幾次高壓電動機故障的處理和分析

我有十年的高低壓電氣維護運行和七年的技術(shù)改造經(jīng)歷，并多次參加天津、南京水泥工業(yè)設(shè)計研究院設(shè)計的新型干法水泥生產(chǎn)線調(diào)試、達產(chǎn)達標(biāo)工作。遇到一些關(guān)于高壓電動機的事故。本文介紹幾起高壓電動機事故的全過程，供讀者借鑒。 

　　 一、 零序電流互感器一次側(cè)接線錯誤引起的事故

　　1. 事故過程

　　我廠老制成車間2#水泥磨主電機是一臺600KW的同步電動機，經(jīng)過技術(shù)改造后定子電壓由3KV升為6KV，高壓柜、差動保護柜、電動機高壓電纜都進行了更新改造。在竣工后的生產(chǎn)中，主電機發(fā)生了幾次跳閘，經(jīng)檢查每次跳閘發(fā)出的都是零序信號，隨即對電纜、電機做絕緣檢查，測量均無異常后，又做直流泄漏試驗也沒有發(fā)現(xiàn)問題。只好繼續(xù)投入生產(chǎn)運行，經(jīng)現(xiàn)場觀察，發(fā)現(xiàn)每次跳閘，都是磨機附近使用交流電焊機作業(yè)引起的。并作了驗證。

　　2. 事故分析

　　從現(xiàn)象上看，一定是現(xiàn)場交流電焊機在焊接時的焊接電流串入零序保護回路引起的。經(jīng)過現(xiàn)場檢查電動機零序電流互感器一次側(cè)接線（見圖1），在焊接時部分焊接電流I流經(jīng)電纜鋼甲、零序電流互感器一次側(cè)入地，在零序電流互感器副邊感生出電流起動了零序繼電器，使開關(guān)跳閘。在停機時，經(jīng)過多次模擬試驗，在現(xiàn)場幾個不同點使用交流電焊機時，用鉗形電流表測量　I的值為5~21A。而零序保護的整定值在一次側(cè)為7A。因此焊接電流會引起電動機零序保護動作而跳閘。

　　怎樣消除這種干擾呢？只要按圖2的方法接線就可消除。因為I電流值相同而方向相反，則。相對于零序保護的整定值，電焊機引起的電流是非常大的，在工廠中也是難以避免的。即使交流電焊機的零線盡力接牢也會有一定量的電流分流到零序電流互感器一次側(cè)。我們也由此斷定圖2是一種正確的接線方法，而圖1的接線是錯誤的，后來，經(jīng)過查找相關(guān)技術(shù)書籍也證明了這一點。將接線改動后，經(jīng)過一段時間的運行再沒發(fā)生此事故。 

正反轉(zhuǎn)高壓真空斷路器示意圖

正反轉(zhuǎn)高壓真空斷路器

　　3. 經(jīng)驗教訓(xùn)

　　（1）在生產(chǎn)車間使用電焊機時，一定要保證電氣設(shè)備的安全。必須將接地線可靠的連接。 防止圖1所示電流I1過大，它產(chǎn)生的熱量會給電纜造成損傷。
　?。?）電氣施工時，一定要按照“圖2有選擇性的零序電流保護”施工。這才是正確的安裝方法。有效的避免了電纜鋼甲上電流的干擾造成無故停機的現(xiàn)象。 

　　二、電動機定子線圈接地故障

　　1.事故過程：某廠窯尾高溫風(fēng)機YKK630-6、6KV、1400KW、F級，位號F1M。一日后半夜F1M所在的6KV I段母線上的所有高壓電機跳閘，電動機綜合保護裝置顯示“失壓”，經(jīng)現(xiàn)場檢查沒發(fā)現(xiàn)問題。而后，各高壓電動機均正常開車。只有F1M開車時，PT柜電壓二次線總開關(guān)ZK5（規(guī)格為C45N3P/3A）跳閘。當(dāng)時用搖表檢測F1M一、二次側(cè)回路均正常。后來將ZK5改為6A的就不跳閘了。各電機都已正常工作。 

