高壓電機(jī)定子繞組受潮、高壓引線絕緣層老化導(dǎo)致電機(jī)接地等問題，對處理過程進(jìn)行了分析，得出電機(jī)定子繞組受潮后反映絕緣指標(biāo)的數(shù)值變化與現(xiàn)場的處理方法，以及高壓引出線在定子膛內(nèi)的加固措施，為高壓電機(jī)出現(xiàn)類似絕緣故障的處理提供了參考。

        電動(dòng)機(jī)定子繞組線圈是固定在定子鐵芯槽內(nèi)，并通過高壓引出線連到電機(jī)的接線盒，通常定子繞組和高壓引出線的絕緣材料為F級(極限工作溫度155℃)；但在電機(jī)故障中由絕緣結(jié)構(gòu)破壞所占的比例較高[1-3]。目前在發(fā)電廠用來驅(qū)動(dòng)各種葉輪水泵、葉輪風(fēng)扇等大型機(jī)械的動(dòng)力設(shè)備基本采用高壓電機(jī)；在成品儲(chǔ)存、安裝、運(yùn)行過程中高壓電機(jī)的絕緣結(jié)構(gòu)也更易受潮，而電氣故障對電機(jī)性能及運(yùn)行壽命會(huì)產(chǎn)生直接影響，也將關(guān)系到機(jī)組安全運(yùn)行。本文通過在發(fā)電廠建設(shè)過程中，從電氣角度對6kV高壓電機(jī)定子繞組的受潮、高壓引出線絕緣層材料老化等故障進(jìn)行處理；了解電機(jī)定子繞組受潮后反映絕緣指標(biāo)的數(shù)值變化及現(xiàn)場的處理方法，高壓引出線在定子膛內(nèi)的加固措施等[4-5]。

        高壓電機(jī)定子繞組受潮

        以2臺(tái)6kV(功率2700kW)一次風(fēng)機(jī)電機(jī)繞組的受潮進(jìn)行分析，電機(jī)到貨后先庫存。2008年3月9日一次風(fēng)機(jī)電機(jī)安裝完成，經(jīng)常規(guī)電氣試驗(yàn)采用2500MΩ兆歐表測得定子繞組的絕緣電阻值數(shù)據(jù)如表1所示(其中R15〞表示繞組在15s時(shí)的絕緣電阻值、R60〞表示繞組在60s時(shí)的絕緣電阻值，吸收比為R60〞/R15〞的比值)。

 表1 定子繞組的絕緣電阻值數(shù)據(jù)

         從表1可以看出，電機(jī)每相繞組間絕緣電阻值相差很大，而一次風(fēng)機(jī)U電機(jī)C相繞組絕緣電阻值偏低，一次風(fēng)機(jī)W電機(jī)B相繞組絕緣電阻吸收比1.143(規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)比值1.2)不符合要求[6-7]。而后立即投入電機(jī)自身的1.2kW加熱器裝置對繞組加熱至12日，測得一次風(fēng)機(jī)M電機(jī)C相繞組RC15〞=6MΩ、RC60〞=10MΩ，一次風(fēng)機(jī)W電機(jī)B相繞組RB15〞=500MΩ、RB60〞=700MΩ。17日采用1kW碘鎢燈對一次風(fēng)機(jī)U電機(jī)繞組空間加熱24h，測得C相繞組絕緣電阻RC15〞=5MΩ、RC60〞=6MΩ。

通過電機(jī)自身加熱器及外施碘鎢燈對繞組的加熱處理未能改變受潮狀態(tài)，20日起對一次風(fēng)機(jī)U電機(jī)繞組采用銅耗加熱法處理至25日，電機(jī)絕緣電阻值與膛內(nèi)溫度變化試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示(其中“-”表示數(shù)據(jù)未測量)。

 表2電機(jī)絕緣電阻值與膛內(nèi)溫度變化試驗(yàn)數(shù)據(jù)

        從表2可以看出，電機(jī)繞組絕緣電阻隨溫度變化明顯，隨電機(jī)膛內(nèi)冷卻溫度的下降繞組絕緣電阻返回到銅耗加熱法處理前值。而后進(jìn)一步采用銅耗加熱法再對一次風(fēng)機(jī)U電機(jī)繞組連續(xù)加溫，電機(jī)膛內(nèi)溫度控制在100℃以內(nèi)、持續(xù)時(shí)間36h，當(dāng)電機(jī)膛內(nèi)溫度下降到50℃后測得繞組絕緣數(shù)據(jù)：RA15〞=2200MΩ、RA60〞=3700MΩ；RB15〞=2200MΩ、RB60〞=4400MΩ；RC15〞=1200MΩ、RC60〞=1500MΩ；并用BGG型直流高壓發(fā)生器對一次風(fēng)機(jī)U電機(jī)繞組進(jìn)行直流耐壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 一次風(fēng)機(jī)U電機(jī)繞組進(jìn)行直流耐壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)

