6KV高压电机故障分析及预防措.docx

6KV高压电机故障分析及预防措.docx

《6KV高压电机故障分析及预防措.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《6KV高压电机故障分析及预防措.docx（22页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

6KV高压电机故障分析及预防措

高压电动机作为发电厂的重要辅机�对电厂的安全运行、稳发、满发

及经济效益都具有重大影响。

随着现代科技的飞速发展�机组容量日益增

大�高压电动机的台数及单台容量也日渐增大�虽然在设计上一般已经考

虑一定的容量裕度�但高压电动机频繁的损坏对主机的安全运行确已构成

相当严重的威胁�同时也造成了巨大的直接和间接的经济损失�认真总结

高压电动机的损坏情况�深入分析损坏原因�制订相应的措施�已成为不

容忽视的重要问题。

某发电厂高压电机的技术规范�

设备名称型式

功率

KW

电压

V

电流

A

转速

RPM

绝

缘

等

级

制造厂家

出厂日

期

B1、2吸风机YL118/61-810006000115.5741B兰州综合电机厂1975

B1、2吸风机YL118/61-810006000116742B兰州综合电机厂1974

B1、2吸风机Y1000-8/118010006000119743F沈阳电机厂1996

B1、2送风机JSQ-1510-6650600075990B上海电机厂

B1、2送风机JSQ-1512-6780600088985B北京重型电机厂

B1、2送风机JS1512-6780600091985F沈阳电机股份公司1999

B1、8排粉机JSQ-1510-48506000981480B沈阳市电机厂1982

B1、8排粉机JS1510-48506000971485B沈阳电机厂1983

B1、8排粉机JSQ1510-4850600096.51485B上海电机厂1984

B1、8排粉机JSQ1510-48506000971485B北京重型电机厂1995

B1、8排粉机JS1510-48506000961485B湘潭电机厂1985

B1磨煤机JSQ-1512-8570600069740B沈阳电机厂

B2磨煤机YL143/59-1010006000122595B沈阳电机厂

G1、2给水泵EFLU-KK160060001822970F日本日立1975

G1、2凝结泵

VETLOU—K

K1

2003803781460F日本日立

1975

B3、4吸风机EFLA—KK20506000240592F日本日立1975

B3、4吸风机Y2000-10/125020006000247594F兰州电机厂1995

B3、4送风机EFOU-KK1

8106000103740F日本日立1975

B3、4送风机Y560-8810600097.8743F湘潭电机厂1990

B3、4一次风机EFLOU—KK1

450600055.61470F日本日立1975

B3、4一次风机YKK450-4450600050.51490F兰州电机厂1999

B3、4磨煤机EFOU—KK1

220600027.7980F日本日立1975

B3、4磨煤机YMSQ355-6220600028.8988F北京电力设备总厂1995

G3、4给水泵EFLU—KK183060002121480B日本日立1975

G3、4凝结泵VEFLOU—KK270600031.21470B日本日立1975

B5-8吸风机Y1250—8/118012506000151.6742B北京重型电机厂1983

