繞組加電壓法在高壓電動機干燥中的應用

裴純福，黃軍林

（山東電力建設第二工程公司，濟南250100）

繞組加電壓法在高壓電動機干燥中的應用

裴純福，黃軍林

（山東電力建設第二工程公司，濟南250100）

高壓電動機受潮后的處理方法多種多樣，但其共同目的是處理電動機繞組絕緣，使之達到規范要求，確保設備安全可靠運行。繞組加電壓法是其中一種方法，是在6.6kV高壓電動機繞組上加415V的電壓（低壓電源），利用繞組的自身發熱來驅除潮氣，使繞組絕緣值升高。在印度GMR電站工程中進行了實際應用，證明采用低壓電源對高壓電機進行受潮后處理效果明顯。

高壓電動機；受潮；低壓電源；工程應用

0 引言

高壓電動機作為火力發電廠主要設備的動力來源，其安全性至關重要。在施工中，高壓電動機易受潮導致其絕緣不能滿足規范要求，對設備的正常開機和安全運行造成不良影響。因高壓電動機具有體積重量大，功率電壓高等特點，采用常規烘烤等干燥處理操作工序復雜［1］，需動用其它機械裝置，且涉及專業面較廣，給現場施工帶來諸多不便。因此，如何簡化處理高壓電動機受潮的操作步驟，省時、省力地完成干燥處理，使其滿足規范要求值，安全可靠地投入運行，是現場施工中亟需解決的主要問題之一。印度GMR電站4×350 MW工程項目位于印度奧里薩邦德赫克納爾區，常年相對濕度在29%～83%，每年6月至10月是雨季，雨水頻繁，相對濕度基本在80%左右。在此期間，電動機絕緣受潮濕環境的影響較大，特別是一些重要設備的高壓電動機，繞組絕緣值低于要求規范值，不能進行正常的開機和試運。

采用電動機空間加熱器通電進行加熱烘干，因電動機自身電加熱器功率較低，發熱量受局部空間限制，處理效果不理想，且不能保證在計劃時間內完成電動機試轉，選擇放棄。在受現場條件約束的情況下，經分析計算，遵循相關的規范要求，合理利用設備本身構造原理和結構，采用低壓電（415V三相交流電）對高壓電動機的繞組直接進行通電，利用通電繞組線圈自身發熱進行干燥［2-3］。

1 技術原理

1.1 電機繞組通電加熱

根據焦耳定律Q=I2Rt：電流通過導體產生的熱量與電流的二次方成正比，與導體電阻和通電時間成正比。即當電機繞組在通電后，繞組的發熱情況和流過定子繞組的電流的平方、定子繞組的阻抗、通電時間有關。根據這一原理，在高壓電機定子繞組的U、V、W三相加上415 V交流電壓（圖1）或者在任意兩相上加上240／415 V的電壓（圖2）時，定子繞組形成一個閉合回路，電流經過定子繞組產生熱量，經過一定時間的熱量累積，電動機內部溫度開始上升，隨著溫度的上升，電動機內部的潮氣慢慢的被驅趕了出去，相應的電動機絕緣值也就得到了提高，達到了電動機干燥處理的目的。

圖1 接線方式一

圖2 接線方式二

說明：印度低壓電源的標準線電壓是415 V，相電壓是240 V。

1.2 電動機旋轉條件

電動機旋轉的條件是須在定子繞組上通上對稱的額定三相交流電源，形成旋轉磁場，與轉子形成電磁轉矩，從而使其帶動負荷旋轉。

電動機的額定轉矩公式

式中：T為電動機額定轉矩；P為電動機額定功率；n為電動機額定轉速。可得，電動機的轉矩與功率成正比，與轉速成反比。

式中：P1為高電壓時電動機的功率；P2為低電壓時電動機的功率；n為電動機的轉速；U1、I1為高功率時電動機的電壓、電流；U2、I2為低功率時電動機的電壓、電流；cosφ為電動機的功率因數；Z為電動機的阻抗。

額定電壓為6 kV的電動機，通入400 V的電壓后，兩者之間的轉矩比是1／225。例如1臺1 500 kW、轉速為1 500 r／min的電動機，在額定電壓（6 kV）下轉矩為

