高压电机故障跳闸的原因分析与防范措施

张文宏

摘 要：叙述了三台200kW以上6kV、10kV高压电动机故障跳闸的现象、原因分析和防范措施，以减少高压电动机损坏引起变电站高压柜跳闸，造成大面积停电生产系统停车的事故。

关键词：6kV高压电动机;故障;原因;跳闸;措施

在化工厂内，高压电机多数运行在6kV或10kV额定电压下，运行时间长，机械负载大，无备用电机。电动机出现故障后，往往需要将电动机外送专业维修厂家维修或请厂家专业维修人员来现场维修。维修时间长，費用高。又影响化工生产的连续性，导致产品产量降低，给企业造成较大经济损失。所以分析高压电动机故障产生的原因，制定出高压电动机故障的防范措施非常必要。

1 案例1：电动机定子绕组短路引起跳闸

1.1 事故经过

某日21：00，我公司一套装置的化工人员启动球磨电机时，发现球磨电机东侧冒出火花和浓烟，数秒后，厂房内照明灯突然熄灭。变电站值班人员发现停电后，对变电站一台10kV电力变压器、2个高压室进行了全面检查，发现变电站6kV高压室Ⅰ段进线断路器跳闸、球磨电机断路器跳闸、1#循环水泵断路器跳闸。根据球磨机刚送电就出现跳闸，判断为球磨电机故障，于是，拉开球磨电机高压柜上侧的母线隔离刀闸，合上6kVⅠ段进线断路器。随后检查发现Ⅰ段1#循环水泵低电压继电器动作掉牌、进线柜速断保护信号继电器动作掉牌，球磨机高压柜油温、油压联锁继电器动作掉牌，复位后正常。6kVⅠ段供电恢复正常。随后对高压电动机打开外壳检查，发现短路点在电动机内部东南侧下部相间定子绕组端部绑扎最紧密、距离最近处。

1.2 客观原因

球磨电机已使用22年，电动机定子绕组在短路故障点处存在绝缘层老化、受损隐患，遇潮湿天气，绝缘层绝缘性能进一步降低，在电动机启动过程中发生击穿，引起相间短路，造成变电站Ⅰ段进线开关跳闸失压。

1.3 主观原因

①电气设备管理人员未按规定安排对球磨电机进行预防性试验，未能及时发现球磨电机定子绕组存在的缺陷;②电气设备管理人员球磨电机的计划检修安排不周到、不细致。

1.4 防范措施

①严格按规定对所有高压电动机安排预防性试验，以便及时发现高压电动机的绝缘缺陷，及时通过检修消除设备缺陷;②制定检修计划时技术人员应充分讨论，努力做到严谨、周密;③每年安排一次对同步电动机吹扫灰尘，清洗电动机定、转子绕组，防止灰尘和杂物影响散热效果，延长电动机的使用寿命;④遇到6kV高压电动机停机3天以上情况，变电站值班人员应在送电前用2500V摇表测试电动机对地绝缘电阻，阻值低于6MΩ时，不能送电，应汇报电气设备管理员。电气设备管理员应组织员工对电动机进行烘烤，使电动机绝缘电阻合格;⑤遇到阴雨天气，无论高压电动机停机多长时间，变电站值班人员都必须在送电前用2500V摇表测试电动机对地绝缘电阻，阻值低于6MΩ时，不能送电，应汇报电气技术员。电气技术员应组织人员对高压电动机进行烘烤，使电动机绝缘电阻合格。

2 事故案例2：电动机轴承损坏导致的跳闸

2.1 事故经过

某日1：17，我公司一套装置的变电站6kV高压室电笛、警铃响，Ⅱ段母线失压，值班人员检查高压柜，发现Ⅱ段进线开关跳闸、过流继电器动作掉牌。按照失压应急预案对Ⅱ段其他高压柜进行检查和操作，未发现异常现象。1：50对Ⅱ段进线柜合闸送电。2：17，一台热风机在启动时，变电站6kV高压室电笛、警铃响，Ⅱ段母线再次失压，Ⅱ段进线开关跳闸、过流继电器动作掉牌。拉开热风机高压柜母线侧、线路侧隔离开关，用2500V绝缘电阻表测试电缆和电动机绝缘电阻，发现阻值为0Ω。组织人员到现场拆开电动机电源电缆检测，发现电动机绕组对地阻值为0Ω，判断电动机出现故障。后来，进一步解体检查，发现电机轴伸端轴承损坏、轴抱死，电动机绕组对地短路。

