淮阴抽水站主电机安全检测与评价

刘 涛，叶 婷，卞春兵，张立坚，任 杰，沈 欣

（江苏省灌溉总渠管理处，江苏 淮安 223200）

1 工程概况

淮阴抽水站是江苏省江水北调工程第三梯级泵站，也是南水北调东线第三梯级泵站，共装有ZL30-7-S型立式全调节轴流泵，配TL2000-48/3250型立式同步电动机组4 台套，其主要作用是从苏北灌溉总渠抽引淮安抽水站转送来的江水，经二河向北调送，补给中运河航运及徐淮连地区工农业用水水源。特殊干旱年份，也可向洪泽湖补库，是一项综合利用工程，为徐、淮、连、宿地区的工农业生产作出了巨大的贡献，充分发挥了工程的综合效益。

2 检测内容

为查清设备隐患，对站内机电设备进行安全检测，根据规范要求，机电设备应以主动力机、主水泵及与其紧密相关的重要设备为主，检测项目应能反映设备的安全状态［1］，本次机电设备安全检测主要对站内主电机、主水泵、变压器、高压开关设备等进行现场抽检。4 台机组属于同一使用环境、同一使用方式和同一生产厂家的设备,根据抽检比例，需抽检1~2台，本次抽检1号机组和2号机组。

本文对1号电机和2号电机开展绕组绝缘电阻和吸收比、绕组直流电阻、定子绕组直流耐压试验和泄漏电流测量、定子绕组交流耐压性能、定子绕组交流耐压性能、气隙、推力头、镜板及轴瓦（轴承）磨损，以及主轴及轴颈、滑环接触表面磨损、机座和机架及油箱（轴承室）的裂纹、变形等主要项目的安全检测结果进行分析，从而准确评定电机等级。

2.1 绕组的绝缘电阻和吸收比

绝缘电阻是电气设备对地间和设备间的绝缘指标，测量绝缘电阻，由所测阻值能发现导电部分影响绝缘的异物，绝缘局部或整体受潮和脏污［2］。测量得到的电机绝缘电阻值高，表示绝缘良好，绝缘电阻下降，表示其绝缘已经受潮或发生老化和劣化。

2.2 绕组的直流电阻

测定绕组直流电阻，用以校核设定值，计算效率及绕组的温升等。绕组的大小是随温度的变化而变化的，在测定绕组实际冷态下的直流电阻时，要同时测量绕组的温度，以便将电阻换算成基准共组温度下的数值。不同温度下的电阻值计算式为

式中：R1、R2分别为温度t1、t2时的电阻值，Ω；T为计算用常数，铜导线取235，铝导线取225。

2.3 定子绕组的直流耐压试验和泄漏电流测量

测量绝缘电阻时，施加的电压比较低，直流耐压试验电压较高，对发现绝缘某些局部缺陷具有特殊的作用，直流泄漏电流试验与直流耐压试验的接线及原理相同，试验同步进行，且用比较准确的微安级电流表测量泄漏电流，更容易发现绝缘缺陷，在规定的试验电压下，泄漏电流与所加电压的关系应为一条直线［3］。

2.4 交流耐压性能

交流耐压试验能有效地发现较危险的集中性缺陷，是鉴定电气设备绝缘强度最直接的方法，对于判断电气设备能否投入运行具有决定性的意义,也是保证设备绝缘水平，避免发生绝缘事故的重要手段。交流耐压试验有时可能使绝缘中的一些弱点发展加速，因此在试验前必须对试品先进行绝缘电阻、吸收比等项目的试验，试验结果合格，才能进行交流耐压试验。

2.5 气隙

气隙是指电机定子与转子之间存在的间隙，是电机磁路的主要组成部分，气隙的大小，决定磁通量的大小，因此气隙大小对电机运行性能有很大影响。如果气隙较大的话，漏磁就多，导致电机的空载电流加大，出力减小，降低电机的效率；如果气隙太小，会造成转子和定子的摩擦，俗称“扫膛”。因此，需要将气隙控制在一个合理的数值，才能达到最佳效果。

2.6 推力头、镜板及轴瓦（轴承）磨损

立式机组转动部分的全部重量及机组工作时产生的轴向力，全部通过主轴传递到推力头、镜板，再通过推力瓦传递到上机架最终传至基础。推力头、镜板随主轴旋转，推力瓦做成扇形分块式，为轴承座所支撑。机组运行时，推力瓦与镜板互相摩擦，如果镜板与推力瓦的平面度不好，会破坏两者之间所建立的油膜，导致推力瓦在半干摩擦状态下运行，造成烧瓦事故或瓦面损坏。此外，如果推力瓦凹凸不平，具有局部高点，受力集中，也会发生烧瓦事故或瓦面严重磨损。

