关于电机定子绕组接地故障的研究

中车永济电机有限公司 付继昊

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,也叫漏电。

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：

1.1 线圈问题

（1）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；

（2）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；

（3）线圈包扎的层数不足或包扎时叠包度达不到图纸要求，导致电机点状区域绝缘等级不达标；

（4）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。

（5）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。

（6）线圈包扎的绝缘料过期。

山东省科技厅曾组织全国油脂行业的权威专家，对鲁花的5S压榨工艺进行国家科技成果鉴定，结论为该工艺有五大明显创新：一是物理压榨技术代替化学浸出，避免了高温精炼和化学溶剂对油品的污染；二是“生香、留香”技术，完全激发和保留了花生中的香味物质；三是“无水化脱磷”技术，去除有害物质，完全保留油品中的活性营养；四是恒温储存、保鲜技术，确保食用油中的天然营养成分不变质；五是在做到去除黄曲霉素的同时，保留了油品的营养、风味等品质。2013年，鲁花“5S物理压榨工艺”技术荣获国家“科学技术进步奖”。

1.2 铁心问题

（1）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；

（2）通风槽板变形导致槽板齿不在冲片中间；

（3）槽口位置无倒角在无槽口绝缘时易发生槽底垫条断裂进而导致绝缘性能下降。

（4）铁心的通风槽夹缝中的细小焊渣在铁心转动时掉落在铁心槽内，对地耐压时在槽底转角处接地且无凸片及绝缘拉伤时就是此类情况。

1.3 嵌线问题

（1）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；

（2）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；

（3）嵌线时偏一侧嵌线导致线圈出槽拐角与铁心端板相蹭；

（4）嵌线的首跨线圈在吊把时抬起高度过高导致变形，严重损伤了线圈直线部分绝缘，其中首根线圈因变形量最大，接地的概率最高；

（6）在打槽楔时因槽楔尺寸的富余量较小，打入困难而未垫调整垫条导致槽楔下槽绝缘无法将线圈包裹紧实导致浸漆后绝缘一体性差，性能下降；

（7）嵌线过程中对线圈的防护不到位，导致线圈直接与铁心接触磕伤

1.4 试验问题

（1）设备实际输出电压高于设定电压值，导致电机过压接地；

（2）设备的泄流值设定过低，导致电机出现假接地情况；

（3）电机多次耐压冲击导致绝缘持续损耗，性能下降；

（4）设备升压时间过短，即瞬时高压导致电机接地。

1.5 其它因素

（1）线圈匝短烧损绝缘导致接地；

（2）线圈受潮绝缘性能下降时进行对地耐压试验；

（3）转子故障影响了定子的绝缘性能；

（4）电机过载导致绝缘老化增速；

（5）电机绝缘结构不合理。

2.接地点查找

2.1 断点查找

将电机的零点断开，分相查找，再依相断一半查找，直到找到接地线圈。找到故障线圈后可先目测，可从通风孔、槽楔、槽口绝缘等可见部位进行观察是否有异常情况，若有明显变色发黑情况即可判定发黑位置就是接地点，若外观正常则将此线圈上层边所在槽的槽楔使用扁平錾刀将槽楔逐层劈出后将电机烘焙后将线圈上层边使用绑绳垂直逐段抬出槽外使用绝缘纸垫开后进行检测，若不接地为上层边接地；若接地则为下层边。

2.2 听声法

将电机接上耐压机后，通过听接地点的放电声来判断接地部位，若不易听取时可使用纸张卷成听筒放在耳边辅助听取；

2.3 看火花

当只能听到大概位置无法判定或确实听不见时可等晚上在较为黑暗的情况下打耐压通过接地点的火花来判定；

2.4 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。

2.5 组接地故障的研究

以图1为例，假设槽内X点接地，X’为铁芯或机座的外表面，线圈的导线与铁芯直接接触。

图1

用微欧计测量线圈两端至接地点间的电阻RAX’、RA’X’,再测出RAA’,可得出RXX’=(RAX’+RA’X’-RAA’)/2,由此可得出RAX=RAX’-RXX’ RA’X=RA’X’-RXX’,通过RAX/RA’X的比值即可推算出接地点的具体位置；

3.结束语

综上所述，对于电机定子绕组接地的原因、预防、修理进行了简要说明，在后期的工作实践中将不断改进,不断前进,把测量与处理的方法研究的更简单,更合理,更完善。发现问题、观察问题、解决问题、预防问题、消除问题，只有如此，电机的质量才会逐步提高，接地的阴霾才会消散。

[1]毕大强,王祥珩,李德佳,余高旺,王维俭.发电机定子绕组单相接地故障的定位方法[J].电力系统自动化,2004,28(22):55-58.

[2]方红伟.同步发电机定子绕组内部故障研究[D].天津:天津大学,2007.

[3]陈世坤主编.电机学[M].中国电力出版社,2004.144-197.