论文

1

设备名称型式

功率

KW

电压

V

电流

A

转速

RPM

绝

缘

等

级

制造厂家

出厂日

期

B5-8吸风机Y1250—8/118012506000147738B沈阳电机厂1986

B5-8送风机YL118/74—812506000144.3742B兰州电机厂1982

B5-8送风机Y1250—8/143012506000144742B兰州电机厂1985

B5-8送风机Y1250—8/143012506000147738B沈阳电机厂1986

B5-8磨煤机JS158—6550600064.1985B北京重型电机厂1985

B5-8磨煤机JS1

158—6550600064.1985B沈阳市电机研究所1992

B5-8磨煤机JS158—6550600064988B东方电机厂1981

B5-8磨煤机5506000

G5-8甲给水泵SIZE710/1-4510060005571492F英国1986

G5-8甲给水泵YKS5100-451006000560.51490F上海电机厂1993

G5-8甲给水泵YSOS5100-451006000560.51490F上海电机厂1989

G5-8乙丙给水泵YK3200—2320060003602987F沈阳电机厂1986

G5-8乙丙给水泵YK3200—2320060003562987F上海电机厂1985

G5-8凝结泵JSL138—4300600034.61470B沈阳市电机厂1984

G5-8凝结泵6000

G5-8射水泵JS137—4260600029.61485B兰州电机厂1979

G5-8射水泵JS137—4260600030.31485B湘潭电机厂1979

G5-8射水泵JS137—4260600030.41485B沈阳电机厂1983

#1循环水泵房循

环水泵

JSL1600—1216006000198495B上海电机厂

#2循环水泵房循

环水泵

YL1600—1616006000200.5370B湘潭电机厂

#1除灰泵房排浆

泵

JS148-8240600031737B湘潭电机厂

#1除灰泵房排浆

泵

2406000B上海电机厂

#2除灰泵房排浆

泵

JS148—8240600031.1736B北京重型电机厂

中继回水泵JS138—43006000341485B兰州综合电机厂

高压除灰泵房排

浆泵

JSQ158-6560600066.5985B北京电机厂

高压除灰泵房排

浆泵

550600064985B上海电机厂

高压除灰泵房排

浆泵

6000

高压除灰泵房排

浆泵

高压除灰泵房溢

流泵

JSQ1410—45006000571490B沈阳电机厂

高压除灰泵房溢

流泵

Y355-6250600030985B沈阳电机厂

高压除灰泵房溢

流泵

Y355-6250600030.2991B内蒙古电机厂

论文

2

设备名称型式

功率

KW

电压

V

电流

A

转速

RPM

绝

缘

等

级

制造厂家

出厂日

期

高压除灰泵房低

压轴封泵

JK133—2290600033.72970B沈阳电机厂

冲灰泵JS138—43006000341485B兰州电机厂

冲灰泵JS2—128—4300600035.41480B天津电机厂

冲灰泵JS138—4300600034.61470B沈阳电机厂

碎煤机JSQ1512-104806000590B上海电机厂

碎煤机JSQ1510-10400600050590B沈阳电机厂

李家峪回水泵JS1469-4500600058.31481B北京重型电机厂