3 检测结果

3.1 1号电机

定子绕组的绝缘电阻值符合要求，且吸收比大于1.2，但转子绝缘电阻值为3 MΩ。本次检测使用ZP5053数字式电动兆欧表测量绝缘电阻，数值见表1。

表1 1号电机绝缘电阻测量数值

3 kV 及以上或100 kW 及以上的电动机各相绕组直流电阻值的相互差别不应超过最小值的2%［4］，1 号电机定子绕组直流电阻测量值相间误差为12.04%。直流电阻检测采用JYR-10直流电阻测试仪，测量数值见表2。

表2 1号电机直流电阻测量数值

定子绕组直流耐压及泄漏电流试验，各相在15 kV试验电压下，泄漏电流测量值存在大于20 μA且与最小值差别大于100%的数值。定子绕组直流耐压和泄漏电流测量检测主要仪器是BGG 直流发生器，数值见表3。

表3 1号电机直流耐压和泄漏电流测量数值

定子绕组交流耐压，试验电压10 kV，测试1 min，无闪络现象，转子绕组交流耐压，使用2 500 V绝缘摇表遥测1 min，无异常现象。同步电动机转子绕组的交流耐压性能检测，电压应设为额定励磁电压的7.5倍，且不应低于1 200 V，但不应高于出厂试验电压值的75%［5］。定子和转子绕组交流耐压检测，分别使用KD-2000 型串联谐振耐压装置和ZP5053 数字式电动兆欧表，数值见表4。

表4 1号电机交流耐压测量数值

气隙测量值存在与所测间隙平均值偏差大于10%的情况，镜板磨损为0.04 mm，轴瓦磨损为0.20 mm，轴颈局部磨损，滑环接触表面局部烧蚀，机座、机架局部有裂纹。气隙测量使用塞尺进行，设备磨损情况主要使用游标卡尺、千分尺进行测量。气隙测量数值见表5。

表5 1号电机气隙测量数值

3.2 2号电机

定子绕组的绝缘电阻值符合要求，且吸收比大于1.2，转子绝缘电阻值为0.8 MΩ。绝缘电阻测量数值见表6。

表6 2号电机绝缘电阻测量数值

定子绕组直流电阻测量值相间误差为6.42%，符合不超过所测直流电阻最小值的2%的标准。直流电阻测量数值见表7。

表7 2号电机直流电阻测量数值

定子绕组直流耐压，各相在15 kV试验电压下，泄漏电流测量值存在大于20 μA且与最小值差别大于100%的数值。定子绕组直流耐压和泄漏电流测量数值见表8。

表8 2号电机直流耐压和泄漏电流测量数值

定子绕组交流耐压，试验电压10 kV，测试1 min，无闪络现象，转子绕组交流耐压，使用ZP5053 数字式电动兆欧表2 500 V 档测试1 min，无异常现象。绕组交流耐压测量数值见表9。

表9 2号电机交流耐压测量数值

气隙测量值存在与所测间隙平均值偏差大于10%的情况，镜板磨损为0.04 mm，轴瓦磨损为0.20 mm，轴颈局部磨损严重，滑环接触表面局部烧蚀。气隙测量数值见表10。

4 安全评价及建议

经检测，1 号、2 号电机绕组的绝缘电阻值符合要求；直流电阻相间误差分别为12.04%和6.42%，不合格；电机定子绕组直流耐压，各相在15 kV试验电压下，泄漏电流测量值存在大于20 μA 且与最小值差别大于100%的数值，不合格；电机定子绕组交流耐压试验有闪络现象，转子绕组交流耐压试验有放电现象，不合格；气隙测量值存在与所测间隙平均值偏差大于10%的情况，不合格；镜板磨损大于0.02 mm，轴瓦磨损大于0.15 mm，不合格；轴颈局部磨损，滑环接触表面局部烧蚀，机座、机架局部有裂纹，不合格；灭磁电阻器和轴承绝缘垫的绝缘电阻，均低于标准要求；风扇叶片有裂纹，存在变形。此外，1 号、2 号电机转子绝缘电阻值为0.65 MΩ、0.80 MΩ，虽满足大于0.5 MΩ的标准，但接近标准值。根据相关规程规范，综合评定2 台电机均为四类设备，为保证工程效益的正常发挥和运行安全，建议对2台主电机进行更换。

表10 2号电机气隙测量数值