         一次風(fēng)機(jī)W電機(jī)也采用銅耗加熱法對繞組加熱處理，測得電機(jī)繞組絕緣數(shù)據(jù)：RA15〞=1500MΩ、RA60〞=4000MΩ；RB15〞=1200MΩ、RB60〞=3000MΩ；RC15〞=1200MΩ、RC60〞=3500MΩ。隨后也用BGG型直流高壓發(fā)生器對一次風(fēng)機(jī)W電機(jī)繞組直流耐壓試驗(yàn)，A相繞組泄漏電流I3kV=2.0μA、I6kV=4.2μA、I9kV=6.8μA，當(dāng)試驗(yàn)電壓加至9kV時(shí)BGG型直流高壓發(fā)生器過電流保護(hù)動(dòng)作；再對電機(jī)繞組絕緣測試：RA=5MΩ；RB15〞=1300MΩ、RB60〞=3500MΩ；RC15〞=1300MΩ、RC60〞=3500MΩ，判斷W電機(jī)的A相繞組擊穿。

根據(jù)上述電機(jī)繞組絕緣電阻及直流耐壓試驗(yàn)的數(shù)據(jù)，充分表明電機(jī)繞組受潮嚴(yán)重。電機(jī)采用電加熱器或碘鎢燈加熱處理絕緣電阻是下降，主要是它加的熱量是通過絕緣材料由外向內(nèi)傳遞，可使得絕緣材料內(nèi)水份受熱膨脹連續(xù)的交聯(lián)在一起；同時(shí)電機(jī)膛內(nèi)原始水份受熱后的部分蒸發(fā)會(huì)使膛內(nèi)濕度略增，所以絕緣電阻會(huì)下降。當(dāng)采用銅耗加熱法處理時(shí)由通入定子的電流使其繞組產(chǎn)生空間旋轉(zhuǎn)磁場對處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)的轉(zhuǎn)子作切割運(yùn)動(dòng)，在轉(zhuǎn)子的鐵芯中感應(yīng)出的渦流經(jīng)過磁阻在鐵芯中產(chǎn)生熱量；同時(shí)定子繞組的電阻也將產(chǎn)生銅耗并在持續(xù)升高的溫度下迫使絕緣材料內(nèi)纖維狀線條水份能有效汽化，并排出絕緣材料內(nèi)層空間，所以絕緣電阻值會(huì)明顯上升。至于嚴(yán)重受潮的電機(jī)，當(dāng)電機(jī)停止銅耗加熱處理后在導(dǎo)體溫度下降過程中，絕緣材料內(nèi)剩余的汽化水份或未被蒸發(fā)的原水份再次重新形成極細(xì)的纖維狀線條，使得繞組絕緣電阻值有下降現(xiàn)象。

        絕緣電阻可以判斷內(nèi)部絕緣材料是否受潮，或外絕緣表面是否有缺陷，是反映電機(jī)繞組絕緣的基本條件；耐壓試驗(yàn)?zāi)苡行袛嘟^緣材料的缺陷。從一次風(fēng)機(jī)U電機(jī)耐壓試驗(yàn)看，電機(jī)三相繞組的耐壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)與其在安裝后的絕緣電阻值相對應(yīng)；在直流耐壓試驗(yàn)時(shí)隨著試驗(yàn)電壓值上升且在電壓持續(xù)作用下，泄漏電流表指針晃動(dòng)的次數(shù)增多，說明受潮區(qū)域介質(zhì)有擊穿但未造成繞組絕緣材料整體性的擊穿。而一次風(fēng)機(jī)W電機(jī)在安裝后三相繞組的絕緣電阻值整體較低，且絕緣電阻的吸收比也小于一次風(fēng)機(jī)U電機(jī)，絕緣材料發(fā)生擊穿的概率要大于一次風(fēng)機(jī)U電機(jī)；也說明嚴(yán)重受潮的電機(jī)在耐壓試驗(yàn)過程中會(huì)隨時(shí)發(fā)生對繞組絕緣材料整體的擊穿。

由于電機(jī)已嚴(yán)重受潮，工程現(xiàn)場沒有條件對電機(jī)進(jìn)行再處理，經(jīng)返廠解體檢查：2臺(tái)電機(jī)定子繞組對地絕緣電阻分別為RU=1MΩ、RW=5MΩ；并對電機(jī)定子退出機(jī)座、繞組進(jìn)烘除潮后，繞組對地絕緣電阻分別為RU=50MΩ、RW=200MΩ，并重新按浸漆工藝守則浸VIP(真空壓力)對2臺(tái)電機(jī)定子繞組的絕緣處理后，再次測得繞組對地絕緣電阻RU=1.32GΩ、RW=2.41GΩ。