李家峪回水泵JSQ1410-45006000571490B沈阳电机厂

李家峪回水泵Y3553-42006000271480B沈阳电机厂

李家峪回水泵YJS355-4110600012.861487F兰州电机厂

一、高压电动机故障原因�

1、高压电动机故障分类�

发电厂厂用高压电动机发生故障一般可分为以下几类�

1.1定子损坏的故障�按故障性质可分为a�定子线圈端部绑扎不

牢�线圈与端环间磨损造成击穿、短路�b�铁芯损伤及铁芯松

动�压指断裂等损坏绝缘�c�引线断股或绝缘损坏烧毁及线圈

间连接小辫烧断�d�接线盒出故障�e�电机进水或冷却器漏水�

绝缘受潮引起接地短路�f�频繁启动及启动时烧毁�g�试验击

穿�h�绝缘老化�j�匝间短路�k�电机进油�腐蚀绝缘�l�

机内积灰过多�绝缘过热及积灰造成的负荷过重�m�绝缘过热�

n�笼条开焊、熔铝、损伤定子绝缘�o�磁性槽楔损坏引起接地

及槽楔松动、绝缘损坏�p�不明原因的短路、接地和线圈烧断�

q�系统过压造成的电机绝缘损坏。

1.2转子损坏的故障�按故障性质可分a�笼条开焊、断裂�b�大

轴断裂�c�铸铝转子熔铝�d�转子线圈烧坏。

1.3轴承故障�按故障性质可分为滚动轴承和滑动轴承故障。

论文

3

1.4其它故障�按故障性质可分�a�堵转�电机烧毁�b�风叶断

裂�风轮脱落�膛内有异物等造成电机烧毁。

根据以上统计结果�可以看出�高压电动机的三大组成部分�定

子、转子、轴承发生故障的比例是较高的�且故障的性质也是非常

严重的。

2、损坏原因

根据调查统计分析�高压电动机损坏原因大体如下�

2.1定子线圈绝缘磨损�造成接地短路

a�定子线圈端部支撑端箍对端部线圈起支撑、紧固作用�它

可以有效的防止电机在启动、短路及负荷过程中承受电动

力使线圈扭曲变形�部分电机绑扎不紧或运行年久�绑扎

已经松动�造成电机在启动过程中端部线圈与端箍互相磨

损损伤�引起定子接地或短路。

b�有的电机端部紧固不够�支撑出未垫适形材料�均是造成

绝缘磨损的原因�当相距很近的两线棒绝缘磨破时�即使

支撑端箍为绝缘材料支撑�也有发生闪络�造成短路的可

能。

c�有的电机端部较长�但只有一个端箍�显然防止线圈扭曲

变形的力量是不够的�这些均是造成线圈变形的原因。

d�部分电机因铁芯松动�磨破线棒绝缘�引起接地、短路�

使电机烧毁。

2.2电机引线根部折断、烧毁及线圈间连接小辫烧断�

a�制造和修理过程中�电机引线经受到反复扳弯�时引线根

部留下伤痕�一方面铜线易产生微裂纹和内应力�另一方面�引

论文

4

线和线圈分叉处如不加强包扎、加强紧固�无论其绝缘强度和机

械承受力�都是弱点所在�在启动和运行过程中�受电磁力和机

械振动的作用�产生疲劳断裂�发生断股�断股的发生又容易

起该处过热及匝间短路等�甚至完全烧断。

b�线圈间连接小辫也是容易发生事故的弱点所在�这些地方

绝缘一般比较薄弱�且许多电机端部小辫较长�且小辫间无绑扎�

在运行过程中�这些小辫受电磁力及机械震动的影响�容易发生

损坏�特别是在启动过程中�电流为额定电流的5—7倍�由于线

间电动力与电流的平方成正比�本来机械强度就较弱的连接小辫

容易在启动过程中发生断股、开焊、折断�进而引起小辫烧毁�

导致电机绝缘损坏。

小辫的焊接方式、焊接工艺不良也是造成小

辫烧断的原因之一。

2.3匝间短路

由于匝间短路引起高压电机烧毁�以前在事故分析中为引起足够

的重视�特别是事故后返厂修理的电机�在线圈绕制、下线等工艺

中�往往注意不够�造成匝间短路隐患�在电机修复后�也不进行

匝间试验�不进行接手大修�认为厂家修回的电机就没问题�思想

