陳 武，李 莊，馬 悅

（江蘇省駱運(yùn)管理處劉老澗閘站管理所，江蘇 宿遷 223800）

在大中型泵站運(yùn)行中，同步電動機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行起到關(guān)鍵作用，通過對泵站同步電動機(jī)定子繞組相間擊穿現(xiàn)場焊接修復(fù)，發(fā)現(xiàn)此方法省時(shí)省力，是一種較好的修復(fù)方法，并總結(jié)了同步電機(jī)預(yù)防出現(xiàn)定子繞組相間、匝間擊穿的故障原因及預(yù)防措施。

1 泵站同步電動機(jī)故障

江蘇省駱運(yùn)管理處劉老澗閘站管理所泵站6kV同步電動機(jī)型號為TL2200-40/3250，容量為2200kW，額定電流為248A，勵(lì)磁電壓為139V，勵(lì)磁電流為255A，功率因數(shù)為0.9，轉(zhuǎn)速為150r/min，絕緣等級為B級。

2015年6月3#機(jī)組運(yùn)行中定子差動保護(hù)動作跳閘，對定子繞組進(jìn)行絕緣檢查，測量得出A相絕緣35.6M、吸收比1.04、直流電阻156.5mΩ，B相絕緣38.2M、吸收比1.15、直流電阻156.7mΩ，C相絕緣1.21G、吸收比1.69、直流電阻156.9mΩ。此外，AB相間絕緣為31MΩ。由以上測量數(shù)據(jù)得出定子繞組三相直阻平衡度小于2%，AB兩相絕緣電阻偏小，且與C相絕緣電阻相差較大，AB兩相吸收比均小于規(guī)定值1.3，初步得出AB相間擊穿，匝間可能擊穿。經(jīng)過對定子繞組檢查，發(fā)現(xiàn)某處AB相間有弧光燒損痕跡，經(jīng)過剝線發(fā)現(xiàn)該處AB銅排有擊穿痕跡，如圖1所示。

圖1 AB繞組相間擊穿故障點(diǎn)

2 故障分析

該泵站建站已20年，一直承擔(dān)對運(yùn)河補(bǔ)水、調(diào)水任務(wù)，3#機(jī)距上次大修已累計(jì)運(yùn)行8000多臺時(shí)。2014年江蘇省駱運(yùn)管理處劉老澗閘站管理所委托江都引江機(jī)械電氣檢測有限公司對泵站機(jī)電部分進(jìn)行檢測鑒定，鑒定得出主電機(jī)為三類設(shè)備，主要存在機(jī)組運(yùn)行溫度波動較大，使導(dǎo)線、絕緣層和包扎件等有不同程度的膨脹變化，造成膠漆鼓脹、破裂和松動，主電機(jī)繞組絕緣失去彈性；矽鋼片變形嚴(yán)重，呈波浪形，波谷達(dá)2mm，明顯松動；定子通風(fēng)溝通風(fēng)不暢，導(dǎo)致溫升偏高；定轉(zhuǎn)子鐵芯局部變形、銹蝕嚴(yán)重；電機(jī)滑環(huán)表面有劃痕，碳刷磨損較快；機(jī)組運(yùn)行振動和噪聲偏大等問題。

另外該電機(jī)采用B級絕緣，絕緣材料耐溫限值低，定子通風(fēng)溝通風(fēng)不暢，導(dǎo)致電機(jī)運(yùn)行時(shí)溫升偏高，絕緣材料老化嚴(yán)重。電機(jī)三相繞阻△tgδ、tgδn值及電容增加率均大于規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)值，表明絕緣已呈老化特征。電機(jī)線圈采用模壓多膠線圈B級絕緣，工藝與性能落后。

分析故障原因以避免以后再次出現(xiàn)相關(guān)故障。三相電機(jī)的相間短路，是三相繞組中有兩相繞組之間短路了，可以用遙測絕緣測定；匝間短路是同相繞組線匝之間的短路，無法用遙測絕緣測定。匝間短路包括各極相組線圈間短路、一個(gè)極相組中線圈之間短路以及一個(gè)線圈中的線匝之間短路。相間短路故障通常有繞組端部層間短路和槽內(nèi)上下層線圈之間短路。造成相間短路的原因是由于相間絕緣尺寸不符合規(guī)定、絕緣墊本身有缺陷、層間墊條墊偏或嵌線時(shí)使其遭受損傷等