2.2 客观原因

电动机所处环境差，湿度大;近期电动机前端振动大。

2.3 主观原因

①电气管理人员对热风机电机的计划检修安排不及时，未能利用生产系统停车的机会对热风机的电动机进行检修;②发现电动机振动大后未及时安排停机检修导致电动机损坏;③热风机电机高压柜的继电保护元件使用时间长，可靠性降低，电气管理人员未及时安排对高压柜内的电气元件进行技术改造;④变电站的失压应急预案不合理（过流继电器动作跳闸，原因未查明就送电）。

2.4 防范措施

①按公司的制度和规定对高压电动机安排计划检修和维护保养;②择机对装置区变电站高压室热风机高压柜的电压和电流保护器进行拆除，安装新型电动机综合保护器（PMC-651M），并做试验;③对变电站的失压应急预案进行修订（过流继电器动作跳闸时，原因未查明不能送电）。

3 事故案例3：P1305B1灰水循环泵电动机接线盒潮湿导致高压柜跳闸

3.1 事故经过

某日15时25分59秒，302B配电室灰水循环泵B1高压柜保护显示“瞬时电流速断动作”。10kVⅠ段母线系统波动，部分低压设备跳车，生产系统减量。灰水循环泵电机接线盒盖子损坏，接线盒内部有弧光放电现象。拆除电缆，摇测电机绝缘，电机耐压试验合格。高压电缆头C相绝缘25MΩ，其余两相绝缘500MΩ。将电缆头外层热缩管打开，C相有轻微积水。酒精擦拭后绝缘回升正常，重新热缩外层套管，电缆整体绝缘和耐压试验合格。

3.2 客观原因

该电机所在环境潮湿，电气维修人员对该型电机运行状况掌握不够，检查、维护方法、频次可能存在不足之处。

3.3 主观原因

①经检查及试验分析，参考微机后台记录发现，电机启动时BC两相发生弧光短路，造成全厂10kVⅠ段母线系统波动，部分低压设备跳车;②该型电机（接线盒在电动机顶部、电缆水平进入接线盒）2018年12月13日发生过接线盒进水故障。依据当时制定的措施，对其余同类型电机进行了检查和防护。3月13日，P1305B1在进行备机绝缘检查时发现绝缘低，打开接线盒发现内有积水，及时处理烘干后绝缘正常;4月17日，P1305B1在进行备机绝缘检查时又发现绝缘低，打开接线盒没有发现有积水，经过烘干晾晒，绝缘升至40MΩ，符合启动最小绝缘要求。但是启动过程发生相间短路现象，原因分析为接线盒内潮湿，启动过电压导致相间空气绝缘击穿造成短路。

3.4 防范措施

①通过咨询同类型电动机的使用单位和电机生产制造厂家，进一步深入了解该电机的接线盒缺陷，制定合理、科学的预防措施;②电气检修人员应严格执行电动机管理规定，对电动机进行定期检修维护，确保电气设施正常;③检查所有高压电机接线盒密封性能，使此项工作常态化;④考虑采取合适的防水设施，例如用环氧树脂对接线柱封闭。或者在电缆外加装合适的密封橡胶圈。

4 结束语

分析以上三起电动机故障跳闸的经过，不难发现电动机损坏事故的类型主要有两类。一类是机械问题造成的电动机损坏故障，一类是电气问题造成的电动机损坏故障。机械缺陷或故障包括轴承损坏、端盖磨损、轴磨损等，早期现象有声音异常、振动增大。通过电气人员的巡回检查是早日发现电动机机械缺陷的一种有效方法。目前，壁挂式振动测试仪也是一种应用较多的发现振动超标的科学方法，如果把振动测试仪和高压开关联锁起来（电动机轴振动超过高限高压开关跳闸），就可以很好地保护电动机，避免电动机烧毁事故。电动机电气方面的缺陷主要有单相接地故障、相间短路，过负荷等。电气预防性试验是发现电动机早期缺陷的常用方法，在日常工作中一定要按照规定对电动机安排试验。高压开关柜的继电保护是防止事故扩大的有效方法。继电保护装置选择得合适，继电保护装置就能可靠动作或发出信号，切除故障部分，保证设备及输配电系统安全。案例2中，实际使用的继电器是GL-22/10型反时限过流继电器，结果造成了越级跳闸、事故扩大的严重后果。这说明电动机启动时的故障电流大小未达到GL-22/10型继电器的瞬时动作电流，也未达到GL-22/10型继电器反时限动作的时间。同样是电动机故障启动，案例3就未出现越级跳闸现象，案例三使用的是PMC系列电动机综合保护器，保护功能配置齐全、性能可靠、动作快速。因此对设备及时进行技术改造，使用先进的高科技继电保护产品是预防高压电动机事故跳闸的有效措施。此外，消除高压电动机电气方面的缺陷，还必须做好防水、其他导电液体、气体、小动物进入电动机接线盒或高压柜的措施。