裴純福，黃軍林

（山東電力建設(shè)第二工程公司，濟(jì)南250100）

繞組加電壓法在高壓電動(dòng)機(jī)干燥中的應(yīng)用

裴純福，黃軍林

（山東電力建設(shè)第二工程公司，濟(jì)南250100）

高壓電動(dòng)機(jī)受潮后的處理方法多種多樣，但其共同目的是處理電動(dòng)機(jī)繞組絕緣，使之達(dá)到規(guī)范要求，確保設(shè)備安全可靠運(yùn)行。繞組加電壓法是其中一種方法，是在6.6kV高壓電動(dòng)機(jī)繞組上加415V的電壓（低壓電源），利用繞組的自身發(fā)熱來驅(qū)除潮氣，使繞組絕緣值升高。在印度GMR電站工程中進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用，證明采用低壓電源對(duì)高壓電機(jī)進(jìn)行受潮后處理效果明顯。

高壓電動(dòng)機(jī)；受潮；低壓電源；工程應(yīng)用

0 引言

高壓電動(dòng)機(jī)作為火力發(fā)電廠主要設(shè)備的動(dòng)力來源，其安全性至關(guān)重要。在施工中，高壓電動(dòng)機(jī)易受潮導(dǎo)致其絕緣不能滿足規(guī)范要求，對(duì)設(shè)備的正常開機(jī)和安全運(yùn)行造成不良影響。因高壓電動(dòng)機(jī)具有體積重量大，功率電壓高等特點(diǎn)，采用常規(guī)烘烤等干燥處理操作工序復(fù)雜［1］，需動(dòng)用其它機(jī)械裝置，且涉及專業(yè)面較廣，給現(xiàn)場(chǎng)施工帶來諸多不便。因此，如何簡(jiǎn)化處理高壓電動(dòng)機(jī)受潮的操作步驟，省時(shí)、省力地完成干燥處理，使其滿足規(guī)范要求值，安全可靠地投入運(yùn)行，是現(xiàn)場(chǎng)施工中亟需解決的主要問題之一。印度GMR電站4×350 MW工程項(xiàng)目位于印度奧里薩邦德赫克納爾區(qū)，常年相對(duì)濕度在29%～83%，每年6月至10月是雨季，雨水頻繁，相對(duì)濕度基本在80%左右。在此期間，電動(dòng)機(jī)絕緣受潮濕環(huán)境的影響較大，特別是一些重要設(shè)備的高壓電動(dòng)機(jī)，繞組絕緣值低于要求規(guī)范值，不能進(jìn)行正常的開機(jī)和試運(yùn)。

采用電動(dòng)機(jī)空間加熱器通電進(jìn)行加熱烘干，因電動(dòng)機(jī)自身電加熱器功率較低，發(fā)熱量受局部空間限制，處理效果不理想，且不能保證在計(jì)劃時(shí)間內(nèi)完成電動(dòng)機(jī)試轉(zhuǎn)，選擇放棄。在受現(xiàn)場(chǎng)條件約束的情況下，經(jīng)分析計(jì)算，遵循相關(guān)的規(guī)范要求，合理利用設(shè)備本身構(gòu)造原理和結(jié)構(gòu)，采用低壓電（415V三相交流電）對(duì)高壓電動(dòng)機(jī)的繞組直接進(jìn)行通電，利用通電繞組線圈自身發(fā)熱進(jìn)行干燥［2-3］。

