10KV高压大电机多次毁坏的原因分析和防范措施

黎东兰

（贵港职业学院，广西 贵港 537100）

1 电机的故障

热磨主电机是人造板生产线的关键设备。某人造板企业两条中密度纤维板生产线的热磨主电机均采用国产的高压电机，一台的型号参数为：9000kW，10kV；另一台的参数为：3550kW，10kV。

2007年7月和2009年8月，9000kW的电机先后两次因转子后端的多片止压板铁片焊点产生裂缝，其中两片断裂掉出，将定子后端绕组刮坏了一圈，深约6mm，使定子绕组对地短路而损害。

3550kW的电机在2007年8月也曾因转子后端的无纬带断裂，转子铜排在离心力作用下甩出刮伤定子线圈而作过一次更换定子线圈，拆解、校正、重新焊接转子线圈铜排，对轴瓦位置进行加工的大修。

2010年2月3550kW的电机又一次发生了故障。当时高压配电总进线柜突然跳闸，从该电机传出较大的响声，轴瓦和转子碳刷处冒烟。检查启动柜，主断路器已跳闸断开，综保装置报警为过流Ⅰ段动作速断保护(注：过流Ⅰ段速断保护是躲过电机在起动瞬间过大的电流而不至于跳闸和电机在运行中发生短路保护跳闸)。相间电阻用摇表（2500V）检测达500MΩ以上，定子线圈三相短路，判断为定子线圈烧毁。

拆开冷却水箱发现固定绕线转子线圈的无纬带已经断裂撕开，并发现有云母片、铜粒和焦味。将电机拆解，抽出转子，发现转子后端用于固定绕线转子线圈的无纬带已经全部断裂撕开，绕线转子的线圈已经散开，三份之一的绕线铜排已松散，脱离原位较远，有较深的刮痕，并把定子线圈刮伤一个圆周，后轴瓦的一个半瓦有裂痕。转子线圈是用扁薄的铜排做成的，散开的线圈铜排在强大的离心力作用下飞离原位刮伤定子线圈，引起电机相间短路，拉弧炸毁电机，这是造成此次事故的主要原因。

本次造成电机损坏的直接原因与2007年8月份的情况一样，均是转子后端的无纬带断裂，转子铜排在离心力作用下甩出刮伤定子线圈。

2 电机的维修方案

针对两台电机的结构和故障，修理的方案均为：更换定子绕组，转子两端的止压板铁片焊接加固，并增加无纬带困绑加固，以防转子止压板再次掉出损坏定子绕组。大功率高压电机一般是订单生产，其设计、制造、安装方案都是根据用户安装现场制定，质量与制造有较大关系。电机维修后的使用寿命也受原机质量和维修质量影响，依然存在隐患。

3 故障的原因分析

结合电机的结构，并从运行及发生的故障情况来看，我们分析认为电机的先后损坏与其设计、制造过程中存在着缺陷、质量较差有关。引起故障的主要原因如下：

3.1 两台电机均在07年作过一次大修，更换了定子线圈，转子线圈铜排拆解、校正、重新焊接，轴瓦位置也进行过加工。大修后试机振动比大修前要大，估计这是因维修质量和转子动平衡精度差引起的。转子在长期的运转中，由于转子不平衡振动过大，会固定转子绕线的无纬带磨断，如果转子线圈也是松动的，无纬带磨到临界状态时会突然断开，线圈铜排在强大的离心力作用下飞离原位置，造成刮伤定子线圈，导致线圈短路而炸毁电机。高速旋转的线圈铜排突然散开与定子绕组刮碰的瞬间会产生一个强大的冲击力，轴瓦在强大的冲击力冲击下出现裂痕，而轴瓦表面光滑没有脱落、烧伤的痕迹，证明当时润滑良好，裂痕是受外力造成的。

3.2 长时间运行后，轴瓦的磨损造成定、转子气隙不均，磁场分布不均，引起电磁振动。转子的无纬带、线圈铜排、平衡块、压块在运行中长时间受振动，产生移位、松动、变型而断裂，在高速旋转中飞离转子而刮伤定子线圈，造成线圈短路而炸毁电机。

3.3 安装水平及磁力中心偏差引起的电磁拉力，造成电机轴向串动，振动加大；联轴器对中心不准，引起负载机械不平衡产生系统共振，电机经过长时间的运行后引起转子产生多种问题，从而引故障。

