚至完全烧断。
b�线圈间连接小辫也是容易发生事故的弱点所在�这些地方
绝缘一般比较薄弱�且许多电机端部小辫较长�且小辫间无绑扎�
在运行过程中�这些小辫受电磁力及机械震动的影响�容易发生
损坏�特别是在启动过程中�电流为额定电流的5—7倍�由于线
间电动力与电流的平方成正比�本来机械强度就较弱的连接小辫
容易在启动过程中发生断股、开焊、折断�进而引起小辫烧毁�
导致电机绝缘损坏。
小辫的焊接方式、焊接工艺不良也是造成小
辫烧断的原因之一。
2.3匝间短路
由于匝间短路引起高压电机烧毁�以前在事故分析中为引起足够
的重视�特别是事故后返厂修理的电机�在线圈绕制、下线等工艺
中�往往注意不够�造成匝间短路隐患�在电机修复后�也不进行
匝间试验�不进行接手大修�认为厂家修回的电机就没问题�思想
上不够重视。
2.4电机运行环境的影响
这些年来�由于绝缘监督工作的成效�电厂七漏问题已大大好转�
但由于漏灰、漏水、漏油而引起电机烧毁仍时有发生�如在冲洗地
面时�造成电机接线盒进水�导致电机短路放炮�我们一定要引起
高度重视�规范临时工的行为�加强管理。
另外电厂治理七漏工作
要长抓不懈�不要认为近几年未发生类似事故�就麻痹大意。
论文
5
2.5转子笼条开焊、断裂的影响
相当数量的电机烧毁是由于电机转子笼条开焊、断裂引起。
笼条
开焊断裂后翘起或甩出�划伤定子绝缘�引起接地或短路的现象时
有发生�对双鼠笼转子开焊或断裂一般从外笼开始�并在得不到及
时处理的情况下�将回很快扩大�转子笼条之所以发生开焊和断裂
与下列因素有关�a�与笼条在槽内紧固程度有关�b�与笼条和端
环的焊接质量有关�c�与电机启动次数紧密相关。
电动机在转动过
程中�转子笼条中的感应电流与气隙磁通相互作用形成转矩�导条
所受的电动力传给转子铁芯�使转子转动。
当导条在槽内固定良好
时�这个脉动性质的电动力表现为槽内导条对槽壁的压力�对笼条
的外悬部分不产生作用�若笼条在槽内呈悬空状态�脉动力不但使
导条产生振动�而且使导条交变弯曲�在笼条与端环焊接处�将附
加一个2倍电流频率的脉动应力�这个地方所受力最大。
另外�运
行中离心力的作用�使导条产生静弯曲�最大的应力也在笼条与端
环焊接处�该处在机械震动力、交变应力、静应力的综合作用下�
最容易发生开焊和断裂�特别是在电机启动状态时�端环和导条中
的感应电流很大�交变应力和机械震动力都达到很大的数值�更容
易使该处开焊和断裂。
一台新的电机笼条断裂发生的其始时间与启
动次数直接相关�可以肯定的说�笼条的开焊和断裂主要发生在电
机启动过程中。
另外�启动过程中�笼条和端环中流过相当于额定
电流5—6倍的启动电流�使笼条、端环产生200—300K的温升�引
起的热变形使笼条受到比离心力高约6倍的静弯曲应力。
频繁启动�
特别是启动时间长�重载频繁启动�将使定子绕组和转子导条、端
环等产生超过其材料限值很多的温升�使导条、端环的机械强度下
论文
6
降�更易产生断裂和开焊以及定子绝缘加速老化。
转子笼条与端环
焊接部位开焊的原因还与焊接质量有关�一方面因为一般都采用手
工气焊�各笼条焊口长短不同�以及焊接时受热不均�造成预应力
存在�另一方面�导条深入端环处的孔眼是什么形式�也有很大关
系�没有坡口的普通口很难保证焊接质量�特别是修理过程中的开
焊处的补焊�往王由于各零件间的距离限制�使焊接不彻底�表面
上焊接好了�实际上未焊牢�该处接触电阻很大�在启动过程中严
重发热�很快又发生开焊。
2.6风机的负荷与挡板的开度有很大关系�甚至造成电机在反转的
情况下启动�增加启动难度�延长启动时间�造成电机烧毁。
2.7电机轴承质量不高�以及运行中对轴承维护欠佳�导致轴承损
坏�电机扫膛�烧毁电机。
2.8产品系列问题
国产电动机启动转距普遍小于1�为0.7—0.9左右�而实际上
有些机械�例如磨煤机电动机的启动转距基本上是一个等于或略大
于额定转距的恒定转距�所以目前的基本系列产品不能满足高启动
