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電機接地故障的分析與處理

1 前言
  
  黃埔發電廠#5機凝升泵電機(型號JK630—2,630kW,6kV,72A),從投入運行以來一直運行正常,可在5月份機組從備用轉入運行不久,保護動作,運行人員發現電腦顯示電機定子繞組接地信號出現,經初步搖電機絕緣,發現電機確實存在接地情況,馬上通知維修人員進行分析處理。我們知道,運行人員搖電機絕緣是在6kV,高壓開關柜下出線進行,這就有可能存在電纜接地的情況,有鑒于此,我們辦理電氣第一種工作票進行停電處理,為了分清接地部分,在電機接線盒內解開電纜接頭,分別對電纜和電機用2500V兆歐表進行測量,測得電機對地絕緣為0.9MΩ,電纜為5000MΩ,故可判斷出為電機定子繞組接地。
  
  2 原因
  
  在處理電機接地前,我們必須先了解一下造成繞組接地故障的原因,經分析主要有如下幾種:
  (1)絕緣熱老化
  電動機使用日久,或經常超負荷運行,導致繞組及引線的絕緣熱老化,如絕緣發黑、枯焦、酥脆、剝落等,降低或喪失絕緣強度而引起電擊穿接地。
  (2)機械性損傷
  嵌線時主絕緣受到外傷,線圈在槽內松動,端部綁扎不牢靠,冷卻介質中塵粒過多,使電動機運行中線圈發生振動、摩擦及局部位移而損壞主絕緣。
  (3)局部燒損
  由于軸承損壞或機械故障,造成定子、轉子相擦,鐵心產生局部高溫,燒壞主絕緣而接地。
  (4)鐵磁損壞
  槽內或線圈上附有鐵磁物質,在交變磁通作用下產生振動,將絕緣磨破,若鐵磁物質較大,則產生渦流,引起絕緣的局部熱損壞。
  
  3 查找
  
  本著先查找接地點,然后根據接地點位置再作進一步處理,查找接地點的常用方法有如下幾種:
  (1)搖表法
  對于6kV的電機,若繞組對地絕緣電阻在6MΩ以下,則說明繞組受潮或絕緣變壞;若為零,則為接地。
  (2)校驗燈法
  拆下端蓋,抽出轉子,拆開各相繞組,將一只60W、220V燈泡串接在被測繞組一端和電動機外殼之間,在被測繞組兩端接入220V交流電壓,若燈泡發紅,說明絕緣差,常稱為“虛接”:若燈泡很亮,則說明有繞組接地,常稱為“實接”。如為“實接”,其接地處的絕緣常有破裂和焦黑痕跡,可以通過觀察尋找槽口處的接地點;如果為“虛接”,為了查找接地點,可接入通過高電壓將虛的部位擊穿,通過火花或冒煙痕跡來判斷接地點。
  (3)電流定向法
  將故障相首末端并聯加直流電壓,可用6-12V蓄電池并串聯可調電阻,電流控制在5A以內,將小磁針逐槽移動,磁針改變方向處即為接地點所在的槽。再將磁針沿該槽軸向移動,磁針在故障點處會改變指向。如果有條件的話,我們還可采用電流燒穿法或者電壓降法去尋找接地點。
  根據以往經驗,一般繞組接地點都發生在槽口或端部,甚少發生在槽中,因為端部是一個絕緣薄弱點,這是因為隨著電機容量的增加,定子繞組端部受到的兩倍頻電磁力隨之增大,如果定子繞組端部的固有頻率接近100Hz,在運行中繞組端部將會產生較大的諧振振幅,且以繞組端部整體模態頻率接近100Hz、振幅為橢圓時最為嚴重。近年來,大型電機由于定子繞組端部諧振或其他原因,綁繩、支架固定螺栓、槽內緊固件松動和線棒絕緣磨損的現象時有發生,
  
  4 處理方法
  
  (1)槽口
  如果接地點在槽口附近的地方,而且沒有嚴重燒傷時,便可按下列方法進行處理:在接地的繞組中,通入低壓電流加熱,將繞組加熱到130℃左右,使繞組軟化后打出槽楔,用竹片撬開接地處的絕緣,用劃線板把槽口的接地點撬開,使導線與鐵心之間產生間隙,將接地或燒焦部分的絕緣清理干凈,再將以電動機絕緣等級相同的絕緣材料(E級電動機可用0.3mm厚的環氧酚醛玻璃布板3240,B級電動機可用天然云母板等)剪成適當的尺寸插入接地處的鐵心與繞組之間,再用小錘子輕輕地將其打入,在接地位置墊絕緣以后,再將絕緣紙對折起來,最后打入槽楔并涂以絕緣漆,若繞組引線絕緣損壞,可換上新絕緣套管或者用絕緣布包扎。若槽絕緣損壞,也可將繞組加熱軟化,趁熱抽出槽楔,仔細拆出繞組重加絕緣,刷上絕緣漆,再將繞組嵌入槽內。
  (2)端部
  如果接地故障點在定子繞組端部,修理的方法如下:先把損壞的絕緣物刮掉并清理干凈:將電動機(定子)放進電熱鼓風恒溫干燥箱進行加熱,使絕緣軟化:用硬木做成的打板對繞組端部進行整形處理。整形時,注意用力要適當,以免損壞繞組的絕緣:在故障處包扎新的同等級的絕緣材料,再涂刷一些絕緣漆,并進行干燥處理。
  我廠所出現的情況是在電機槽口,因此可采用第一種方法進行處理,由于電機運行了很長的時間,絕緣保護層很硬,清理起來并不容易。處理完后用壓縮空氣吹干凈定子,并對電機進行9kV交流耐壓試驗,合格后進行電機組裝,完畢后聯系運行人員進行電機空載試運行,空載時間在30min以上,所測空載電流16A,起動時間18s,檢查轉向正確,轉速正常,各部無異聲,不發熱,不漏油后;再連接靠背輪帶負載運行,試運轉1h以上,所測電流68A,起動時間23s,所測數值與處理前相比,無明顯的變化,證明這次檢修是成功的,電機正式移交運行人員。
  
  5 總結
  
  電機定子繞組出現絕緣偏低或接地這種情況,在電廠中比較多見,特別是潮濕天氣的時候更常見,日常維修中,在定子膛內加裝一對遠紅外線加熱板,利用熱氣驅走濕氣,有條件的話對開啟式電機,還應在大修時對槽口處絕緣進行詳細檢查,防患于未然。

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