上不够重视。

2.4电机运行环境的影响

这些年来�由于绝缘监督工作的成效�电厂七漏问题已大大好转�

但由于漏灰、漏水、漏油而引起电机烧毁仍时有发生�如在冲洗地

面时�造成电机接线盒进水�导致电机短路放炮�我们一定要引起

高度重视�规范临时工的行为�加强管理。

另外电厂治理七漏工作

要长抓不懈�不要认为近几年未发生类似事故�就麻痹大意。

论文

5

2.5转子笼条开焊、断裂的影响

相当数量的电机烧毁是由于电机转子笼条开焊、断裂引起。

笼条

开焊断裂后翘起或甩出�划伤定子绝缘�引起接地或短路的现象时

有发生�对双鼠笼转子开焊或断裂一般从外笼开始�并在得不到及

时处理的情况下�将回很快扩大�转子笼条之所以发生开焊和断裂

与下列因素有关�a�与笼条在槽内紧固程度有关�b�与笼条和端

环的焊接质量有关�c�与电机启动次数紧密相关。

电动机在转动过

程中�转子笼条中的感应电流与气隙磁通相互作用形成转矩�导条

所受的电动力传给转子铁芯�使转子转动。

当导条在槽内固定良好

时�这个脉动性质的电动力表现为槽内导条对槽壁的压力�对笼条

的外悬部分不产生作用�若笼条在槽内呈悬空状态�脉动力不但使

导条产生振动�而且使导条交变弯曲�在笼条与端环焊接处�将附

加一个2倍电流频率的脉动应力�这个地方所受力最大。

另外�运

行中离心力的作用�使导条产生静弯曲�最大的应力也在笼条与端

环焊接处�该处在机械震动力、交变应力、静应力的综合作用下�

最容易发生开焊和断裂�特别是在电机启动状态时�端环和导条中

的感应电流很大�交变应力和机械震动力都达到很大的数值�更容

易使该处开焊和断裂。

一台新的电机笼条断裂发生的其始时间与启

动次数直接相关�可以肯定的说�笼条的开焊和断裂主要发生在电

机启动过程中。

另外�启动过程中�笼条和端环中流过相当于额定

电流5—6倍的启动电流�使笼条、端环产生200—300K的温升�引

起的热变形使笼条受到比离心力高约6倍的静弯曲应力。

频繁启动�

特别是启动时间长�重载频繁启动�将使定子绕组和转子导条、端

环等产生超过其材料限值很多的温升�使导条、端环的机械强度下

论文

6

降�更易产生断裂和开焊以及定子绝缘加速老化。

转子笼条与端环

焊接部位开焊的原因还与焊接质量有关�一方面因为一般都采用手

工气焊�各笼条焊口长短不同�以及焊接时受热不均�造成预应力

存在�另一方面�导条深入端环处的孔眼是什么形式�也有很大关

系�没有坡口的普通口很难保证焊接质量�特别是修理过程中的开

焊处的补焊�往王由于各零件间的距离限制�使焊接不彻底�表面

上焊接好了�实际上未焊牢�该处接触电阻很大�在启动过程中严

重发热�很快又发生开焊。

2.6风机的负荷与挡板的开度有很大关系�甚至造成电机在反转的

情况下启动�增加启动难度�延长启动时间�造成电机烧毁。

2.7电机轴承质量不高�以及运行中对轴承维护欠佳�导致轴承损

坏�电机扫膛�烧毁电机。

2.8产品系列问题

国产电动机启动转距普遍小于1�为0.7—0.9左右�而实际上

有些机械�例如磨煤机电动机的启动转距基本上是一个等于或略大

于额定转距的恒定转距�所以目前的基本系列产品不能满足高启动

转距和频繁启动的要求。

国外一些先进国家的电动机根据启动转距

分两类�即高启动转距和一般启动转距电动机。

高启动性能电动机

初始转距都在2以上�一般启动性能电动机最小转距倍数也在1.4

以上�最大转距倍数约在1.9左右�这些国家高压电动机事故很少。

目前我国也可生产高启动转距的电机�可初步更换电机或更换转子�

以缩短启动时间�避免转子断条、开焊。

2.9技术管理工作要加强�出了事故要认真分析�举一反三�不能