該站3#主機(jī)為電機(jī)老化、絕緣性能顯著下降使AB相間絕緣不合格，導(dǎo)致相間擊穿。

3 定子繞組相間擊穿修復(fù)

經(jīng)過方案研討和論證，采用修復(fù)方案：對故障點(diǎn)進(jìn)行剝線，打磨兩相銅條，以銀銅焊條對銅條補(bǔ)焊修復(fù)，并打磨處理，之后對故障點(diǎn)表面纏10層F級云母帶及一層滌綸帶，涂刷絕緣漆，定子繞組加熱至90℃保持8h。

3.1 材料準(zhǔn)備

滌綸帶1卷，F(xiàn)級云母帶4卷，石英氈1m2，石棉粉1kg，石棉布2m，銀銅焊條（30%銀、70%銅）4根，1032絕緣漆2kg，部分銅排，什錦銼1套，氧氣乙炔焊等。

3.2 故障檢修

（1）故障點(diǎn)處理：對故障點(diǎn)進(jìn)行剝線處理，周圍除污除塵，并對故障點(diǎn)銅條打磨，虛連的部分清除，制作銅條捆扎于損壞較大的銅排；對故障點(diǎn)待焊接周圍墊石英氈，漏縫處以石棉粉填充，防止焊接時(shí)對周圍線圈造成損傷。

（2）故障點(diǎn)焊接：用銀銅焊條對故障點(diǎn)進(jìn)行焊接處理，銀銅焊條焊接后流動性好，可對焊點(diǎn)周圍實(shí)現(xiàn)盡可能包裹，以故障點(diǎn)的銅條截面積滿足最大載流量為準(zhǔn)；焊接中需對焊點(diǎn)周圍塞石棉粉及石棉布，防止焊接時(shí)火焰對線圈造成損傷；焊接完成冷卻后，用什錦銼對焊接點(diǎn)部位進(jìn)行打磨處理，以焊點(diǎn)無毛刺圓潤為止；清除故障點(diǎn)雜物，對焊接點(diǎn)纏繞10層F級云母帶（1kV纏繞1層，選用電機(jī)高一絕緣等級），最后纏繞一層滌綸帶，并用絕緣漆涂刷均勻，如圖2所示。

圖2 故障點(diǎn)焊接

（3）加熱絕緣處理：將定子三相繞組串聯(lián)，首尾兩端與勵(lì)磁裝置出現(xiàn)端出現(xiàn)連接，并用石英氈對故障點(diǎn)覆蓋保溫；勵(lì)磁裝置手動投勵(lì)逐步從100A至180A，隨時(shí)監(jiān)視定子繞組溫度至90℃，烘烤8h。

對修復(fù)后的定子繞組測量絕緣，A相為810M、吸收比為1.51、直阻為156.5mΩ，B相為860M、吸收比為1.52、直阻為156.7mΩ，C相為1.2G、吸收比為1.68、直阻為156.9mΩ。該電機(jī)定子繞組三相絕緣電阻、吸收比及直流電阻等試驗(yàn)數(shù)據(jù)均達(dá)到規(guī)定值。本次故障檢修是成功的，隨后對該電機(jī)進(jìn)行試啟動，3#電機(jī)各項(xiàng)電氣參數(shù)正常。

4 修復(fù)方法評價(jià)

可以看出此次定子繞組相間擊穿修復(fù)方法有以下優(yōu)點(diǎn)。

（1）成本較低，經(jīng)統(tǒng)計(jì)材料成本費(fèi)用不足1千元，材料較少且網(wǎng)上均可正常購置。

（2）維修周期較短：檢查、研討、檢修、試運(yùn)行周期共為5d左右，大大縮短了搶修和停機(jī)時(shí)間。電機(jī)及時(shí)消除故障為提高單位工程效益的發(fā)揮起到重要作用。

