核电站水泵电机定子绕组击穿原因分析

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(福建福清核电有限公司，福建福清 350318)

核电站水泵电机定子绕组击穿原因分析

刘杰，郑勇

(福建福清核电有限公司，福建福清 350318)

针对某核电站重要厂用水泵电机定子交流耐压试验过程中发生的绕组击穿故障，通过电机解体后耐压击穿方法确定了定子绕组击穿点，然后使用全面质量管理工具特性因果图，确定引发定子绕组击穿的根本原因，并提出了核电站电机质量管控建议。

水泵电机；定子绕组；击穿；特性因果图

0 引言

核电站重要厂用水泵属于核电站重要的核辅助安全系统，负责将设备冷却水的热量传输到海水，作为核岛最终热阱[1]。重要厂用水泵配套电机(以下简称“SEC电机”)作为动力驱动，设备质量至关重要。某核电站SEC电机型号为HYL 630-6，额定功率为500kW，额定转速为985r/min；根据电气装置安装工程电气设备交接试验标准进行了交流耐压试验，电机的中性点拆开、引出后，测量完电机各相绕组的绝缘电阻、吸收比及直流电阻后开始进行定子绕组交流耐压试验；交流耐压试验前将电机外壳与接地线连接，从U相绕组开始，将V、W相短接后接地，对U相绕组施加电压上升至10.9kV并开始计时，当耐压时间持续到30s时，电机发生击穿放电，电压降至0，然后测量U相绕组绝缘为零，初步判断U相击穿。

由于SEC电机为新采购的设备，排除电机绕组绝缘老化导致绕组击穿的可能性，初步判断设备的自身缺陷，即主绝缘受损导致了绕组发生击穿。现场抽出SEC电机转子，对定子的端部及铁心表面进行了详细检查，具体情况如下。

2 SEC电机绕组击穿位置确定

根据现场试验SEC电机击穿情况及返厂测得的各相绝缘电阻值， U相绝缘电阻值为0， V相与W相绝缘电阻值大于2500MΩ，确定击穿点存在于U相定子线圈中。

SEC电机定子绕组槽数为72，每相绕组槽数为24，通过对U相绕组依次分半进行绝缘检测，即将U相绕组的24根线圈均分两半测绝缘，将绝缘值为0的一半绕组再继续分半测绝缘，逐步缩小查找范围，直至检测到第16槽线棒绝缘电阻值为0。

为了进一步确认击穿点的具体位置，对 16 槽的定子线棒从0开始逐渐加上交流电压，当电压升到500V时，在电机的非轴伸端处听到“啪”的一声并出现放电现象，随后仔细查看放电处线棒的情况。经检查，发现击穿点位置为线槽的上层线棒距离铁心槽外约5cm处。取出线棒测得击穿点的直径约为0.8mm。线棒的最外防护层、中间7、8层云母带、电磁线表面的玻璃丝及薄膜等各类绝缘结构均已被击穿。对被击穿的线圈进行拆出并剖开后认真检查，击穿点位置位于两列并绕绕组内侧立面处如图1所示。

图1 SEC电机定子线圈绕组击穿故障图片

3 全面质量管理方法查找绕组击穿原因

3.1 全面质量管理方法

全面质量管理(Total Quality Management，TQM)起源于美国，是以质量为中心，组织全员参与为基础的质量管理形式，是一种以顾客的要求和期望为驱动的管理哲学，其目的在于长期获得顾客满意、组织成员和社会的利益[2]。特性因素图是全面质量管理的一种常用工具，也是一种发现问题“根本原因”的方法，通常从人、机器、原材料、加工方法和工作环境等五个大方面进行分析，查找根本原因。全面质量管理方法在航天、铁路、航运等行业设备质量控制方面均得到了良好的应用实践[3～4]。

针对SEC电机绕组击穿故障，结合五个影响产品质量的因素“人、机、料、法、环”制定影响质量特性因素；然后逐项排查，确定根本原因，如图2所示。

图2 SEC电机绕组击穿故障原因查找特性因果图

3.2 故障原因排查

SEC电机绕组故障击穿发生后，首先核查试验操作人员资质。经检查试验操作人员资质合格，具备电机试验操作资格，同时试验操作人员业务能力过硬。交流耐压试验温湿度计、兆欧表、直流电阻测试仪等工具标定处于有效期。试验过程中的环境温度为25℃、湿度为68%RH，满足标准要求；SEC电机储存条件符合要求。根据制造厂生产记录，发生绕组击穿的SEC电机工作号为13BH-4048-6，追溯SEC电机绕线、涨整形、压型、包绝缘、下线、接线、浸漆等绕组制造工序操作记录及抽检试验结果，各项工艺参数符合要求。基本排除SEC绕组击穿故障原因来自试验人员、试验工器具、制造工艺、试验方法后，SEC电机绕组击穿故障原因重点锁定原材料。