一换了之�要采取可靠的措施�防止类似的事故再次发生。

论文

7

二、提高高压电动机运行可靠性的综合治理措施

高压电动机烧毁是各个发电厂具有历史性的老大难问题�影响因素

多�涉及部门广�解决好高压电动机烧毁问题决不是某几个人或某几

个部门单独努力就可以办到的�必须设计、制造、电厂管理�各车间

检修、运行�从上到下各级部门都予以重视�制定有利措施�齐抓共

管�综合治理�才能减少高压电动机的烧毁事故�保证其安全运行。

要针对实际情况制定措施�具体如下�

1、防止定子线圈烧毁

1.1电机定子线圈端部支撑为钢箍着应结合大修更换为绝缘材料

或做措施�并把开口端箍改为闭口端箍�增加其抗冲击能力。

凡

定子线圈端部长度超过250mm者�均应再增设一道端箍�在线圈

与端箍之间加适形材料�涤纶毡或羊毛毡�进行绑扎�吸收线圈

的震动能量�减少因线圈震动及伸缩引起的绝缘磨损。

线圈间绑

扎线用涤玻绳连续绑扎�并浸环氧树脂�以增加其整体性。

1.2电机引出线根部应注意加强其绝缘包扎及绑扎的牢固性�并

在制造及检修中�尽量减少扳弯次数�防止因弯曲过度或弯曲次

数太多引起断股及残留应力在运行中发生断股。

1.3线圈间连接小辫应注意避免采取对接方式焊接�搭接应有足

够的搭接面�注意焊接工艺及焊接质量�有条件时可考虑增加焊

接头接触电阻的测量�并相互比较。

连接小辫应采取加固措施�

用玻璃丝护套绳把小辫之间连接起来浸漆、烘干使之成为一个整

体�其绑扎应在原弧小辫两侧分别进行。

经过这样处理�可增加

小辫手电磁振动及承受电动力时的刚度�减少小辫折断和开焊的

几率。

论文

8

1.4根据发电机检修的经验�对大型电机�如吸风机、送风机、

给水泵、循环泵等电机�结合大修�利用5000V摇表加压测量静

子端部手包绝缘处电位外移的方法�指导检修工作�克服目前试

验方法对相间绝缘无法监督的不足。

1.5继续坚持小修中测直阻、大修解体组装前测绝缘及直阻工

作�是防止虚焊虚接故障�能够及时有效的得以处理�从而避免

了大的经济损失。

对经常发生端部连线开焊故障的电机�每半年

打开电机后侧端盖测量直流电阻�测量时采用橡胶锤敲打端部连

线的方法测量�以便能及时发现缺陷。

2、格控制启动次数�避免频繁启动

电动机启动电流一般为额定电流的5—7倍�电机定转子发热及电

动力均与电流的平方成正比。

电机启动过程中�剧烈的温升导致

各部分强度下降�绝缘加速老化�焊接质量差的地方及线圈断股

处高温熔化。

同时�巨大的电动力和振动容易导致引线、小辫处

折断�绑扎松动初磨损及转子笼条断裂等故障。

频繁启动�特别

是频繁重载启动对电机的危害更大�许多故障及损坏�特别是转

子笼条断裂、开焊都与频繁启动有着直接的关系�由于频繁启动

造成的积累效应也不能不考虑。

为保证安全生产�必须进一步做

到减少大电机的起停次数�特别是象吸送风机这样的大转矩设备�

启动时间长达十几至三十秒钟�若转子笼条承受能力差或有薄弱

地方�必然会引起笼条开焊�而一、二根开焊的影响又会导致启

动时其它笼条电流的增加�加大其启动力矩�引起更多的开焊。

《大

型火电设备风机用电动机技术条件》�JB/T6226-92�要求�电机启

动�在冷态时�即在环境温度下可连续起动两次�在两次起动之

论文

9

间应自然停机�电动机热态时�在其温度不超过额定负载下稳态

温度时可起动一次。

所以�在机组运行允许的情况下�电机

启动间隔应在2小时以上�相当于冷态启动�电机的定子绝缘已

经恢复了耐冲击强度�对电机的安全运行是极为有利的。

否则电

机静子线圈绝缘的寿命会大大降低。

从电机的使用寿看�据国外