转距和频繁启动的要求。
国外一些先进国家的电动机根据启动转距
分两类�即高启动转距和一般启动转距电动机。
高启动性能电动机
初始转距都在2以上�一般启动性能电动机最小转距倍数也在1.4
以上�最大转距倍数约在1.9左右�这些国家高压电动机事故很少。
目前我国也可生产高启动转距的电机�可初步更换电机或更换转子�
以缩短启动时间�避免转子断条、开焊。
2.9技术管理工作要加强�出了事故要认真分析�举一反三�不能
一换了之�要采取可靠的措施�防止类似的事故再次发生。
论文
7
二、提高高压电动机运行可靠性的综合治理措施
高压电动机烧毁是各个发电厂具有历史性的老大难问题�影响因素
多�涉及部门广�解决好高压电动机烧毁问题决不是某几个人或某几
个部门单独努力就可以办到的�必须设计、制造、电厂管理�各车间
检修、运行�从上到下各级部门都予以重视�制定有利措施�齐抓共
管�综合治理�才能减少高压电动机的烧毁事故�保证其安全运行。
要针对实际情况制定措施�具体如下�
1、防止定子线圈烧毁
1.1电机定子线圈端部支撑为钢箍着应结合大修更换为绝缘材料
或做措施�并把开口端箍改为闭口端箍�增加其抗冲击能力。
凡
定子线圈端部长度超过250mm者�均应再增设一道端箍�在线圈
与端箍之间加适形材料�涤纶毡或羊毛毡�进行绑扎�吸收线圈
的震动能量�减少因线圈震动及伸缩引起的绝缘磨损。
线圈间绑
扎线用涤玻绳连续绑扎�并浸环氧树脂�以增加其整体性。
1.2电机引出线根部应注意加强其绝缘包扎及绑扎的牢固性�并
在制造及检修中�尽量减少扳弯次数�防止因弯曲过度或弯曲次
数太多引起断股及残留应力在运行中发生断股。
1.3线圈间连接小辫应注意避免采取对接方式焊接�搭接应有足
够的搭接面�注意焊接工艺及焊接质量�有条件时可考虑增加焊
接头接触电阻的测量�并相互比较。
连接小辫应采取加固措施�
用玻璃丝护套绳把小辫之间连接起来浸漆、烘干使之成为一个整
体�其绑扎应在原弧小辫两侧分别进行。
经过这样处理�可增加
小辫手电磁振动及承受电动力时的刚度�减少小辫折断和开焊的
几率。
论文
8
1.4根据发电机检修的经验�对大型电机�如吸风机、送风机、
给水泵、循环泵等电机�结合大修�利用5000V摇表加压测量静
子端部手包绝缘处电位外移的方法�指导检修工作�克服目前试
验方法对相间绝缘无法监督的不足。
1.5继续坚持小修中测直阻、大修解体组装前测绝缘及直阻工
作�是防止虚焊虚接故障�能够及时有效的得以处理�从而避免
了大的经济损失。
对经常发生端部连线开焊故障的电机�每半年
打开电机后侧端盖测量直流电阻�测量时采用橡胶锤敲打端部连
线的方法测量�以便能及时发现缺陷。
2、格控制启动次数�避免频繁启动
电动机启动电流一般为额定电流的5—7倍�电机定转子发热及电
动力均与电流的平方成正比。
电机启动过程中�剧烈的温升导致
各部分强度下降�绝缘加速老化�焊接质量差的地方及线圈断股
处高温熔化。
同时�巨大的电动力和振动容易导致引线、小辫处
折断�绑扎松动初磨损及转子笼条断裂等故障。
频繁启动�特别
是频繁重载启动对电机的危害更大�许多故障及损坏�特别是转
子笼条断裂、开焊都与频繁启动有着直接的关系�由于频繁启动
造成的积累效应也不能不考虑。
为保证安全生产�必须进一步做
到减少大电机的起停次数�特别是象吸送风机这样的大转矩设备�
启动时间长达十几至三十秒钟�若转子笼条承受能力差或有薄弱
地方�必然会引起笼条开焊�而一、二根开焊的影响又会导致启
动时其它笼条电流的增加�加大其启动力矩�引起更多的开焊。
《大
型火电设备风机用电动机技术条件》�JB/T6226-92�要求�电机启
动�在冷态时�即在环境温度下可连续起动两次�在两次起动之
论文
9
间应自然停机�电动机热态时�在其温度不超过额定负载下稳态
温度时可起动一次。
所以�在机组运行允许的情况下�电机
启动间隔应在2小时以上�相当于冷态启动�电机的定子绝缘已