3.4 频繁起动，起动间隔时间不足，使转子笼条和平衡块移位变形。起动电机时，感应电流很大，达到额定电流的4-8倍，使转子和定子发热。如果起动时间间隔不足，连续起动将会使线圈铜条因连续被加热而变软，机械强度降低，发生弯曲或断裂，引发电机故障。

4 故障的防范措施

在中纤板生产线中热磨主电机属于大型精密设备，其重量大（9000KW的重30t，3550KW的重21t），拆装难度大，维修周期长。多次烧毁，给生产造成严重影响，应引起重视，使用中应采取如下的防范措施：

4.1 电机日常检查

维护周期：每天（当班人员日常检查）

（1)检查外部清洁，是否漏油、热交换装置水管是否漏水。（2)检查温升情况，是否有过热情况。（3）检查振动、噪音，是否有不正常气味。（4）检查润滑装置，检查润滑油的压力、流量和温度是否正常，检查应急润滑装置的油位是否正常。（5）检查运行电流是否超过铭牌规定额定值，三相电流是否平衡，各相电流相差≤10%，观察电刷装置的火花情况。

4.2 定期检修维护

维护周期：每月（检修人员定期维护）

（1）外部进行清洁。（2）检查接线、接地紧固情况；检查各引出线包扎绝缘的情况，是否有电蚀的迹象。（3）检查轴承润滑油的油质、油量，检查应急润滑装置润滑油的保正时间，应10分钟以上。（4）检查滑环和电刷装置，清理滑环，检查电刷的磨损情况及在刷握中自由活动的情况，必要时调整或更换。（5）检查通风系统，冷却器，检查电机内腔是否有凝露、或积水、锈蚀。（6）检测定、转子线圈的绝缘电阻，测量时采用2500V的兆欧表，绝缘电阻不低于1MΩ/KV。线圈的绝缘电阻与历史检测数据相差较大，即使没有达到允许的最低值，也需清洁和干燥电机。高压电机应定期检查绕组的绝缘情况，一般1-2年作一次15KV2分钟的耐压试验。（7）定期检查轴瓦的磨损情况，定期更换，一般应三年更换一次轴瓦。（8）定期检查转子的轴向串动，在电机起动时观察轴向串动的量，应不超过1cm。（9）定期检查联轴器配合对中情况。（10）严格按操作规程起动电动机，不允许频繁起动电机，两次起动时间的间隔应大于30分钟。

4.3 控制系统维护

维护周期：每月（检修人员定期维护）

（1）对保护装置进行校验，检查电流速断保护、过负荷保护、单相接地保护、低电压保护、差动保护等的否可靠性。（2）定期检查柜内接线和螺栓的紧固情况，防止接线和螺栓松脱。查看开关、接触器、继电器等组件有无损坏或烧蚀烧焦现象，各元件工作是否正常。

4.4 强制性定期维护

维护周期：每1-2年（专业人员定期维护）

（1）电机解体，抽出转子检查定子铁芯是否压紧，检查转子平衡块、压块有无松动和脱落，硅钢片有无松动脱落，线圈铜条有无变形、裂缝、断裂，检查有无因铁芯内部发热而形成的蓝色痕迹，检查线圈接头焊接情况，并进行清理。（2）检查定子线圈的槽楔是否松动、完好。（3）检查接线盒，清除上面的灰尘，拧紧螺栓，并检查其密封情况。（4）检查线圈端部的固定状况和线圈端部绝缘漆的情况，是否有龟裂、脱落、气泡、变色或炭化的现象。（5）用2500V的兆欧表测量绝缘的轴承或轴承座与钢基础之间的绝缘电阻，检查绕组的绝缘情况，作15KV2分钟的耐压试验。（6）检查风扇本身及其固定情况，风叶护罩完好不松，不擦碰风叶。（7）检查滑环表面情况，电刷与刷握间活动是否灵活，电刷的铜辫与刷架的连接是否良好，并测量刷架绝缘电阻值。（8）检查轴瓦，接触表面应光滑、无烧蚀现象，检查甩油环是否完好，清洗轴瓦，测量轴瓦间隙，超过允许值时应更换轴瓦。（9）安装后，检查调整定转子间的气隙，要保证气隙的均匀。

最后，加强各机、电当班人员责任心，切实按要求进行定期检查和维护保养，当发现设备的声音、温升、工作电流和绝缘等不正常时要及时处理，为生产设备的安全运行增加一份保证。

[1]卢浩泉，林泽华，李育豪.关于高压大电机转子启动器的问题分析与故障处理[J].广东科技，2004-08-20.