電動(dòng)機(jī)定子繞組中性點(diǎn)引出方式的絕緣優(yōu)劣

張鵬昌，劉 潔

江蘇省江都水利工程管理處電力試驗(yàn)中心，江蘇江都 225200

0 引言

高壓電動(dòng)機(jī)星形聯(lián)結(jié)的定子繞組中性點(diǎn)存在3種不同的引出方式，即中性點(diǎn)不引出（見(jiàn)圖1）、三相繞組分相引出（見(jiàn)圖2）和三相繞組末端在機(jī)殼內(nèi)部聯(lián)結(jié)后經(jīng)一根中性線引出（見(jiàn)圖3）。

圖1 中性點(diǎn)不引出

圖2 三相繞組分組引出

圖3 三相繞組末端聯(lián)結(jié)后引出

在高壓電動(dòng)機(jī)的絕緣試驗(yàn)中，筆者數(shù)次發(fā)現(xiàn)第三種引出方式在中性點(diǎn)聯(lián)結(jié)處存在絕緣薄弱點(diǎn)，現(xiàn)以其中一個(gè)事例來(lái)說(shuō)明。

1 事例基本情況

某城市防洪泵站新安裝10kV異步電動(dòng)機(jī)在交接試驗(yàn)中定子繞組交流耐壓試驗(yàn)未能通過(guò)。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)團(tuán)隊(duì)嚴(yán)密排查，發(fā)現(xiàn)絕緣薄弱部位處于定子繞組中性點(diǎn)，下面詳細(xì)解析試驗(yàn)經(jīng)過(guò)和絕緣薄弱點(diǎn)的處理方式。

該電動(dòng)機(jī)為YJSS450-8型，額定功率355kW，額定電壓10kV，額定電流26.6A，絕緣等級(jí)為F級(jí)，定子繞組為星型接法。定子繞組共有四根引出線至端子箱，其中三根為三相繞組首端，一根為中性線，即三相繞組末端在機(jī)殼內(nèi)部聯(lián)結(jié)后經(jīng)一根中性線引出。因此該電動(dòng)機(jī)定子繞組的絕緣試驗(yàn)無(wú)法分相進(jìn)行，只能在三相繞組與機(jī)殼（機(jī)殼接地）之間進(jìn)行。

2 問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)和根本原因的排查

試驗(yàn)時(shí)的天氣為晴天，環(huán)境溫度為24℃，空氣濕度為68%，符合絕緣試驗(yàn)的環(huán)境要求。在耐壓試驗(yàn)前測(cè)得定子繞組的絕緣電阻為R60s=23200MΩ，R15s=8290MΩ，吸收比為2.79。因此可以確定定子繞組絕緣沒(méi)有貫通性的缺陷、整體受潮或臟污。依據(jù)《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》GB50150-2006規(guī)定，10kV電動(dòng)機(jī)定子繞組交流耐壓試驗(yàn)電壓等級(jí)為16kV，持續(xù)時(shí)間1min。然而，在對(duì)該電動(dòng)機(jī)定子繞組進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)過(guò)程中，當(dāng)電壓緩慢均勻升至13.6kV電容電流為280mA時(shí)，過(guò)流繼電器突然動(dòng)作，電壓降為零，與此同時(shí)毫安表指示值瞬間輕微增大然后降為零。在徹底排除了試驗(yàn)設(shè)備的故障和試驗(yàn)接線錯(cuò)誤的可能性之后將問(wèn)題確定為電動(dòng)機(jī)定子繞組絕緣有缺陷，可能局部被擊穿。為了印證這一點(diǎn)，再次測(cè)量定子繞組的絕緣電阻及吸收比，測(cè)得結(jié)果為R60s=22200MΩ，R15s=7970MΩ，吸收比為2.78，數(shù)值雖稍有下降，但仍非常好。鑒于絕緣電阻僅能反映貫通性缺陷、整體受潮或臟污，不能反映局部缺陷，故對(duì)定子繞組再次升壓以期從其中發(fā)現(xiàn)反映問(wèn)題的現(xiàn)象。第二次電壓升至12.4kV過(guò)流繼電器即動(dòng)作，同時(shí)聽(tīng)到機(jī)殼內(nèi)靠近出線端子箱的部位有輕微放電聲。隨后立即將出線套管拆下，以便看到機(jī)殼內(nèi)部，然后再次升壓觀察尋找放電部位，最后發(fā)現(xiàn)放電部位位于中性點(diǎn)聯(lián)結(jié)點(diǎn)與機(jī)殼之間。觀察發(fā)現(xiàn)中性點(diǎn)聯(lián)結(jié)點(diǎn)由三相繞組末端與中性線末端共四個(gè)線端聯(lián)結(jié)起來(lái)形成，由于其龐大復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和狹小的操作空間導(dǎo)致其外部絕緣層包敷不夠厚，再加上聯(lián)結(jié)點(diǎn)與機(jī)殼之間由于空間狹小造成的二者間距太小，不能滿足耐壓試驗(yàn)的安全距離要求，故而導(dǎo)致此處絕緣比較薄弱易于擊穿。