1 技術(shù)原理

1.1 電機(jī)繞組通電加熱

根據(jù)焦耳定律Q=I2Rt：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流的二次方成正比，與導(dǎo)體電阻和通電時(shí)間成正比。即當(dāng)電機(jī)繞組在通電后，繞組的發(fā)熱情況和流過定子繞組的電流的平方、定子繞組的阻抗、通電時(shí)間有關(guān)。根據(jù)這一原理，在高壓電機(jī)定子繞組的U、V、W三相加上415 V交流電壓（圖1）或者在任意兩相上加上240／415 V的電壓（圖2）時(shí)，定子繞組形成一個(gè)閉合回路，電流經(jīng)過定子繞組產(chǎn)生熱量，經(jīng)過一定時(shí)間的熱量累積，電動(dòng)機(jī)內(nèi)部溫度開始上升，隨著溫度的上升，電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的潮氣慢慢的被驅(qū)趕了出去，相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)絕緣值也就得到了提高，達(dá)到了電動(dòng)機(jī)干燥處理的目的。

圖1 接線方式一

圖2 接線方式二

說明：印度低壓電源的標(biāo)準(zhǔn)線電壓是415 V，相電壓是240 V。

1.2 電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)條件

電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的條件是須在定子繞組上通上對(duì)稱的額定三相交流電源，形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，與轉(zhuǎn)子形成電磁轉(zhuǎn)矩，從而使其帶動(dòng)負(fù)荷旋轉(zhuǎn)。

電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩公式

式中：T為電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩；P為電動(dòng)機(jī)額定功率；n為電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速?？傻茫妱?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與功率成正比，與轉(zhuǎn)速成反比。

式中：P1為高電壓時(shí)電動(dòng)機(jī)的功率；P2為低電壓時(shí)電動(dòng)機(jī)的功率；n為電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速；U1、I1為高功率時(shí)電動(dòng)機(jī)的電壓、電流；U2、I2為低功率時(shí)電動(dòng)機(jī)的電壓、電流；cosφ為電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)；Z為電動(dòng)機(jī)的阻抗。

額定電壓為6 kV的電動(dòng)機(jī)，通入400 V的電壓后，兩者之間的轉(zhuǎn)矩比是1／225。例如1臺(tái)1 500 kW、轉(zhuǎn)速為1 500 r／min的電動(dòng)機(jī)，在額定電壓（6 kV）下轉(zhuǎn)矩為

當(dāng)加上400 V的交流電后，轉(zhuǎn)矩

此數(shù)據(jù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于電動(dòng)機(jī)的最小轉(zhuǎn)矩值

所以，在功率、阻抗、頻率、功率因數(shù)一定的情況下，額定電壓為6 kV的高壓電動(dòng)機(jī)繞組上加上400 V的電壓時(shí)，繞組雖已形成了旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，但因旋轉(zhuǎn)力矩遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)力矩值，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩達(dá)不到轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子是無法正常做功和轉(zhuǎn)動(dòng)的。此時(shí)電動(dòng)機(jī)定子繞組做功只會(huì)產(chǎn)生熱量，無機(jī)械能輸出。即電動(dòng)機(jī)繞組只有加熱作用，使電動(dòng)機(jī)內(nèi)部潮氣及水分快速蒸發(fā)，達(dá)到驅(qū)潮、干燥電動(dòng)機(jī)的目的。

2 應(yīng)用及操作步驟

2.1 應(yīng)用

印度GMR電站4×350 MW工程中的引風(fēng)機(jī)電機(jī)采用YKK800-8TH型，額定功率2 400 kW，定子額定電壓6.6 kV，額定電流249 A，絕緣等級(jí)F級(jí)，上海電機(jī)廠制造的高壓電動(dòng)機(jī)。因設(shè)備布置于室外，在設(shè)備就位后的首次試轉(zhuǎn)前使用2 500 V測(cè)試?yán)@組絕緣為0.5 MΩ，小于規(guī)范規(guī)定的6.6 MΩ（規(guī)范規(guī)定絕緣值不超過是1 MΩ／kV，吸收比小于1.2）。在經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)檢查和核實(shí)后，確認(rèn)是由電動(dòng)機(jī)受潮引起的絕緣值降低。采用低壓電源（415 V三相交流電）直接對(duì)電動(dòng)機(jī)繞組進(jìn)行通電加熱。

