谈大型高压电机的检修与维护

于成龙

摘 要：针对国有大、中型高压电动机的绕组绝缘损坏多发故障，从制造质量和运行环境方面进行了原因分析，并介绍了电动机的故障分类。

关键词：高压电动机；绕组；绝缘劣化；击穿

高压电动机由于运行电压较高，因此在绝缘结构及线圈制造方面，要求都比较高.检修工艺一般都比较复杂。为了解决高压电动机的快速检修问题，使用户有可能自行修复损坏的电机定子.我们曾对辽宁清河发电厂两台6000伏级TSQ148-6310瓩电动机，进行了常规和快速检修两种工艺方案的对比试验。结果表明：用快速检修工艺线圈包绝缘后不热压直接下线，利用热收缩带自紧，制成的线圈整体性好，与线槽接触紧密，端部规矩整齐，通风间隙大，工艺简单省工，还容易掌握。

1 目前大型高压电机轴承存在的问题

目前我国的大型高压电机，大部分是采用的分离式滑动轴承，轴承的故障一般较少，其轴瓦漏油的问题对电机的影响也不大。而部分大型高压电机和中型电机的结构是“端盖式滑动轴承”和“端盖式滚动轴承”，这部分电机的轴承则存在着很多问题：

1、端盖式滑动轴承：此类电动机普遍存在转子的轴向串动大、轴瓦发热和漏油的现象。因为漏油而造成对电机绕组的腐蚀，使电机内部油灰过多电机温度过高。另外，滑动轴承比滚动轴承的检修也复杂很多。

2、电动机的一般结构：我国所生产的箱式电动机有一部分轴承故障发生较多，经过分析发现其主要的问题是：在轴承的外侧装有一个距轴承间隙很小的挡油盘。这样即不利于轴承的散热和润滑脂的循环，又增加检修工作的难度和费用，并且在挡油盘内孔与轴的配合松动后，产生异音或从轴上脱出，造成严重的故障。

3、双轴承式电机：部分箱式高压电动机，负荷侧采用了双轴承的结构。这类电动机的结构给检修工作带来了较大的难度，在电机的检修时，轴承无法清洗、检查而必须进行更换，造成检修费用的增加。另外此种结构的电机，轴承运行中的温度都比较高，使用寿命偏低。

4、轴承的类型：我国大部分电机负侧的轴承为“圆柱形滚子轴承”，空侧为“向心推力球轴承”，在电机的运行中，转子长度的变化由负侧调整。此时如果电机与机械的联轴器为“弹性联轴器”时，对电机和机械均无大的影响，而如果是“刚性联轴器”则发生电机或机械的振动，甚至造成轴承的损坏。

5、轴承的承载与允许转速：我国电机的轴承，一般负侧大多是选用“中型滚子轴承”。该轴承的承载能力是大大超过了计算值，但轴承的允许转速则与电机的实际转速相差很少甚至不够，所以这也是轴承发热、损坏频繁的一个重要原因。

6、轴承附件的设计：目前我国电机的轴承附件大多是：轴承套和内、外油盖式的结构。此种结构的优点是简单，缺点是密封差。灰尘进入到轴承内部，加速轴承的磨损而损坏，并且大部分的轴承结构因为油室过小和挡油盘的存在而造成轴承发热严重。

2 大型电动机常见的故障分类

电动机的故障可分为电气故障和机械故障。机械方面的故障主要是振动、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台次高压电动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，其它故障4台次，分别占统计故障数的61.8%、13.2%、11.8%、7.3%和5.9%。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。

3 绝缘故障原因分析

高压电动机绕组绝缘故障，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，初步认定该电动机系由于选型不合理，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，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

高压电动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，绕组要承受电动力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，在启动时绝缘材料与导体之间形成很大的剪切应力，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，还容易造成鼠笼断条，尤其是负载启动电机，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坏的另一个重要因素。凡被端环接触到的部位及被绑扎绳扎紧的部位，表面绝缘都不同程度地挤压出凹陷的沟痕，致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对地短路的实例非常多。手包绝缘包层不紧，内部有间隙，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。其放电机理是在绝缘表面首先生成水膜，在电场作用下，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，在暴风雨天因电机进水保护动作相继跳闸。解体检查，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。

高压电动机绕组绝缘材料在电气、机械、温度、环境等因素综合作用下，均实时老化。采用相应试验方法，分析判断绝缘劣化程度，实施及时必要的绝缘处理，即可延长设备寿命，保障化工生产的连续性。

参考文献

[1]刘文熙.电气设备检修技术[M].水利电力出版社，1985.

[2]张有权.维修电工工艺学[M].成都科技大学出版社，1988.