有关部门统计分析�在平均严苛条件下�静子线圈绝缘老化击穿

的速度为每年5.52%�也就是在热因子、电压因子、开停操作因子、

环境因子�包括温度、湿度、粉尘、腐蚀等�、机械因子�包括振

动、负荷情况等�等综合作用下�电机静子线圈从投入运行到绝

缘老化击穿的时间约为18年。

起停5000次�绝缘寿命约降低40%�

转子相当于运行20年。

所以�我们还要针对服役时间较长的�18

年及以上�、起停次数多的电机加强检查维护力度�在有能力时考

虑对其逐步进行更换。

我们认为合理使用设备�降低启动次数是

减少大电机损坏的重要手段。

对于铸铝转子电动机的使用�一定要注意到它可以环节因笼

条断裂严重而面临困境的优点以及其固有的一些缺点�它启动转

距低�启动特性差�启动时间长�定转子都容易过热。

为了减少

转子笼条开焊故障�可以把电机的转子改为铸铝转子�这样其运

行还是比较稳定。

但是这种技改的效果也并不理想�会产生“熔

铝”故障�造成电机温度升高�铁芯发生偏心�导致定转子扫膛�

若不及时发现�会使定子线圈烧毁�扩大事故。

究其原因�其电

机启动力矩大�而铸铝转子电机的启动力矩小�约为其它鼠笼电

机的80%�启动过程中在低转速的时间比较长�也就是转静子电流

在峰值的时间比较长�铸铝笼条过热膨胀�受铁芯的挤压变形�

论文

10

冷却后又不能恢复原状�久而久之�某些比较薄弱的笼条承受不

住启动电流而过热熔化。

但是对于启动力矩小的电机非常适用�分析两者不同之处�在

于启动特性不同�启动力矩大�铸铝转子电机恰恰启动力矩小�

约为其它鼠笼电机的80%�启动过程中在低转速的时间比较长�

也就是转静子电流在峰值的时间比较长�排粉机启动力矩小�但

启动惯性大�电机在低转速的时间相对较短�所以危害较小。

3、防止转子笼条开焊故障�

电机在运行中转子笼条开焊故障比较频繁�有些甚至划破定子线

圈导致线圈烧毁。

其原因除了频繁启动外�电机的质量也存在许

多问题�a.热容量不足�在启动动中过热材质变软�易发生扭曲

变形、开焊、断裂。

b.短路环热容量偏小�导致材质变软�受笼

条热膨胀的不均匀而产生的正负应力作用�笼条焊接好的�通流

大�热膨胀大�产生正应力�否则产生负应力��焊接处易发生开

焊�c.焊接方式不合理�焊接面积小�、焊接工艺差�d.笼条在

槽内与铁芯配合间隙大�启动及运行中易产生振动摩擦使铁芯及

笼条磨损�使间隙进一步增大�铁芯磨损产生的铁芯短路发热会

使运行状况更加恶化�笼条的热量又不易传递到铁芯中去�笼条

与铁芯的配合间隙还会使笼条及短路环在铁芯内串动�所受应力

继续增加�e.笼条两端伸出铁芯部分较长�其所承受的剪切力增

大�承受能力减小。

由于以上诸多因素�造成此电机转子笼条易

发生开焊断裂故障。

为了避免或减少此类故障的发生�除了加强

运行及检修时的检查外�特别要注意笼条焊接时的工艺�对所有

电机笼条出槽口部分绑扎3—5层无纬带。

在年度更改、技措中对

论文

11

启动频繁、易发生笼条开焊故障的磨煤机电机转子逐步改型为深

槽式高启动转矩转子�提高启动特性�缩短启动时间。

4、防止电动机引线接头故障�a�接线采用加大加厚的垫片�保证接

触良好�b�采用铜铝过渡板解决电动机的铜鼻子与电缆的铝鼻子

间的电腐蚀�逐渐将铝电缆的鼻子更换为铜铝过渡型。

5、轴承损坏�

电机轴承损坏故障会导致转静子烧毁�所以轴承是检修的重中之

重�一定要严把质量关。

新轴承使用前一定要按检修规程要求测

量各个装配尺寸�并清洗检查�合格后方能使用。

禁止使用不合

格产品。

供应部门要把住进货渠道�严防假冒伪劣产品进入。

6、对于运行值班人员在电机启动时应到现场�监视启动过程