2.2 操作步驟

在實(shí)際操作中，因高壓電動(dòng)機(jī)的高壓電纜接線已完成，拆裝不便，為了安全、省時(shí)、省力，用高壓電纜臨時(shí)代替低壓電纜。

在6 kV開關(guān)高壓電纜接線端子處接上415 V低壓交流電（一般6 kV配電室均有檢修箱），電機(jī)側(cè)高壓電纜和電動(dòng)機(jī)繞組呈星形連接，通過高壓電纜把電能傳送給電動(dòng)機(jī)繞組，完成繞組電能的供給。

1）使用施工電源對(duì)高壓電動(dòng)機(jī)（引風(fēng)機(jī)電機(jī)）進(jìn)行受潮后的干燥處理，電纜連接如圖3所示。

被干燥電動(dòng)機(jī)通過繞組的電流數(shù)值應(yīng)控制在額定電流的40%（249×40%=99.6A），故施工用電盤或檢修箱選擇容量為100A。電纜型號(hào)為ZRC-YJLV22-1 3×50。

圖3 電纜連接圖

2）完成以上接線工作后，在就近的電纜線芯上接鉗芯電流表，檔位選擇在200 A，同時(shí)在相間（或線間）并聯(lián)萬用表，檔位選擇在電壓檔750 V。檢查無誤后合上施工用電盤（或檢修箱）內(nèi)的電源開關(guān)，此時(shí)需密切注意鉗芯電流表和電壓表的數(shù)值，當(dāng)數(shù)值無大幅擺動(dòng)或趨于穩(wěn)定時(shí)，應(yīng)分別測(cè)量每個(gè)線芯的電流和電壓數(shù)據(jù)，并做好記錄。再此期間應(yīng)有專人在就地觀察被干燥電動(dòng)機(jī)的狀況。

引風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)干燥處理過程中，通電后被測(cè)電動(dòng)機(jī)的A、B、C三相繞組電流分別是74.8 A、74.8 A、75.2 A；被測(cè)電動(dòng)機(jī)的相間電壓、對(duì)地電壓分別是409 V和236.6 V。就地電動(dòng)機(jī)在通電后無任何異?，F(xiàn)象，屬靜止?fàn)顟B(tài)。需要注意的是，通電前應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況打開高壓電機(jī)的蓋板，以便潮氣排除和觀察。

3）開始對(duì)被干燥電動(dòng)機(jī)通入低壓電后，每隔0.5h測(cè)量繞組的通電電流、電壓和繞組溫升，發(fā)現(xiàn)電流、電壓數(shù)據(jù)基本穩(wěn)定，均保持在75 A和410 V左右，且DCS畫面溫升曲線狀態(tài)在緩慢平穩(wěn)的上升。在通電4 h后，溫度由31℃上升到80℃后基本穩(wěn)定，DCS畫面曲線幾乎成平直狀態(tài)。加415 V交交流電前后8 h測(cè)量數(shù)據(jù)見表1（環(huán)境溫度27.7°C）及圖4。

表1 DCS和就地測(cè)量的最高溫度數(shù)據(jù)℃

表2 繞組通電始末電流、電壓測(cè)量數(shù)據(jù)

圖4 引風(fēng)機(jī)A高壓電動(dòng)機(jī)溫升曲線

從以上數(shù)據(jù)中可以看出，在對(duì)高壓電動(dòng)機(jī)繞組上加415 V低壓電4 h后，電動(dòng)機(jī)繞組溫度基本保持在平穩(wěn)狀態(tài)，且通電加熱8 h前后的電流、電壓數(shù)據(jù)基本保持在穩(wěn)定狀態(tài)。

4）停電后測(cè)量引風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)絕緣，測(cè)試結(jié)果為15／25 MΩ，吸收比1.67。此數(shù)據(jù)滿足6 kV高壓電動(dòng)機(jī)絕緣值大于6 MΩ的規(guī)范要求。

