关于10kV电机引线短路故障的分析与预防措施

张 奎

（贵州开阳化工有限公司，贵州 开阳 550300）



关于10kV电机引线短路故障的分析与预防措施

张 奎

（贵州开阳化工有限公司，贵州 开阳 550300）

针对热电锅炉2#定速给水泵电机引线短路故障进行原因分析，提出滑动轴承电机日常运行注意事项，并结合实际情况，制定防范措施，避免类似事故的发生。

定速给水泵；引线；短路故障；原因分析；效果评价；措施

贵州开阳化工有限公司配有四台 10kV锅炉定速给水泵电机。系统正常运行时锅炉定速给水泵为三开一备，电机型号：YKK560-2，额定功率1120kW，额定电流76.3A，电压等级10kV，生产日期2009.11，额定转速：2981r/min。

1　事故经过

2015年03月25日04时37分50秒，贵州开阳化工有限公司供电系统出现低电压现象，与此同时，301总降变控制室后台发出报警信息：热电10kVⅡ段进线 1102柜整组起动，热电 2#锅炉定速给水泵电机1118柜过流Ⅰ段动作（此台高压电机在热电10kV Ⅱ段），相应10kV Ⅱ段高压电机均报整组起动。随即值班人员根据报警信息前往现场查看，发现热电工段 10kV 2#锅炉定速给水泵高压电机接线盒处已经变色发黑，散热风罩位置偏移，风罩固定螺栓也已变形脱落。在此次供电系统低电压期间，热电工段 10kV 2#锅炉定速给水泵、2#锅炉返料风机及2#锅炉给煤机（380V）设备跳车，2#锅炉压火，发电机甩负荷，引起3.8MPa蒸汽管网压力低，空分空压机跳车，造成后系统停车。本次事故未造成人员伤亡。

2　检查情况

对热电工段 10kV 2#锅炉定速给水泵电机就地拆检维修，吊出散热罩，打开电机接线盒引线侧板发现，电机中部定子绕组上用木质夹板固定的三根引线三相短路，引线严重烧毁熏黑，引线电缆头铜鼻子压接处也存在发热迹象。仔细检查发现，引线电缆上存在大量油污，电机机壳底部及前后端也存有油污，且损坏的电缆头铜鼻子压接处只做了简单的直接压接。随即决定对电机整体绕组及引线进行清理，清理完毕后进行绝缘测试及耐压试验，试验合格；直流电阻测试：AB相1.509Ω，AC相1.510Ω，BC相 1.510Ω，试验结果合格，判断为电机绕组完好，决定联系厂家更换引线及局部绝缘修复。

图1　热电2#锅炉定速给水泵电机引线三相短路

3　事故原因分析

3.1电机运行方面

1）热电 2#锅炉定速给水泵电机为强制润滑，自投入运行以来，前后轴瓦都存在漏油的缺陷，虽然经过设备人员的处理，但缺陷一直未消除，且电机基础座已被油污浸透变色，运行环境较差。

2）自发现热电2#定速给水泵电机轴瓦漏油后，贵州开阳化工有限公司电气车间曾组织人员对电机底部及前后端油污进行清理，但并未对电机引线引起足够重视；电机在春季正常运行时定子温度在60～75℃左右，夏季最高温度可达 100℃以上（主要由于电机在室内通风不好且环境温度较高，再加上电机一直处在满负荷运行状态所导致），油污在电机内受到高温蒸发形成油蒸汽附在电缆表皮上，导致电缆散热及绝缘能力下降，在仔细检查损坏的引线后发现，电缆像在油里泡过一样，已经膨胀发生变形，且局部电缆表层存有气泡现象，由此分析，电机轴瓦漏油是导致此次电机引线短路事故的主要原因，如图2所示。

图2　热电锅炉定速给水泵电动机引线

3.2接触不良

经过长时间运行，电机连接处表面有污损，连接部位氧化膜未及时清除，引线铜鼻子与接线排接触不良导致接触电阻增大，且引线与铜鼻子处只做了直接压接，未进行铜焊处理，导致接头处接触面积小，造成连接部位发热。

3.3制造工艺

电机引线过长，导致多余引线在定子铁心表面处堆积，直接接触到定子铁心和电机机体接线盒开口处，由于定子铁心温度过高，导致引线表皮粘住铁心，破坏引线绝缘层；再加上由于电机振动，会导致电机引线与机体接线盒开口处摩擦，致使电机引线绝缘层破损，绝缘强度降低。

4　电机引线三相短路造成的危害

4.1对设备造成的危害

巨大的短路电流通过导体，短时间内产生大量热量，形成高温，极易造成设备过热而损坏。由于短路电流的电动力效应，导体间将产生很大的电动力。如果电动力过大或设备构架不够坚韧，则可能引起电气设备机械变形甚至损坏，使事故进一步扩大。热电2#锅炉定速给水泵电机引线三相短路瞬间产生的大电流及大量热量，造成301总降变至热电10kV Ⅱ段进线电缆（全长 236m，电缆型号为ZR-YJV22-12/20-1*300mm2）三根脱离电缆桥架，导致用固定销固定的桥架盖板脱落，且在恢复电缆时发现电缆外皮破损裸漏出铠装层，电缆长度拉伸约30cm。

4.2对电力系统造成的危害

短路时系统电压突然下降，对设备带来很大影响。贵州开阳化工有限公司作为主要动力设备的异步电机，其电磁转矩与端电压平方成正比，电压大幅下降将造成电机转速降低甚至停止运转，影响系统运行。此次短路造成贵州开阳化工有限公司供电系统出现低电压，根据301总降变故障录波装置记录情况，04h37min50s，10kV系统Ubc电压35.65V（二次电压值），下降幅度达到 62.54%，持续时间为341ms；两台10kV设备跳车，8台380V设备跳车，对系统造成严重影响。