经恢复了耐冲击强度�对电机的安全运行是极为有利的。
否则电
机静子线圈绝缘的寿命会大大降低。
从电机的使用寿看�据国外
有关部门统计分析�在平均严苛条件下�静子线圈绝缘老化击穿
的速度为每年5.52%�也就是在热因子、电压因子、开停操作因子、
环境因子�包括温度、湿度、粉尘、腐蚀等�、机械因子�包括振
动、负荷情况等�等综合作用下�电机静子线圈从投入运行到绝
缘老化击穿的时间约为18年。
起停5000次�绝缘寿命约降低40%�
转子相当于运行20年。
所以�我们还要针对服役时间较长的�18
年及以上�、起停次数多的电机加强检查维护力度�在有能力时考
虑对其逐步进行更换。
我们认为合理使用设备�降低启动次数是
减少大电机损坏的重要手段。
对于铸铝转子电动机的使用�一定要注意到它可以环节因笼
条断裂严重而面临困境的优点以及其固有的一些缺点�它启动转
距低�启动特性差�启动时间长�定转子都容易过热。
为了减少
转子笼条开焊故障�可以把电机的转子改为铸铝转子�这样其运
行还是比较稳定。
但是这种技改的效果也并不理想�会产生“熔
铝”故障�造成电机温度升高�铁芯发生偏心�导致定转子扫膛�
若不及时发现�会使定子线圈烧毁�扩大事故。
究其原因�其电
机启动力矩大�而铸铝转子电机的启动力矩小�约为其它鼠笼电
机的80%�启动过程中在低转速的时间比较长�也就是转静子电流
在峰值的时间比较长�铸铝笼条过热膨胀�受铁芯的挤压变形�
论文
10
冷却后又不能恢复原状�久而久之�某些比较薄弱的笼条承受不
住启动电流而过热熔化。
但是对于启动力矩小的电机非常适用�分析两者不同之处�在
于启动特性不同�启动力矩大�铸铝转子电机恰恰启动力矩小�
约为其它鼠笼电机的80%�启动过程中在低转速的时间比较长�
也就是转静子电流在峰值的时间比较长�排粉机启动力矩小�但
启动惯性大�电机在低转速的时间相对较短�所以危害较小。
3、防止转子笼条开焊故障�
电机在运行中转子笼条开焊故障比较频繁�有些甚至划破定子线
圈导致线圈烧毁。
其原因除了频繁启动外�电机的质量也存在许
多问题�a.热容量不足�在启动动中过热材质变软�易发生扭曲
变形、开焊、断裂。
b.短路环热容量偏小�导致材质变软�受笼
条热膨胀的不均匀而产生的正负应力作用�笼条焊接好的�通流
大�热膨胀大�产生正应力�否则产生负应力��焊接处易发生开
焊�c.焊接方式不合理�焊接面积小�、焊接工艺差�d.笼条在
槽内与铁芯配合间隙大�启动及运行中易产生振动摩擦使铁芯及
笼条磨损�使间隙进一步增大�铁芯磨损产生的铁芯短路发热会
使运行状况更加恶化�笼条的热量又不易传递到铁芯中去�笼条
与铁芯的配合间隙还会使笼条及短路环在铁芯内串动�所受应力
继续增加�e.笼条两端伸出铁芯部分较长�其所承受的剪切力增
大�承受能力减小。
由于以上诸多因素�造成此电机转子笼条易
发生开焊断裂故障。
为了避免或减少此类故障的发生�除了加强
运行及检修时的检查外�特别要注意笼条焊接时的工艺�对所有
电机笼条出槽口部分绑扎3—5层无纬带。
在年度更改、技措中对
论文
11
启动频繁、易发生笼条开焊故障的磨煤机电机转子逐步改型为深
槽式高启动转矩转子�提高启动特性�缩短启动时间。
4、防止电动机引线接头故障�a�接线采用加大加厚的垫片�保证接
触良好�b�采用铜铝过渡板解决电动机的铜鼻子与电缆的铝鼻子
间的电腐蚀�逐渐将铝电缆的鼻子更换为铜铝过渡型。
5、轴承损坏�
电机轴承损坏故障会导致转静子烧毁�所以轴承是检修的重中之
重�一定要严把质量关。
新轴承使用前一定要按检修规程要求测
量各个装配尺寸�并清洗检查�合格后方能使用。
禁止使用不合
格产品。
供应部门要把住进货渠道�严防假冒伪劣产品进入。
6、对于运行值班人员在电机启动时应到现场�监视启动过程
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