高压电机常见故障及现场检修方法探讨

国家能源准能集团矸石发电公司 张俊生

一般而言，当电动机额定工作电压超过1000V 时，称之为高压电机。目前，市场上有较多种类高压电机，有同步式和非同步式的，还有鼠笼式的高压电机等。然而，应用较为广泛的是鼠笼式三相异步电机。但如果高压电机出现问题，则需要现场工作人员进行修复，甚至有时可能被送到专业维修中心去处理，不仅提高了成本，而且耗费时间。本文通过对高压电机常见故障实时现场检查和维护方式进行了研究，从而为其他领域的机械故障问题研究提供参考。

1 高压电机概述

高压电机在工业生产中具有广泛的应用，涉及制造业、化工、能源等多个领域。作为生产线的核心动力，高压电机承担着至关重要的工作任务。高压电机的运作基于电磁感应原理，其性能受到技术要求、高电磁影响、工作状况和外界环境等多种因素影响。高压电机的运行稳定性直接关系到生产线的效率和正常运转。因此，对于高压电机的可靠性和性能的维护与管理至关重要[1]。

2 高压电机故障分析与现实状况讨论

2.1 电机冷却系统故障

电动机的设计和构造在不同情况下存在差异，其中一些电机采用了完全密封的水冷方式，而另一些则采用了自冷却和防水设计。通常情况下，如果进出风口未受到堵塞，其冷却系统不会出现问题。然而，根据工作需求，频繁启动高压力马达可能会导致较大的振动和冲击力，从而引发冷却系统的故障。这种情况下，冷却系统可能会面临超出设计预期的负载，导致冷却效果下降甚至故障。这些故障状况大致可分为以下三种。

一是外部冷却管道可能受损，影响冷却效果，导致电机内部温度升高；二是当冷却水质量下降时，可能会导致管道堵塞，进而引发电机过热；三是一些对散热性能和传导效率要求严格的冷却散热管采用铝材构造，而水箱主体采用钢材制造，二者的连接处存在焊接难题，因此通常将铝制散热管固定在水箱内。但是，随着时间的推移，水中的矿物成分、杂质和空气中的灰尘可能在接触点形成氧化层或生锈，同时电机产生的振动可能导致固定部位松动。一旦冷却水渗入，就可能引发电机爆炸事件[2]。

2.2 定子槽松动，端部绑扎问题

如果电动机定子槽发生松动，端部捆绑不当，在电器振动因素的影响下，导线可能产生相对位移，从而引发电机放电问题[3]。

2.3 电机转子故障

在电动机启动或超负荷运行时，会受到电磁力、热力和机械离心力等因素的影响，这可能导致转子连接点和短路环位置发生断裂，进而使转子的铜条变得松动。一旦在电力操作中发生这种情况，可能会引发强烈的振动，同时伴随着火花四溅的现象。

2.4 绝缘电阻低，出现引出线故障以及绝缘击穿接地故障

在周围环境过于潮湿的情况下，电机会受到影响，其绝缘性能也会受到损害。一旦磁性材料附着于线圈表面，可能引发钻孔现象，导致绝缘破坏和接地故障。此外，由于长时间的使用，导线的绝缘层可能因热应力和氧化作用而发生热老化，使得橡胶绝缘物变得劣化或脱落。在受到外部力量如机械振动的作用时，可能导致导线移位、破损甚至闪烁放电等问题[4]。

2.5 轴承故障

对于高压电机而言，轴承的安装要求较高。若轴承安装不当，如过松、过紧或者润滑油添加不适当，都可能引发轴承产生剧烈振动、热量增加、温度上升、异常声响，甚至可能导致磨损和损坏（如图1所示）。

图1 高压电机轴承损坏、磨损图

3 故障检测与设备使用的相互影响以及现场针对性维修探讨

本文深入探讨了目前关于高压电动机维护和修复的技术手段，并进行了详尽的研究。鉴于高压电动机在工业制造中的关键地位，其稳定性和耐用性对工作至关重要。将其视为主要设备，保养过程需要更加注重成本效益[5]。为此，将维护策略分为以下两类：一是采用预测性处理方法；二是利用精准技术进行深入研究。以上分类考虑了高压电动机在运行中的重要性、实际维护所需的费用、机器老化特性以及寿命期限等多方面因素。同时，评估高压电动机维护水平见表1。

