探究高压电机绝缘寿命及影响.docx

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探究高压电机绝缘寿命及影响

高压电动机绝缘寿命的影响

高压电动机的故障分类电动机的故障可分为电器故障和机械故障。

机械方面的主要故障是振动、轴承过热、转子扫膛、运转声音异常等；电气方面则主要是电动机绕组接地、短路、开路、接触不良、鼠笼断条等故障。

对化工企业68台次高压电机的故障情况进行了统计，其中，绝缘故障42台次，接线及接触不良引发故障9台次，轴承故障8台次，转子断笼5台次，其他故障4台次，分别占统计故障数的61.8%、13.2%、11.8%、7.3%和5.9%。

高压电动机可以看出，绝缘损坏是化工企业高压电动机出现概率最高的多发故障。

高压电动机在绝缘故障原因分析高压电机绕组绝缘故障，受绝缘材料性能，制造工艺控制，运行安装环境及电、热、化学等综合因素影响，发生的原因比较复杂，下面结合实例分析探讨。

1、电化学击穿某厂造气车间的两台故障电机，解体检查，1台定子绕组三处绝缘击穿，1台四处绝缘击穿，均是点蚀损伤绝缘引起“爬电”，出现烧痕、裂缝、导电通道，且故障点均出现在电动机进风口端部且有向铁心方向移动趋势。

对此，我们从电动机结构、运行环境、操作方式等方面分析原因，初步认定该电机系由于选型不合理，高压电动机在运行环境恶劣导致电化学击穿。

<运行环境恶劣引起电化学击穿是绝缘损坏的主要原因。

空气中存在的酸、碱性腐蚀气体长期侵蚀绝缘材料表面，高压电动机在空气湿度较大时，加速绝缘材料性能的恶化，有机绝缘材料在电、热、化学等因素的综合作用下，很容易引起损伤最终导致击穿。

2.频繁启动高压电机的频繁启动直接影响其使用寿命。

这是因为启动时电动机要承受大电流的冲击，绕组要承受电动机和热应力的叠加作用。

由于绕组绝缘材料与铜导体膨胀系数不同，高压电动机在启动时绝缘材料与导体之间形成很大的煎切应力，导体与绝缘材料之间的固定将被破坏，绝缘将分层或撕裂以至发生绝缘击穿。

鼠笼式异步电动机在频繁启动时，高压电动机还容易造成鼠笼断条，尤其是负载启动电动机，故障概率更高。

3.嵌线缺陷嵌线时绑扎端部造成端部绝缘压陷损伤，是引起高压电动机绕组损伤的另一个重要因素。

凡被端环接触到的部位，表面绝缘都不同程度地挤压出凹陷的沟痕，高压电动机至使一部分软化的绝缘材料被挤压到绑扎接触面的边缘，整体固化后，此部分绝缘显著减薄，绝缘强度降低。

4.端部手包绝缘质量不良端部手包绝缘质量不良造成端部相间或相对地短路的实例非常多。

手包绝缘包层不紧，内部有间隙，高压电动机在环境湿度高时，绕组的绝缘性能明显下降直至绝缘材料表面结露，此时绝缘表面易于引起沿面放电。

高压电动机其放电机理是在绝缘表面首先生成水膜，在电场的作用下，水膜被电离并使离子沿表面移动、汇集，造成电场的不均匀分布，同时降低了表面的放电电压。

这种沿表面放电实际上是一种气体介质放电现象，其电压比单一气体或固体中存在的击穿电压低得多，有时延面“爬电”距离可达数十厘米。

沿面放电可能导致高电位之间贯穿性的击穿闪络，即相间短路事故。

某厂变换工段室外安装的两台Y560-10、500kw电机，高压电动机在暴风雨天因电机进水保护动作相继跳闸。

解体检查，高压电动机发现电机由风道进水造成端部相间绝缘多处击穿，“爬电”距离长达60cm。

高压电机绕组绝缘材料在电气、机械、温度、环境等因素综合作用

高压电机定子绕组线圈主绝缘腐蚀损坏的类别有哪些？

   高压电机定子线圈腐蚀损坏现象已相当普遍，严重地影响了电机的安全运行和使用寿命。

引起电机定子绕组事故的最普遍原因是定子线圈油污腐蚀及定子铁芯槽楔、垫块、垫条松动，定子绕组端部绑绳松动断裂，致使线圈在运行中产生振动，造成主绝缘磨损腐蚀被击穿。

   从高压电机定子绕组线圈主绝缘击穿的现象来看，线圈主绝缘的腐蚀损坏大致可分为2类：

一类是从线圈外部主绝缘开始向内的腐蚀损坏，通常称为外腐蚀；另一类是从线圈内部绝缘开始向外的腐蚀，通常称为内腐蚀。

线圈主绝缘外腐蚀损坏

（1）电机定子绕组端部和定子铁芯内线圈振动，使线圈主绝缘腐蚀损坏。

这是外腐蚀损坏事故中最为普遍也最为严重的现象。

造成这种腐蚀损坏的主要原因是，电机在运行中，因其端部绕组在电磁力的作用下产生振动，致使线圈在定子铁芯槽内端部固定不牢，发生槽楔、线圈层间垫条、端部间隔垫块和绑绳松动脱落，线圈与绑绳及间隔垫块之间出现摩擦，防晕半导体漆破坏发生电晕腐蚀，从而造成槽部和端部线圈主绝缘击穿。