3.3 原材料排查确定根本原因

结合上述分析，重点从电磁线、云母带及绝缘漆等方面寻查SEC电机绕组击穿根本原因。该批SEC电机订货数量共计8台，重点检查SEC电机电磁线、云母带、绝缘漆等原材料检验记录，发现工作号为13BH-4084-2电机使用的电磁线曾出现了表面玻璃丝开裂、脱落现象。经调查，是操作人员沟通失误，最终造成已制造完成的4台重要厂用水泵电机所用电磁线存在质量隐患的情况下出厂，其中，包括13BH-0484-6 SEC电机。

SEC电机电磁线采用单玻璃丝包双层聚酰亚胺薄膜绕包铜扁线，型号规格为SBMB-40/155 2Y1N，调查阶段目测发现电磁线盘具上下内侧板未做防护，与盘具内侧板接触的电磁线玻璃丝开裂、脱落情况，对上述开裂、脱落的电磁线进行了取样分析，然后分别进行耐压试验，试验结果详见表1。

表1 SEC电机电磁线样本检测项目表

从表1样本抽样耐压试验结果分析，由于原材料电磁线保存措施不当导致绝缘层受到了破坏，由这些电磁线制成的电机绕组产生了绝缘薄弱点。随着电机在制造过程中经过了下线、接线及出厂前的多次耐压试验，而每次的耐压试验对电机绕组绝缘产生累积损伤。耐压过程中电机的出槽口位置电场比较集中且强度高，施加高压时承受的电应力也相应较高，电场强度达到线圈绝缘所能承受的极限时，最终发生了击穿现象，SEC电机定子绕组绝缘击穿点位于出槽口位置也验证了上述结论。

4 结语

某核电站SEC电机定子绕组击穿分析过程中，通过全面质量管理工具特性因果图确定了原材料质量隐患是造成定子绕组击穿的根本原因。SEC电机属于核级电机范畴，制造过程质量控制至关重要，电机制造厂须结合全面质量管理要求，加强线圈电磁线原材料质量管理，规范管理程序，增加电磁线项目外观检查、绝缘厚度测量、线径尺寸复检等入厂检验项目。

核电站设备采购管理人员，在设备生产制造监督过程中，须重点加强生产原材料的监察力度，同时使用全面质量管理工具检查设备制造厂各环节存在的质量隐患。针对重点设备，进一步推行全面质量管理的，为开展PDCA 循环方式QC 小组活动，奠定坚实的质量基础。

[1] 广东核电培训中心.900MW压水堆核电站系统与设备[M].北京：原子能出版社，2005.

[2] 石强，朱仕朋.全面质量管理实操手册[M].北京：中国电力出版社，2014.4.

[3] 马怀琴.浅谈全面质量管理在船舶设备资料管理中应用[J].科技创新与应用，2012(8)：317.

[4] 张月红.浅析全面质量管理在航天制造企业中的应用[J].新技术新工艺，2013(1)：110-112.

BreakdownCauseAnalysisonWaterPumpMotorStatorWindingsofNuclearPowerStation

LiuJieandZhengYong

(Fujian Fuqing Nuclear Power Co.,Ltd.,Fuqing 350318, China)

Regarding windings breakdown fault in the AC withstand voltage test of a factory water pump motor of a nuclear power station, the breakdown point of stator windings was found out by withstand voltage breakdown method after motor disassembly. And then, the characteristics causality diagram of total quality management tool was used to determine root breakdown cause of stator windings, and the quality management and control suggestions of key motor in nuclear power station were proposed.

Essential factory water pump motor；ator windings breakdown；otal quality management；haracteristics causality diagram

10.3969/J.ISSN.1008-7281.2017.05.013

TM307+.1

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1008-7281(2017)05-0040-003

刘杰男1981年生；毕业于华桥大学电工理论与新技术专业，现从事核电厂电气仪控类设备采购管理工作.

2017-05-06