　　 次日下午1點，起動生料磨循環(huán)風(fēng)機電動機B2M時，安裝在B2M平臺上，B2M反負(fù)荷側(cè)方位的該電機定子繞組測溫儀表，共有6塊每相繞組兩處測溫。有三塊表出現(xiàn)指示異常，特別是B2M起動時，因磁場干擾無法開車，只好將儀表與B2M的聯(lián)鎖取消，才正常開車。下午2點后，F(xiàn)1MC相定子溫度為82℃，明顯高于其它兩相溫度20余度。在F1M儀表監(jiān)測柜，拆下C相鉑熱電阻線頭用萬用表測量電阻為134Ω，表明電機C相定子溫度偏高。在接線時，監(jiān)測柜電鈴響，因接線引起測溫儀表動作使F1M停車。停車后，再次起動F1M時，6KVI段母線上的所有高壓電機跳閘。 “失壓”保護再次動作，PT柜高壓熔斷器熔斷一相。經(jīng)測量高壓電機F1M定子繞組接地，拆蓋檢查看到定子繞組在出槽處接地。

　　2. 事故分析和經(jīng)驗教訓(xùn)

　　1、第一次PT柜ZK5跳閘時，就表明了F1M有接地故障。但搖表電壓只有2500V，且F1M定子出線端又只有三個端頭，無法比較各相絕緣電阻。在電動機起動時產(chǎn)生的高壓，使事故點對地放電，造成6KVI段母線（采用母線中性點不接地系統(tǒng)）兩相相電壓升高一相相電壓降低。在電壓互感器二次側(cè)也會感生出高壓而使ZK5過電流跳閘。在一相完全接地時，一相相電壓為零，另兩相相電壓為正常時的√3(—)　倍。因此使PT柜高壓熔斷器熔斷。

　　2、雖然F1M的絕緣等級為F級最高允許溫度為155℃。但當(dāng)電機出現(xiàn)一相溫度偏高時就停機檢查。在電機修理過程中也驗證了這正是電機定子過熱燒損的前兆。此測溫電阻距事故點有一定的距離，顯示的溫度不是故障點的最高溫度。在電機運行中人工測量各相鉑熱電阻具有危險性，一旦6KV高壓擊穿絕緣串入鉑熱電阻線路上，會造成人員傷亡事故。要絕對禁止這種操作。

　　 3、B2M電機定子繞組測溫儀表在此事故前后均無異常出現(xiàn)。這也許就是因F1M有一相輕微接地產(chǎn)生的干擾。還和測溫儀表箱安裝位置有關(guān)。 

　　4、由于旋轉(zhuǎn)電機在結(jié)構(gòu)和工藝上的特點，它們的沖擊絕緣水平很低，要比同電壓等級的變壓器低得多。這是因為電機繞組不象變壓器那樣浸在油中，而是全靠固體介質(zhì)來絕緣；在制造過程中也可能會使絕緣損傷或有氣隙，在這些地方便容易發(fā)生游離；同時也不能采用其它均壓措施使電壓分布均勻。特別是大容量的單匝電機，它的匝間電容很小，不能利用它改善沖擊電壓分布，因而電機主絕緣的沖擊系數(shù)很低，接近于1（變壓器的沖擊系數(shù)為2~3）。電機絕緣在運行中容易受潮，受臟污及臭氧的侵蝕，還受機械力的作用（振動、短路電流的力效應(yīng)以及熱脹冷縮的作用等）。電機絕緣（如支母等），特別在導(dǎo)線出槽處，由于電場極不均勻，故在電壓作用后，即會受輕微損傷，使絕緣老化，可能引起擊穿。這次事故過程中，沒有對電動機進行破壞性操作。事故原因系出自電機本身。 

　　 三、正反轉(zhuǎn)真空接觸器真空滅弧室損壞故障

　　1、事故過程：某廠新建石灰石破碎機，在錘頭一側(cè)磨損后，可倒換錘頭轉(zhuǎn)向。因此破碎機電動機主回路采用高壓熔斷器、高壓真空接觸器的正反轉(zhuǎn)控制，起動時采用轉(zhuǎn)子回路串聯(lián)液體變阻器起動。

