关于电机定子绕组接地故障的研究

2018-04-15中车永济电机有限公司常青龙段鹏敏

电子世界 2018年9期

中车永济电机有限公司常青龙段鹏敏王崙

电机正常运行时，绕组与铁心外壳之间是绝缘的，电流只会在线圈中流动，铁心和机座外壳是不带电的。但是，当绕组的某一点绝缘受到破坏时，这点与铁心相接触，电流就会从破损点流入铁心，严重时会烧毁定子绕组和铁心，造成巨大的经济损失，这种现象就叫做接地。

1.接地原因分析

电机定子接地故障的原因可从以下几个方面进行分析：

线圈在包扎过程中存在环境不清洁或材料不清洁导致线圈包扎过程中将异物包裹在线圈绝缘中，嵌线时受槽楔压紧力，膈破线圈绝缘，导致导线与铁心之间绝缘破损，进而导致接地；线圈包扎时包扎使用的绝缘料非图纸要求的绝缘料，导致电机的绝缘性能达不到设计标准，在耐压测试过程中接地；线圈生产过程中转运时线圈与线圈架磕伤、线圈与线圈之间蹭伤；线圈线型与铁心槽型不符，上下层边翻边，鼻部转角处摞线，线圈入槽尺寸偏大等造成线圈嵌线时线圈绝缘破损接地；线圈包扎的绝缘料过期。

铁心槽的槽底、槽顶或槽的侧面存在凸片、焊渣粘结、铁销残留。

嵌线时线圈角度未与铁心槽垂直正对后嵌线导致，线圈某个边或某个角与铁心蹭伤；嵌线过程中取线时线圈直线部位绝缘与其它线圈引线头划伤；嵌线时偏一侧嵌线导致线圈出槽拐角与铁心端板相蹭；嵌线的首跨线圈在吊把时抬起高度过高导致变形；在打槽楔的过程中导致槽楔将线圈绝缘挤烂。

线圈受潮绝缘性能下降时进行对地耐压试验；电机过载导致绝缘老化增速；电机绝缘结构不合理。

2.接地预防措施

针对电机定子接地故障的原因分析，如何才能有效降低电机定子的接地故障，针对易造成接地的工序我们要时常进行工艺改进，如在线圈方面，针对线圈的转运与拿取时易发生线圈引线头与线圈绝缘拉伤问题，可将线圈引线头使用硅橡胶套管将线圈引线头套上，在嵌线完成后再摘下；在铁心方面，针对铁心槽与通风槽处的焊渣问题，我们可制作与铁心通风槽相对应的弧形板在定子铁心焊接时安装上进行防护，焊接后再拆除；嵌线方面，可在该线圈下层边的两端将罗麦克纸垫放在铁心冲片与压圈过渡处进行防护；在试验方面，除了通过日常的点检及设备TPM管理，针对电机泄流数值的个体差异性问题，使用SPC数据统计分析中的X-MR（单值和移动极差控制图）对每种电机的泄流值汇总分析，制定出最初的控制指标。

3.接地点查找

对于接地问题的研究就不可不提接地故障的修理，而正确查找绕组的接地部位是修理过程中的关键一环。一般查找的办法是将每根线圈断开逐个进行耐压试验查找接地点，此方法不但修理周期会比较长，绝缘内外的破损部位较多，即使修复由于绝缘的一体性破坏严重也不利于电机的后期运行质量。在长期的现场实践工作中我总结出以下几种查找接地点的办法可作为参考：

3.1 电容冲击法

此法是目前查找接地点的最快的方法，此法测量的原理是在电容器的两端充电，充电完毕后将电容器的负极接机座或铁芯上，将正极接在三相引出线的任意一相上，逐步增大放电电压，让接地点与机座之间不断放电，产生放电声音并伴随有冒烟的现象，个别明显的还会产生明火，一眼就能直观的看到接地点的具体位置；若无任何冒烟或放电现象可使用点温计对铁芯的多个部位采集温度，重点对温度明显高于其它部位的点进行标记。随后逐步对电容的电容数进行降低，直到看到明显的接地点为止。为减少此法对电机其它部位的损伤，建议此法检测的电机最好为“死”接地（绝缘电阻在100V量程时都为0MΩ）的情况，且测量的时间控制在30分钟以内。

3.2 匝间浪涌测试波形对比

使用匝间浪涌测试仪对绕组引出的某一相与铁芯进行测试，原理为通过匝间浪涌仪上波形的衰减情况判定，波形周期变化与电感L、分布电容有关，波形幅值变化与线圈的品质因数Q值有关。当匝间试验仪测试时，接地相的电阻值较其余两相的电阻值明显较小，因此波形衰减的越快。由此可找出接地相，随后在逐步分极、分线找出故障线圈即可。

4.接地点修理

了解了电机接地原因与接地点的查找，最终便是对接地点的修理。接地点的修理分浸漆前与浸漆后的修理，浸漆后的又分上层接地与下层接地。

首先是对浸漆前接地的修理，由于电机尚未浸漆，其绝缘未固化一体，直接起出线圈更换新线圈，若无新线圈则可拆除故障线圈绝缘使用白布蘸酒精进行擦拭，使用小平锉去除高点，使用压敏带搭接接地点两边熔敷各15mm进行包扎，最后依工艺对线圈重新进行包扎。

其次是对于浸漆后的上层边接地问题的修理，使用平头木锤与槽打板沿槽方向逐一敲打槽楔，破坏固化绝缘漆。对电机进行烘焙，若有电缆线或传感器的需注意做好防护，待线圈内外的绝缘漆软化之后用撬棍将线圈端部翘出缝隙，用绑绳穿过线圈绑紧，另一端绑扎在吊杠上，然后用吊具向上起吊，将线圈上层边拉出铁芯，用隔板将线圈直线边与铁心隔开，轻轻去除线圈表面的绝缘，随后同浸漆前的对线圈接地点处理方法一样包扎完线圈。用锯条、锉刀、白布、乙醇清理铁芯槽内残留的残余物，尤其是燕尾槽，保证没有高点。重新铺放槽绝缘、层间垫条进行嵌线、打槽楔，电气检查浸漆即可。

最后对于浸漆后的下层边接地的情况，操作基本与上层边一致，不同的是需拆除接地线圈上层边往回的1.5个跨距的线圈上层边，此数量经现场多年验证，可有效减少正常线圈的绝缘损伤，最大限度的保证修理电机的质量。将接地线圈拆出槽后因变形量一般都较大，建议报废更换为新线圈，过程中需注意对接地槽的清理必须仔细，否则可能造成二次接地。对于下层边接地而言，电机的内径越小，节距越大，导线越硬，电机修复的难度就越大。