6KV高压电机故障分析及预防措.docx

1、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 YL1 18/61-8 1000 6000 1 15.5 741 B 兰州综合电

2、机厂 1975B1、2 吸风机 YL1 18/61-8 1000 6000 1 16 742 B 兰州综合电机厂 1974B1、2 吸风机 Y1000-8/1 180 1000 6000 1 19 743 F 沈阳电机厂 1996B1、2 送风机 JSQ-1510-6 650 6000 75 990 B 上海电机厂B1、2 送风机 JSQ-1512-6 780 6000 88 985 B 北京重型电机厂B1、2 送风机 JS1512-6 780 6000 91 985 F 沈阳电机股份公司 1999B1、8 排粉机 JSQ-1510-4 850 6000 98 1480 B 沈阳市电机厂 19

3、82B1、8 排粉机 JS1510-4 850 6000 97 1485 B 沈阳电机厂 1983B1、8 排粉机 JSQ1510-4 850 6000 96.5 1485 B 上海电机厂 1984B1、8 排粉机 JSQ1510-4 850 6000 97 1485 B 北京重型电机厂 1995B1、8 排粉机 JS1510-4 850 6000 96 1485 B 湘潭电机厂 1985B1 磨煤机 JSQ-1512-8 570 6000 69 740 B 沈阳电机厂B2 磨煤机 YL143/59-10 1000 6000 122 595 B 沈阳电机厂G1、2 给水泵 EFLU-KK 16

4、00 6000 182 2970 F 日本日立 1975G1、2 凝结泵VETLOUKK1200 380 378 1460 F 日本日立1975B3、4 吸风机 EFLAK K 2050 6000 240 592 F 日本日立 1975B3、4 吸风机 Y2000-10/1250 2000 6000 247 594 F 兰州电机厂 1995B3、4 送风机 EFOU-KK1810 6000 103 740 F 日本日立 1975B3、4 送风机 Y560-8 810 6000 97.8 743 F 湘潭电机厂 1990B3、4 一次风机 EFLOUK K1450 6000 55.6 1470

5、F 日本日立 1975B3、4 一次风机 YKK450-4 450 6000 50.5 1490 F 兰州电机厂 1999B3、4 磨煤机 EFOUKK1220 6000 27.7 980 F 日本日立 1975B3、4 磨煤机 YMSQ355-6 220 6000 28.8 988 F 北京电力设备总厂 1995G3、4 给水泵 EFLUKK 1830 6000 212 1480 B 日本日立 1975G3、4 凝结泵 VEFLOUKK 270 6000 31.2 1470 B 日本日立 1975B5-8 吸风机 Y12508/1 180 1250 6000 151.6 742 B 北京重型

6、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 Y12508/1 180 1250 6000 147 738 B 沈阳电机厂 1986B5-8 送风机 YL1 18/748 1250 6000 144.3 742 B 兰州电机厂 1982B5-8 送风机 Y12508/1430 1250 6000 144 742 B 兰州电机厂 1985B5-8 送风机 Y12508/1430 1250 6000 147 738 B 沈阳电机厂 1986B5-8 磨煤机 JS1586 550 6000 64.1 985 B 北京重型电机厂 1985

7、B5-8 磨煤机 JS11586 550 6000 64.1 985 B 沈阳市电机研究所 1992B5-8 磨煤机 JS1586 550 6000 64 988 B 东方电机厂 1981B5-8 磨煤机 550 6000 G5-8 甲给水泵 SIZE710/1-4 5100 6000 557 1492 F 英国 1986G5-8 甲给水泵 YKS5100-4 5100 6000 560.5 1490 F 上海电机厂 1993G5-8 甲给水泵 YSOS5100-4 5100 6000 560.5 1490 F 上海电机厂 1989G5-8 乙丙给水泵 YK32002 3200 6000 36

8、0 2987 F 沈阳电机厂 1986G5-8 乙丙给水泵 YK32002 3200 6000 356 2987 F 上海电机厂 1985G5-8 凝结泵 JSL1384 300 6000 34.6 1470 B 沈阳市电机厂 1984G5-8 凝结泵 6000 G5-8 射水泵 JS1374 260 6000 29.6 1485 B 兰州电机厂 1979G5-8 射水泵 JS1374 260 6000 30.3 1485 B 湘潭电机厂 1979G5-8 射水泵 JS1374 260 6000 30.4 1485 B 沈阳电机厂 1983#1 循环水泵房循环水泵JSL160012 1600

9、6000 198 495 B 上海电机厂#2 循环水泵房循环水泵YL160016 1600 6000 200.5 370 B 湘潭电机厂#1 除灰泵房排浆泵JS148-8 240 6000 31 737 B 湘潭电机厂#1 除灰泵房排浆泵240 6000 B 上海电机厂#2 除灰泵房排浆泵JS1488 240 6000 31.1 736 B 北京重型电机厂中继回水泵 JS1384 300 6000 34 1485 B 兰州综合电机厂高压除灰泵房排浆泵JSQ158-6 560 6000 66.5 985 B 北京电机厂高压除灰泵房排浆泵550 6000 64 985 B 上海电机厂高压除灰泵房排

10、浆泵6000 高压除灰泵房排浆泵高压除灰泵房溢流泵JSQ14104 500 6000 57 1490 B 沈阳电机厂高压除灰泵房溢流泵Y355-6 250 6000 30 985 B 沈阳电机厂高压除灰泵房溢流泵Y355-6 250 6000 30.2 991 B 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JK1332 290 6000 33.7 2970 B 沈阳电机厂冲灰泵 JS1384 300 6000 34 1485 B 兰州电机厂冲灰泵 JS21284 300 6000 35.4 1480 B 天津电机厂冲灰泵 JS1

11、384 300 6000 34.6 1470 B 沈阳电机厂碎煤机 JSQ1512-10 480 6000 590 B 上海电机厂碎煤机 JSQ1510-10 400 6000 50 590 B 沈阳电机厂李家峪回水泵 JS1469-4 500 6000 58.3 1481 B 北京重型电机厂李家峪回水泵 JSQ1410-4 500 6000 57 1490 B 沈阳电机厂李家峪回水泵 Y3553-4 200 6000 27 1480 B 沈阳电机厂李家峪回水泵 YJS355-4 1 10 6000 12.86 1487 F 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

12、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

13、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31. 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

14、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

15、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 57 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

16、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52.5 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

17、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

18、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 56 倍的启动电流 使笼条、 端环产生 200300K 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

19、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 0.70.9 左右而实际上有

20、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

21、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

22、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81.4 根据发电机检修的经验对大型

23、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 57 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

24、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

25、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

26、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

27、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

28、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

29、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 35 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