（2）定子铁芯内部磁性物质的磨损腐蚀。

这种情况主要是由于检修过程中没有认真清理、吹扫定子绕组，导致绕组线圈缝隙及其它死角处遗留了一些微小的磁性杂物，在电机运行时磁性杂物被吸附在线圈主绝缘表面，在电磁感应及电磁力的作用下，磁性杂物呈旋转方式运动，将线圈主绝缘磨钻出坑洞。

   （3）定子线圈的油污腐蚀。

目前，大型发电机及高压电动机轴瓦都普遍存在漏油现象，因而电机线圈因油污腐蚀烧毁的事故也相当普遍。

这类故障发生的部位基本集中在电机定子槽口、绕组端部和绕组鼻端引线处。

其特点是油污附着在线圈上，对线圈主绝缘起溶解浸蚀作用，使主绝缘与导线分层线圈整体绝缘强度降低，长时间运行后造成定子绕组相间短路、接地短路等故障。

   （4）定子铁芯硅钢片对绝缘的磨损腐蚀。

在压装定子铁芯的过程中，如果硅钢片叠片不整齐，或者定子铁芯通风槽钢及端部压指压装固定不良，或者在检修中损伤了定子铁芯，都会造成电机运行时发生振动，磨损绝缘，最终导致线圈的主绝缘被击穿。

1.2 线圈内腐蚀

   多次事故统计和故障线圈解剖的结果表明，线圈的内腐蚀也比较严重。

对大量内腐蚀线圈的解剖分析表明，内腐蚀一般都是从绝缘与导线间的气隙气泡、线圈直线与端部的R角、线圈引出线假线焊接等部位开始的。

内腐蚀现象首先是线圈内部绝缘变白并逐步扩大，随后烧损绝缘形成坑洞并积有大量绿色粉末，从而加速导线股间及主绝缘的腐蚀损坏，直至主绝缘击穿。

另外，温度过高导致的热老化也是造成内腐蚀的一个重要因素。

线圈发生内、外腐蚀的原因分析

   电机定子线圈发生内、外腐蚀的原因，主要是由于线圈主绝缘在电机运行中，长期在电磁振动、高温度和高电压3种因素的作用下而遭到振动磨损、电晕腐蚀及绝缘热老化，使线圈整体绝缘出现脱壳、分层、烧灼、磨损和绝缘强度降低等现象，最终造成绝缘击穿故障。

1 电磁振动磨损腐蚀

   电机在运行中产生的各种机械振动，都会磨损腐蚀线圈绝缘，其中最主要的是电磁振动对电机端部绕组及槽口的影响。

如果定子铁芯压装质量不好，绕组端部绑扎工艺不良，使线圈在槽内因固定不良而产生幅值很大的振动，层间垫条和测温元件垫条就会在上下层线圈之间来回窜动而磨损上下层线圈，使线圈主绝缘受损。

更严重的是，如果线圈运行中导线通过的电流产生2倍频电磁振动力，则不仅会使线圈与铁心及绕组端部间隔垫块发生振动，使主绝缘表面磨损，而且还会使导线与主绝缘之间，导线的匝间、股间产生摩擦振动，造成导线的匝间、股间松散、短路、断股。

同时，在短路部位产生附加损耗与温升，会加速局部主绝缘老化，降低绝缘强度，甚至在正常工作电压下也会造成绝缘击穿故障。

因此，电磁振动是造成线圈主绝缘外腐蚀和内腐蚀损坏的主要原因。

2 电晕腐蚀

   电机运行中，线圈绝缘承受着较高的电场强度，如果绝缘表面防晕层与定子铁芯接触不良，线圈在槽内发生振动就会磨损绝缘表面防晕层。

此时，绝缘表面对铁芯就有较高的电位，在磨损部位产生电晕放电，造成局部瞬时高温，将线圈主绝缘及其它附属绝缘材料烧灼、烧焦。

电晕放电还能产生破坏力较强的化学反应，严重腐蚀绝缘和线圈导线，所以内腐蚀严重的部位都集有大量绿色粉末。

另外，绕组端部防晕处理不好，会造成电容电流过大，引起定子端部绕组发热，加速端部绕组绝缘热老化腐蚀。

3 绝缘热腐蚀

   电机鼻端的水电接头因焊接工艺不良而发生焊接点过热甚至开焊，定子铁芯端部漏磁通增加铁损，线圈防晕层磨损发生电晕放电，定子铁芯进入大量油污堵塞铁芯通风孔，线圈水路空心导线堵塞，都会造成绕组局部或整体温度过高。

当温度超过绝缘的容许值时，绝缘的粘接能力和机械强度降低，使绝缘流胶、老化、起层、松散、脱壳，加快了绝缘热腐蚀的速度，缩短了线圈的使用寿命。

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