3 解決方案

為了改善定子繞組中性點(diǎn)聯(lián)結(jié)點(diǎn)的絕緣性能，廠方代表在聯(lián)結(jié)點(diǎn)與機(jī)殼之間加了一層環(huán)氧樹(shù)脂絕緣板，之后再次進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)，電壓升至16kV，持續(xù)1min通過(guò)。該泵站同型號(hào)電動(dòng)機(jī)共有三臺(tái)，另外兩臺(tái)在絕緣試驗(yàn)中表現(xiàn)均出相同的狀況，說(shuō)明此種中性點(diǎn)引出方式是有其弊端的。雖然加裝環(huán)氧樹(shù)脂板使得交流耐壓試驗(yàn)暫時(shí)獲得通過(guò)，但畢竟沒(méi)有從根本上解決問(wèn)題，設(shè)備安全隱患仍在。后在業(yè)主的要求下廠方將三臺(tái)電動(dòng)機(jī)全部更換。新更換的電動(dòng)機(jī)定子繞組中性點(diǎn)引出方式為三相繞組分相引出。經(jīng)試驗(yàn)，新電動(dòng)機(jī)絕緣性能良好，未出現(xiàn)中性點(diǎn)被擊穿的狀況。

4 結(jié)論

筆者在高壓電氣試驗(yàn)中數(shù)次遇到類似情況，最終的解決方案均是更換電動(dòng)機(jī)。雖然從理論上來(lái)講電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中定子繞組中性點(diǎn)電壓為零，但是當(dāng)三相電壓不平衡時(shí)中性點(diǎn)將會(huì)偏移零電位產(chǎn)生電壓的，因此中性點(diǎn)的絕緣缺陷不容忽視。

從電氣試驗(yàn)角度不難分析得出定子繞組星形聯(lián)結(jié)的高壓電動(dòng)機(jī)中性點(diǎn)聯(lián)結(jié)后引出相對(duì)于各相繞組分相引出具有以下缺點(diǎn)：

1）中性點(diǎn)聯(lián)結(jié)點(diǎn)位于機(jī)殼內(nèi)，空間狹小不便于絕緣層的包敷操作，容易造成絕緣薄弱點(diǎn)；

2）中性點(diǎn)聯(lián)結(jié)處絕緣缺陷比較隱蔽，不易被發(fā)現(xiàn)；

3）只能做三相繞組對(duì)地絕緣試驗(yàn)，無(wú)法進(jìn)行分相絕緣試驗(yàn)，不能測(cè)試相間絕緣性能，掩蓋了相間絕緣缺陷。

而對(duì)于中性點(diǎn)不引出的電動(dòng)機(jī)，雖然筆者在工作中未曾發(fā)現(xiàn)其中性點(diǎn)絕緣缺陷，但是相對(duì)于各相繞組分相引出式亦存在無(wú)法進(jìn)行分相絕緣試驗(yàn)，從而掩蓋了其相間絕緣缺陷。據(jù)此筆者認(rèn)為定子繞組星形聯(lián)結(jié)的高壓電動(dòng)機(jī)其中性點(diǎn)引出方式最好采用各相繞組分相引出形式，不建議采用各相繞組末端聯(lián)結(jié)后引出和中性點(diǎn)不引出的形式。

[1]GB50150-2006電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn).中華人民共和國(guó)建設(shè)部發(fā)布，2006-11-01.

[2]JB/T6204-2002高壓交流電機(jī)定子線圈及繞組絕緣耐電壓試驗(yàn)規(guī)范.中華人民共和國(guó)國(guó)家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì)發(fā)布，2003-04-01.