　　在試生產(chǎn)過程中，正轉(zhuǎn)高壓真空接觸器的A相真空滅弧室損壞。由于廠內(nèi)沒有備件，生產(chǎn)任務(wù)又很緊，決定反轉(zhuǎn)運行。但在反轉(zhuǎn)開車時，電動機綜合保護裝置速斷動作，并使高壓電源進線柜跳閘，很明顯有短路故障存在。用搖表檢查：電纜、電動機、正反轉(zhuǎn)真空接觸器的主接點都正常。拉下隔離開關(guān)空試電動機控制回路仍然正常。經(jīng)過討論分析，懷疑是由于損壞的正轉(zhuǎn)A相真空滅弧室造成。將正轉(zhuǎn)接觸器聯(lián)接銅母線拆除后開車成功。

　　2、故障分析：見圖4，高壓真空接觸器的滅弧室損壞后，滅弧室內(nèi)的真空度受到破壞，絕緣能力下降。用搖表檢測其絕緣電阻還是無窮大。但當(dāng)反轉(zhuǎn)合閘時，由于接觸器通斷會產(chǎn)生瞬間高電壓，此電壓將正轉(zhuǎn)A相真空滅弧室擊穿，導(dǎo)致A、B相相間短路，速斷保護動作。

　　3、經(jīng)驗教訓(xùn)：真空滅弧室損壞后，導(dǎo)通電流的能力和絕緣能力都降低了，應(yīng)及時更換或?qū)p壞的接觸器及時從線路中拆除。

　　四、15MW發(fā)電機定子線圈接地故障

　　1、事故過程

　　某廠新建15MW發(fā)電機組在試運行期間，中控室發(fā)現(xiàn)正在并網(wǎng)運行的發(fā)電機定子繞組C相溫度顯示為零度。調(diào)試隊電工拆下發(fā)電機測溫接線盒內(nèi)的熱電阻接線端，測量到此電阻已經(jīng)短路。又過了十幾分鐘現(xiàn)場維護人員聞到發(fā)電機附近有輕微的焦糊味，許多人員到現(xiàn)場查找氣味的來源。但沒找到。大約過了十余分鐘中控室操作臺上發(fā)電機絕緣監(jiān)查儀表報警。發(fā)電機跳閘。經(jīng)過測量定子繞組C相已接地。在拆下發(fā)電機定子線圈時，看到線圈為上下兩層，靠近定子鐵芯槽底的線圈在槽底處已燒焦接地，短路的鉑熱電阻也正在此處。位于發(fā)電機中部。相鄰的兩個位于槽底的線圈也輕微的燒焦了。在現(xiàn)場由生產(chǎn)廠家更換了三組線圈后，經(jīng)耐壓試驗各項指標(biāo)均合格。此故障發(fā)生的同時，發(fā)電機轉(zhuǎn)子上的勵磁三相旋轉(zhuǎn)熔斷器也熔斷了兩相，在第二次開車時，勵磁加不上才發(fā)現(xiàn)，給公司造成一定的經(jīng)濟損失。

　　2、故障分析 

　　由于制造缺陷，事故點處絕緣質(zhì)量不佳，出現(xiàn)電流泄漏發(fā)熱。最終擊穿接地。

　　3、經(jīng)驗教訓(xùn)

　　由于測溫電阻正好在事故點處，被燒壞短路。顯示的溫度為零度。中控操作員一定要注意各相定子繞組的溫度變化。及時發(fā)現(xiàn)故障將事故的損失降到最低。在電機運行中人工測量發(fā)電機鉑熱電阻具有危險性，要絕對禁止這種操作。發(fā)電機定子線圈接地故障發(fā)生后，一定要檢查發(fā)電機轉(zhuǎn)子上的勵磁三相旋轉(zhuǎn)熔斷器。 

　　 結(jié)論

　　多年實踐證明，電氣故障同其他事物一樣，有一個發(fā)生、發(fā)展的過程。雖然這個過程有時是短暫的，但是在這個過程中，必然會出現(xiàn)一些異?，F(xiàn)象。因此，在電氣設(shè)備運行過程中，加強監(jiān)視和維護，就能及時發(fā)現(xiàn)并排除小毛病，即把大故障消滅在萌芽狀態(tài)。 

　　來源：《水泥技術(shù)》2006