表1 高压电机维修方式级别评估方法

以下公式可用于确定所需的修理方法，其表达式：Σ=A+B+C。在此，定义了三个变量：Σ 代表高电压电机的全部维护费用；A是当电机出现问题时所造成的产出减少；B则是指因电机问题的产生而导致的品质下降；C则是针对电机问题实施修复所需的花费。不同的维修策略会带来不同的A、B和C数值，从而影响总体的维护成本。

因此，最优的维修方案是选取能使Σ 达到最低的那个。然而，由于估计法包含许多人为的不稳定元素，所以本文采用精准的方法来挑选合适的维修手段。通过一系列的研究发现，在所有的高电压电机故障案例中，冷却系统的失效及定子的损坏占据了超过65%的比例。为了进一步探讨这些情况下的检测与修复实操技巧，将继续深入研究这两种类型的故障。

4 高压电机常见故障及现场维修技巧

4.1 高压电机故障的诊断方法

本文采用了D-S 证据理论的推导技巧来对高压电机故障进行精确诊断。D-S 证据理论是一种高度准确的推理方法，适用于处理许多由不明确因素引起的电机故障诊断。以下是D-S 证据理论的公式：

m（A）定义为A的基本可信度，假若独立的证据数有N个，基本可信度依次为m1，m2，…，mn。同时，使用欧式距离公式来解决故障样本与高压电机的故障模式之间的贴近度，以此确定故障高压电机的故障所在。其欧氏距离公式如下所示：

通过上述公式完成了故障的确定后，再根据权重得到电机故障的基本可信度。其可信度分配函数公式如下：

利用以上公式，能够对不明确的问题进行及时诊断，从而确定故障点。最终，根据故障点的位置，采取相应措施解决高压电机的问题。

4.2 实时应对高压电机故障的现场维修策略深度研究

4.2.1 高压电机冷却系统故障的修复技巧深入剖析

首先要优先对外部冷冻管道进行防锈处理，实施针对性的防腐措施。持续监控和管理这些管道，以最小化物质温升是必要的步骤之一。此外，为了避免由水分问题导致的内部结垢和生锈，需要尽力提升外界冰冻水的品质。对于使用钢铁制造且存在泄漏情况的情况，可采用电弧熔接的方式来解决问题。

然而，如果是由金属铝构成的部分出现渗漏状况，则应选择通过压力冲击法或注入式灌注等修复方式来处理。对于可能发生于高功率电动机中的故障，一旦发现裂缝或破损，应立即使用粘贴剂进行加固，以确保不会因铁器件直接接触其他物体而引发化学反应，进而造成进一步损坏。该做法不仅能保证所有黏连部位都已完全封闭，同时也增强了耐磨性和保护性能。

为解决外接散热管道泄漏导致的密封不足问题，建议制造商供应一种压力冲头来对外接散热管道施加压力以实现膨胀。此外，在外接散热管道泄漏点添加橡胶环，该橡胶环能够有效附着于钢铁材质表面。随后，使用胶水覆盖并迅速干燥，然后向橡胶环内注入胶液，以确保胶液渗透至外接散热管道泄漏部位，从而获得优秀的密封性能。

4.2.2 高压电机定子故障的现场修理手段

目前，高压电机定子故障问题主要分为两类：对称型和非对称型。由于生产商通常追求更高的利润，选择将原本应由两个线圈连接的地方改成单个，这大幅缩短了定子的使用寿命。这种构造使得线圈难以形成一体，导致在设备运行过程中出现剧烈振动，损伤线圈的外部防护膜，最终导致高压电机的定子功能失效。关于高压电机定子常见的故障检测结果见表2。

表2 高压电机定子常见故障诊断

5 结语

本文详细阐述和深入分析了当前高压电动机所面临的主要挑战，以及由此引发的相关故障情况。鉴于目前高压电机运营过程中存在诸多不利条件，如水分渗入、气体泄漏、湿气侵袭等问题，并且我国对于高压电机的制造与维修技术尚未完全成熟，导致高压电机产生严重故障的可能性增加。本文深度探讨了造成这些问题的根本原因。基于常见的高压电机故障，制定了一套实际操作的检查方案，并对其中的关键环节进行了详尽研究，有效降低了高压电动机的修复成本，同时在一定程度上提高了工厂生产的整体效率，将电机故障控制在萌芽状态。