5）撤去低壓電源電纜，待電動(dòng)機(jī)自然冷卻6 h后，重新測(cè)量電機(jī)絕緣及計(jì)算吸收比，測(cè)量數(shù)值還是在15／25 MΩ，吸收比為1.67，和通電處理完后的數(shù)值相符。然后檢查了6 kV高壓電纜接線倉(cāng)的各個(gè)螺絲緊固情況后進(jìn)行了封蓋，并對(duì)電動(dòng)機(jī)本體上的蓋板進(jìn)行了恢復(fù)。

6）以上工作完成后，經(jīng)檢查驗(yàn)收，電動(dòng)機(jī)如期完成了試轉(zhuǎn)，且每個(gè)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求。

7）為了避免電動(dòng)機(jī)在停機(jī)后再次受潮，在電動(dòng)機(jī)完成4 h（國(guó)內(nèi)規(guī)范要求是2 h）的空載試轉(zhuǎn)后，對(duì)電動(dòng)機(jī)的接線盒、蓋板等有潮氣進(jìn)入本體的縫隙處涂上了密封膠。當(dāng)電動(dòng)機(jī)按正常電源運(yùn)行后，本身繞組會(huì)再次發(fā)熱，此時(shí)內(nèi)部的微量潮氣會(huì)進(jìn)一步隨設(shè)備的旋轉(zhuǎn)排除，絕緣值還會(huì)上升。在此之后使用密封膠封閉縫隙，效果更好。

3 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用證明，采用低壓電源對(duì)高壓電機(jī)進(jìn)行受潮后的處理是有效的，且在實(shí)施過程中利用高壓電纜作為施工加熱電源電纜的一部分，減少了操作步驟，降低了整體成本。另外，因電動(dòng)機(jī)本身受潮的程度不同，電動(dòng)機(jī)繞組絕緣受潮的程度應(yīng)根據(jù)設(shè)備的綜合檢查結(jié)果判斷，包括前期電動(dòng)機(jī)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)狀況，各測(cè)量數(shù)據(jù)等。應(yīng)綜合判斷是否可以采用施工電源加熱法來處理。

因本實(shí)施方法使用電源的電壓等級(jí)為415 V（380 V），進(jìn)水、繞組絕緣受損、受潮發(fā)霉等電動(dòng)機(jī)不適合此方法。另外在高壓電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)反復(fù)受潮的情況時(shí)，應(yīng)對(duì)受潮的原因進(jìn)行徹底分析，以免影響電動(dòng)機(jī)的使用壽命。

［1］GB 50170—2006電氣裝置安裝工程旋轉(zhuǎn)電機(jī)施工及驗(yàn)收規(guī)范［S］.

［2］章勁.高壓電機(jī)絕緣故障的分析思考［J］.陜西建筑，2006（5）：22-25.

［3］王三虎.高壓大容量電機(jī)的干燥處理［J］.西北水力發(fā)電，2004，20（z1）：149-150.

Application of Winding Add-voltage Method for the High Voltage Motor Drying

PEI Chunfu，HUANG Junlin
（Shandong Electric Power Construction No.2 Company，Jinan 250100，China）

In order to make the motor winding insulation to meet the specification requirements and ensure the safety and reliability of equipment，many methods can be adopted to deal with damp high-voltage motors.By adding the 415 V voltage（LV power）to the 6.6 kV high-voltage motor winding，the winding voltage method dispels moisture using self-heating coil and makes the rise of winding insulation value.The method of processing that damp high-voltage motors by low voltage power supply has been proved to be highly effective by the actual practice in GMR power plant project in India.

HV motor；damp；LV power；engineering application

TM307

B

1007－9904（2015）04－0071－03

2014-10-20

裴純福（1962），男，高級(jí)工程師，從事電氣自動(dòng)化相關(guān)工作；

黃軍林（1981），男，從事電氣自動(dòng)化相關(guān)工作。