5　处理方法和程序

5.1准备工作

在处理前，做好相关技术准备工作：编制检修方案及措施，严格执行检修、验收规范标准和科学文明检修制度；特别是在制作完成 10kV高压电机引线后要进行耐压试验及直流电阻测试，试验合格后方可进行下一步工作。

5.2焊接注意事项及方法

去掉绕组引出线的原有绝缘层，观察内部铜丝有无氧化、变质，然后用细砂纸打磨铜丝表面，用氧-乙炔进行银焊，在焊接前，为保护引线及其他绝缘不受损伤，需将石棉绳用水浸湿后包扎在铜丝裸露部分根部，然后对焊接部分进行加热，焊接结束焊接点应饱满，然后将云母带半叠绕包，直至高出引线绝缘橡胶厚度。

5.3压接注意事项

在对电机引线铜鼻子压接时一定要保证压接质量，否则压接质量不好造成压接点发热，加上设备本身负荷的增长和周围环境温度的变化，会致使压接点温度持续升高，产生热积累，破坏绝缘，最后造成事故。在引线制作完成后对引线的固定位置进行改造，将引线夹板固定位置改在接线盒内侧进行固定，这样有效减少了引线因定子温度对其产生的影响，如图3所示。

图3　热电2#锅炉定速给水泵电机引线改造后固定位置

5.4轴瓦漏油原因及处理

轴瓦内的油位过高或过低都会产生一定的影响，油位过低会致使油停留时间过长导致温度升高，油位过高又会导致回油能力不足，油室储油量过大，增大内压，如果压力调节不好导致回油不畅再加上油封与轴的接触面长时间摩擦发生磨损，导致轴与油封之间的间隙过大，油封固定弹簧发生变化，出现漏油。因此提出对轴瓦油封进行更换，并清洗润滑油路。

5.5验收试验

处理完成后对电机引线及绕组进行吸收比、直流电阻测试及交流耐压试验。吸收比测试结果为1.86，结果合格；直流电阻测试值为：AB相1.513Ω，AC相 1.515Ω，BC相1.516Ω，其相互间差别未超过最小值的 1%，结果合格；交流耐压试验电压16kV，未出现放电等异常现象，判断为电机修复合格，可以投入使用。

6　效果评价及采取的措施

6.1送电试车

改造完成后，对热电工段2#锅炉定速给水泵电机进行送电，单机试车，空载运行2h，每15min记录一次电机前后轴瓦及机身温度和振动值，2h后未发现异常现象，运行数据良好，本次改造全部结束。针对电机运行环境温度高的问题，在墙壁增加两台轴流风机进行通风换气，以达到降低环境温度的目的，并通知热电工艺人员将2#定速给水泵负荷控制在80%左右，减少发热。自2015年3月26日改造完成后运行至10月，期间通过巡检记录的电机振动值、定子温度及环境温度的数据发现，春季电机定子温度控制在 55℃左右，夏季温度控制在 70℃左右，且更换轴瓦油封后运行未发现有漏油现象。

6.2采取的措施

根据热电工段2#锅炉定速给水泵电机引线三相短路事故，举一反三，贵州开阳化工有限公司采取如下措施。

1）加强设备运行和维护的管理及对设备异常现象的重视。贵州开阳化工有限公司制定并下发了《电动机巡检维护及检修规定》，要求每天对现场电机进行两次巡检，并记录电机振动值及温度，特别针对滑动轴承电机，增加轴瓦是否有渗漏油现象的记录内容，做到有问题及时发现；并根据此次事故，制定下发了《全厂停电事故应急预案》，组织车间全员进行学习、演练。

2）认真汲取此次事故教训。严格按照“四不放过”的原则，对此次事故进行全面分析、总结，全面排查全厂 10kV高压电机引线，发现问题立即处理，并做好记录，做到有账可查。

3）严格落实设备缺陷管理工作，发现缺陷后，本着四定原则（即定责任人、定人员、定措施、定期限），认真分析产生缺陷的原因，并根据其性质和情况及时处理。

4）电机的管理。对同类型高压电机改变引线固定夹板位置，将固定夹板从定子铁心处移至机壳电机引线开孔处，增加引线与铁心的空间距离，降低引线受热强度。

5）定期组织人员对电机轴瓦进行检查，措施有：

（1）控制好轴瓦的油位和润滑油的压力范围，使油位在油镜的1/2～1/3处位置，保持回油通常。

（2）更换油封或油封固定弹簧并定期进行检查。

（3）定期清洗整个润滑油路，做到有问题及时发现，将隐患消除在萌芽状态。

7　结论

任何事故或缺陷的发生都有一个孕育的过程，任何缺陷一旦形成必然也一定有它的外在表现形式，缺陷不因巡检而存在，但能被巡检所发现。巡检的目的之一就是在事故或缺陷的孕育期发现它并控制它，待机消除它。本文通过对电机引线三相短路原因的分析及处理方法，结合贵州开阳化工有限公司使用中出现的异常情况，提出了滑动轴承式电机在日常维护管理中的注意事项，希望对维护人员的了解有一定的帮助。

[1] 三相异步电机使用说明书[Z]. 南阳防爆集团股份有限公司, 2014.

[2] GB 50150—2006. 电气装置安装工程电气设备交接试验标准[S].

[3] 张坤. 电机滑动轴承漏油原因分析及处理[J]. 中国设备工程, 2014, 17(4): 71-72.

张 奎（1987-），男，江苏沛县人，本科，助理工程师，主要从事变电运行维护及检修工作。