（3）施工工藝簡易：查出故障點(diǎn)，現(xiàn)場施工，省去回廠絕緣處理。回廠周期較長且回廠絕緣抽芯處理費(fèi)用較高約為10萬元左右。

對于運(yùn)行中高壓同步電機(jī)出現(xiàn)定子差動保護(hù)動作情況，筆者認(rèn)為技術(shù)人員應(yīng)該進(jìn)行高度重視，首先檢查定子繞組三相相間及對地絕緣（排除定子繞組內(nèi)部故障），其次應(yīng)檢查電機(jī)二次電流回路中有無端子線頭松動、脫落（排除誤動作）。本次3#同步電機(jī)定子繞組相間擊穿修復(fù)適用于故障點(diǎn)在端部位置，而相間擊穿大多發(fā)生于端部絕緣點(diǎn)薄弱位置。

5 修復(fù)后運(yùn)行情況

3#主機(jī)經(jīng)過近3年運(yùn)行，未出現(xiàn)絕緣性能下降現(xiàn)象，三相電流平衡。期間對3#機(jī)進(jìn)行解體性大修，逐步檢查定子繞組，未發(fā)現(xiàn)其他線圈、電樞損傷情況。3#主機(jī)組至今運(yùn)行穩(wěn)定，各項(xiàng)電氣參數(shù)正常。

6 避免同步電機(jī)繞組擊穿的措施

6.1 保持電動機(jī)的清潔

電動機(jī)在運(yùn)行中，必須保持進(jìn)風(fēng)口的清潔。在進(jìn)風(fēng)口周圍至少3m以內(nèi)不允許有塵土、水漬、油污和其他雜物，以防止吸入電動機(jī)內(nèi)部。若這些塵土、油、水吸入電動機(jī)內(nèi)部，便形成短路介質(zhì)，損壞導(dǎo)線絕緣層，造成匝間短路，電流增大，溫度升高而燒毀電動機(jī)。所以要保證電動機(jī)有足夠的絕緣電阻，良好的通風(fēng)冷卻環(huán)境，并定期對電機(jī)定子風(fēng)道除塵，機(jī)組大修時(shí)可用絕緣清洗劑對定轉(zhuǎn)子線圈進(jìn)行仔細(xì)絕緣清洗，禁止噴涂絕緣漆。因?yàn)楝F(xiàn)場無無塵操作間，無法對定轉(zhuǎn)子線圈徹底除塵，噴絕緣漆會對線圈表面灰塵進(jìn)行覆蓋，影響散熱使運(yùn)行中電機(jī)線圈溫度升高。只有這樣才能使電動機(jī)在較長時(shí)間運(yùn)行中保持在安全穩(wěn)定的狀態(tài)下工作。

6.2 觀察有無振動、噪音和異常氣味

電動機(jī)若出現(xiàn)振動，會引起與之相連的泵軸部分不同心度增高，擺度增大，使電動機(jī)負(fù)載增大，出現(xiàn)定子電流升高，溫度隨之升高降低電機(jī)絕緣性能。因此，電動機(jī)在運(yùn)行中，要經(jīng)常檢測振動情況，發(fā)現(xiàn)問題要及時(shí)解決。噪聲和異味是電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)異常、出現(xiàn)嚴(yán)重故障的前兆，必須及時(shí)發(fā)現(xiàn)并查明原因予以排除，否則就會延誤時(shí)機(jī)，擴(kuò)大故障，釀成燒毀電動機(jī)的重大事故。

6.3 提高電機(jī)安裝和檢修精度

電機(jī)安裝和檢修時(shí)應(yīng)嚴(yán)格遵循相關(guān)安裝檢修規(guī)程。對于大中型泵站來講，要提高電機(jī)安裝檢修時(shí)的垂直同心度、擺度、泵軸中心度、磁場中心、空氣間隙、瓦間隙等精度，此外電機(jī)各配件安裝檢修時(shí)應(yīng)牢固可靠無松動，保證電機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行。

7 結(jié)束語

此次3#同步電動機(jī)定子繞組相間擊穿修復(fù)方法，施工工藝簡易，現(xiàn)場施工，所用材料較少，修復(fù)周期短。此方法大大縮短了搶修和停機(jī)時(shí)間，電機(jī)定子繞組相間擊穿故障及時(shí)消除，是一種省時(shí)、省力、省材的方法，保障了泵站設(shè)備安全運(yùn)行，延長了同步電動機(jī)使用壽命，大大提高了單位的工程效益。筆者藉此一種同步電動機(jī)的定子繞組相間擊穿故障現(xiàn)場修復(fù)方法供大家提供參考。