根據(jù)上述受潮電機(jī)處理過程分析，一般先對電機(jī)繞組加熱器加熱除潮，此方法對于已受潮嚴(yán)重的電機(jī)在加熱后膛內(nèi)潮氣很難排出膛外；而后采用碘鎢燈烘烤，潮氣可以通過碘鎢燈放置開口處排出膛外；*后采用銅耗加熱法或熱風(fēng)干燥法除潮，其對電機(jī)繞組加熱可以有效的將大部分潮氣排出膛外。電氣試驗(yàn)數(shù)據(jù)符合要求后立即接入額定電壓工作電源投運(yùn)電機(jī)，電機(jī)運(yùn)行時(shí)再產(chǎn)生足夠熱量繼續(xù)將繞組加熱使內(nèi)部潮氣充分散發(fā)，通過電機(jī)自身風(fēng)扇有效將電機(jī)膛內(nèi)潮氣排出膛外；在電機(jī)停機(jī)斷電后則應(yīng)立即投入電加熱器以保持電機(jī)膛內(nèi)干燥并避免被外界潮氣侵入，確保繞組絕緣電阻值穩(wěn)定。同時(shí)應(yīng)定期測量電機(jī)電加熱器電阻值，檢查是否有燒壞的現(xiàn)象。需指出的是，對于嚴(yán)重受潮的高壓電機(jī)，為爭取工程建設(shè)的進(jìn)度應(yīng)直接返廠對電機(jī)進(jìn)行修復(fù)。

2 定子繞組高壓引出線絕緣層老化

        以6kV(功率250kW)開式水泵電機(jī)為例進(jìn)行分析，繞組絕緣等級為F級按B級溫升考核，電機(jī)6kV電源柜在試運(yùn)中出現(xiàn)AC兩相高壓熔絲熔斷后保護(hù)動(dòng)作跳閘。在檢查電機(jī)上部空氣冷卻器時(shí)發(fā)現(xiàn)緊貼著定子機(jī)座棱角處一相繞組高壓引線的絕緣層開裂，距繞組線圈側(cè)約20cm且絕緣層變黑，在與機(jī)座棱角區(qū)域有明顯放電痕跡；其他繞組高壓引線絕緣層也均有不同深度的裂紋，且在與定子機(jī)座相接觸部位的高壓引線絕緣層表面紅色防暈漆已變成黑色；判斷電機(jī)繞組高壓引線的絕緣層開裂使定子繞組對地短路，造成電機(jī)接地故障而跳6kV電源饋線柜。

通過對開式水泵及其他同型號電機(jī)繞組的高壓引線部分檢查，發(fā)現(xiàn)高壓引線在安裝工藝、絕緣材料等方面有問題。從安裝工藝方面，電機(jī)繞組高壓引線在定子膛內(nèi)沒有固定的電氣隔離或防振摩擦措施；高壓引線斷裂部位正處在定子機(jī)座棱角部，在電機(jī)轉(zhuǎn)子振動(dòng)的作用下與機(jī)座棱角發(fā)生摩擦，加劇引線絕緣層材料的損壞。再從電機(jī)高壓引線絕緣材料方面，在定子機(jī)座本體為接地的情況下，與機(jī)座棱角相碰處高壓引線的絕緣*為薄弱，從而此處的電力線分布集中；同時(shí)持續(xù)在潮濕環(huán)境下運(yùn)行加快繞組高壓引線絕緣材料的老化，*終使電機(jī)繞組發(fā)生接地短路。

        根據(jù)施工現(xiàn)場條件，對電機(jī)繞組的高壓引線段先采用絕緣膠帶包扎二層、再用粉云母帶包扎三層、*后用玻璃絲帶包扎三層增加其絕緣強(qiáng)度，特別在棱角相碰處需增加絕緣膠帶包扎層數(shù)，杜絕電機(jī)繞組高壓引線段在膛內(nèi)直接固定在定子金屬筋上；而后用普通膠木線夾固定在電機(jī)定子金屬筋上，使定子繞組高壓引線通過普通膠木線夾與定子機(jī)座間有效的空間隔離。對于同類型電機(jī)的高壓引線部分，也采用相同方法加以處理而及時(shí)消除了隱患，使電機(jī)安全的運(yùn)行。

所以對于高壓小功率電機(jī)在膛內(nèi)的繞組高壓引線段，在現(xiàn)存條件下可通過增加絕緣材料(如環(huán)氧樹脂板、絕緣膠帶)來實(shí)現(xiàn)空間的電氣隔離，特別是在潮濕環(huán)境下工作的高壓電機(jī)更應(yīng)具備；以提高電機(jī)高壓引線段的絕緣強(qiáng)度，并減緩電機(jī)在潮濕環(huán)境工作時(shí)對繞組絕緣層材料產(chǎn)生的老化作用。

綜合上述分析，對到貨的成品電機(jī)，應(yīng)嚴(yán)格按廠家提供的電機(jī)資料說明書等要求存放，并定期對電機(jī)進(jìn)行檢查和保養(yǎng)；在電機(jī)的安裝過程中，應(yīng)依據(jù)廠家、設(shè)計(jì)資料及安裝、調(diào)試規(guī)程等編制的作業(yè)指導(dǎo)書認(rèn)真安裝，發(fā)現(xiàn)問題立即分析處理。在工程建設(shè)現(xiàn)場發(fā)生的高壓電機(jī)絕緣故障，通過對建設(shè)進(jìn)度的調(diào)整、有效地協(xié)調(diào)處理及組織對修復(fù)電機(jī)的運(yùn)輸?shù)裙ぷ鳎_保了機(jī)組的按時(shí)并網(wǎng)發(fā)電。