工礦企業6kV同步電動機常見故障及解決措施研究

摘要:對鎳礦生產企業中6kV同步電動機日常運行過程中，常見的故障類型及原因進行分析總結后，結合自己多年的電氣運行維護工作經驗，對降低同步電動機故障率的一些技術措施進行了認真的分析探討。

關鍵詞:工礦企業6kV同步電動機故障

中圖分類號:TM31文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)03(a)-0078-01

在大型鎳礦生產企業中，6kV大功率同步電動機作為電能轉換成其它運轉機械能的能量載體，直接拖動著整個礦產能源開采系統的正常工作。同步電動機由于其獨特工作原理結構，在正常運行時，會給電動機配電系統反饋相應的容性無功容量，可以改善工礦企業整個供配電系統的功率因數和供電質量水平，在礦山能源開采中得到較為廣泛的推廣應用。由于礦產開采環境通常較惡劣，同步電動機在長期高負荷運行過程中，不僅會受內部強大的電、熱、機械力等相互作用，同時還會受到周圍運行環境的共同干擾影響，這使得實際運行過程中同步電動機故障率較異步電動機要高[1]。因此，在日常運行維護過程中，采取適當的技術措施處理手段，盡可能的避免或減少同步電動機故障的發生，以保證整個電機拖動系統安全穩定、高效節能的運行已成為鎳礦生產企業電氣工程師研究的一個重要課題。

1 6kV同步電動機常見故障類型及原因分析

6kV同步電動機是整個鎳礦開采拖動系統中最為核心的動力轉換電氣設備，其工作可靠性直接影響到鎳金屬開采和生產能否高效穩定的進行。鎳礦開采生產過程中，6kV同步電動機所發生的故障類型，以及導致故障的原因是多種多樣的，因此，在日常運行維護過程中，應該對電動機所發生的故障類型和故障原因進行詳細的記錄、分析和統計總結，便于制定完善的檢修維護制度，保證整個電機拖動系統高效穩定的節能經濟運行。

1.1 同步電動機定子過熱故障

定子繞組溫升過熱故障是6kV同步電動機常見故障之一。同步電動機定子過熱主要表現在定子繞組溫升性能上，即定子繞組出現溫度過高或超高等低效運行工況。在實際工程工作中發現，當發生定子溫升過熱故障時，尤其在夏季，同步電動定子繞組溫度高達100～110℃左右，劇烈熱效應會降低電機的綜合效率，為整個拖動系統正常穩定運行帶來巨大的安全隱患。

1.1.1 拖動系統負載波動較大

6kV同步電動機在正常運行時，其拖動系統中負載量如果出現突然增加異常工況時，同步電動機定子繞組內部的定子電流值就會同步劇烈增加，造成定子線圈銅耗量大大增大，大量的熱量在定子繞組內部不斷積累，從而引起同步電動機定子出現過熱故障。為了避免由于拖動系統負載波動造成同步電動機出現過熱故障，可以通過在電動機系統中加裝變頻調速裝置等，以保持整個電動機拖動系統輸入輸出間的動態平衡，使電動機始終工作在最優運行工況條件。

1.1.2 通風系統不良

長期的運行過程中，同步電動機定子通風系統通常會由于所吸附的外部灰塵過厚而被堵塞，使得其綜合運行性能下降，電動機正常運行過程中內部所產生的熱量不能及時有效散去，造成熱量在定子繞組內部不斷積累發生過熱故障。為增強同步電動機綜合散熱性能，應制定相應完善詳實的電動機拖動系統檢修維護制度，并定期指派專業人員對電動機進行一次徹底的解體除塵維護工作，必要時還可以在開采生產車間增裝大容量通風機系統，以加速同步電動機周圍的空氣流通性能，降低電動機拖動系統的外部環境溫度。

1.1.3 勵磁電流過大

當同步電動機拖動系統外部負載量具有恒定特性時，按照同步電動機U形運行工況曲線可知，同步電動機內部定子電流會隨機組勵磁電流的增大而劇烈增加，并伴隨定子繞組銅耗量劇烈增大，造成定子繞組發生過熱故障。因此，在對6kV同步電動機控制系統設計和更換時，應該結合先進的控制技術，建立完善的控制保護系統，保證同步電動機勵磁電流在運行過程中始終保持在規定允許范圍內，保障同步電動機拖動系統始終工作在最優運行工況性能條件下。

1.2 集電環火花嚴重

同步電動機在啟動或運行過程中，由于絕緣性能下降等原因均可能在集電環處產生嚴重火花，從而導致同步電動機啟動失敗或異常停機。

1.2.1 啟動過程中集電環火花嚴重

在長期的運行過程中，同步電動機兩集電環間的絕緣套管上就會不斷的吸附大量碳粉并形成一個間隔層，導致兩集電環間的絕緣性能下降，加上同步電動機在啟動過程中，內部轉子繞組會形成一個較高等級的感應電壓，能夠將集電環上的碳粉間隔層擊穿，造成同步電動機集電環發生短路。在強大的熱效應和動效應的共同作用下，就會導致內部導電桿或支撐件發生嚴重變形損壞。因此，應加強6kV同步電機的日常維護力度，定期利用壓縮空氣對電動機集電環進行除塵工作，及時清掃集電環間所吸附的碳粉，并利用相關儀器儀表準確測量兩集電環間的對地絕緣電阻大小，如發現所測得絕緣電阻值低于規范要求時，應該立即對同步電機相關部件采取檢修或更換處理措施。

1.2.2 運行過程中集電環火花嚴重

在運行過程中，由于集電環與電刷間接觸壓力異常、接觸面接觸性能差、設備型號更換不匹配等都可能造成同步電動機集電環與電刷間發生嚴重的火花，從而大大降低了致整個同步電動機拖動效率。因此，在實際檢修維護過程中，應根據相關規范要求，通過相關儀器測量調整好更換后的集電環與電刷間的壓力，保證同步電動機集電環與電刷間接觸面受力均勻。

1.3 同步電動機勵磁系統故障

電動機在啟動過程中，常常由于勵磁系統落后而出現啟動時間拉長、啟動困難甚至無法啟動等不利運行現象的發生。電動機在運行中，也會由于勵磁系統保護功能不完善，當電動機出現失步運行工況時，系統失步保護需要較長的延時才能完成跳閘保護工作，各種沖擊不僅會給電動機帶來巨大的損傷，同時還會威脅到整個電動機供配電系統運行可靠性。為了提高鎳礦開采生產同步電動機拖動系統的綜合運行效率，可以采取先進的智能勵磁控制系統對原系統進行技術改造。

2 同步電動機勵磁系統改造

為了提高工礦企業6kV同步電動機綜合運行電氣性能，除了加強日常檢修維護力度外，還應結合先進完善的控制保護措施，如采取DJL型同步電機可控硅勵磁系統對6kV同步電動機勵磁系統進行技術升級改造，可以有效提高同步電動機綜合啟動和運行電氣性能，保障整個同步電動機拖動系統在啟動和運行過程免受巨大電流的沖擊損害，高效穩定的運行。

3 結語

加大日常檢修維護力度，結合先進的控制保護技術裝置對老式6kV同步電動機勵磁系統進行技術升級改造，可以及時發現和消除電動機故障，有效降低電動機拖動系統故障率，并大大縮短了故障檢修時間，保障整個鎳礦開采電動機系統高效穩定的運行。

參考文獻

[1]胡虔生.電機學[M].北京:中國電力出版社，2005.