當加上400 V的交流電后，轉矩

此數據遠遠小于電動機的最小轉矩值

所以，在功率、阻抗、頻率、功率因數一定的情況下，額定電壓為6 kV的高壓電動機繞組上加上400 V的電壓時，繞組雖已形成了旋轉磁場，但因旋轉力矩遠遠小于電動機旋轉力矩值，電動機的轉矩達不到轉動力矩，電動機轉子是無法正常做功和轉動的。此時電動機定子繞組做功只會產生熱量，無機械能輸出。即電動機繞組只有加熱作用，使電動機內部潮氣及水分快速蒸發，達到驅潮、干燥電動機的目的。

2 應用及操作步驟

2.1 應用

印度GMR電站4×350 MW工程中的引風機電機采用YKK800-8TH型，額定功率2 400 kW，定子額定電壓6.6 kV，額定電流249 A，絕緣等級F級，上海電機廠制造的高壓電動機。因設備布置于室外，在設備就位后的首次試轉前使用2 500 V測試繞組絕緣為0.5 MΩ，小于規范規定的6.6 MΩ（規范規定絕緣值不超過是1 MΩ／kV，吸收比小于1.2）。在經過現場檢查和核實后，確認是由電動機受潮引起的絕緣值降低。采用低壓電源（415 V三相交流電）直接對電動機繞組進行通電加熱。

2.2 操作步驟

在實際操作中，因高壓電動機的高壓電纜接線已完成，拆裝不便，為了安全、省時、省力，用高壓電纜臨時代替低壓電纜。

在6 kV開關高壓電纜接線端子處接上415 V低壓交流電（一般6 kV配電室均有檢修箱），電機側高壓電纜和電動機繞組呈星形連接，通過高壓電纜把電能傳送給電動機繞組，完成繞組電能的供給。

1）使用施工電源對高壓電動機（引風機電機）進行受潮后的干燥處理，電纜連接如圖3所示。

被干燥電動機通過繞組的電流數值應控制在額定電流的40%（249×40%=99.6A），故施工用電盤或檢修箱選擇容量為100A。電纜型號為ZRC-YJLV22-1 3×50。

圖3 電纜連接圖

2）完成以上接線工作后，在就近的電纜線芯上接鉗芯電流表，檔位選擇在200 A，同時在相間（或線間）并聯萬用表，檔位選擇在電壓檔750 V。檢查無誤后合上施工用電盤（或檢修箱）內的電源開關，此時需密切注意鉗芯電流表和電壓表的數值，當數值無大幅擺動或趨于穩定時，應分別測量每個線芯的電流和電壓數據，并做好記錄。再此期間應有專人在就地觀察被干燥電動機的狀況。

引風機電動機干燥處理過程中，通電后被測電動機的A、B、C三相繞組電流分別是74.8 A、74.8 A、75.2 A；被測電動機的相間電壓、對地電壓分別是409 V和236.6 V。就地電動機在通電后無任何異常現象，屬靜止狀態。需要注意的是，通電前應根據實際情況打開高壓電機的蓋板，以便潮氣排除和觀察。

3）開始對被干燥電動機通入低壓電后，每隔0.5h測量繞組的通電電流、電壓和繞組溫升，發現電流、電壓數據基本穩定，均保持在75 A和410 V左右，且DCS畫面溫升曲線狀態在緩慢平穩的上升。在通電4 h后，溫度由31℃上升到80℃后基本穩定，DCS畫面曲線幾乎成平直狀態。加415 V交交流電前后8 h測量數據見表1（環境溫度27.7°C）及圖4。

表1 DCS和就地測量的最高溫度數據℃

表2 繞組通電始末電流、電壓測量數據

圖4 引風機A高壓電動機溫升曲線

從以上數據中可以看出，在對高壓電動機繞組上加415 V低壓電4 h后，電動機繞組溫度基本保持在平穩狀態，且通電加熱8 h前后的電流、電壓數據基本保持在穩定狀態。

4）停電后測量引風機電動機絕緣，測試結果為15／25 MΩ，吸收比1.67。此數據滿足6 kV高壓電動機絕緣值大于6 MΩ的規范要求。

5）撤去低壓電源電纜，待電動機自然冷卻6 h后，重新測量電機絕緣及計算吸收比，測量數值還是在15／25 MΩ，吸收比為1.67，和通電處理完后的數值相符。然后檢查了6 kV高壓電纜接線倉的各個螺絲緊固情況后進行了封蓋，并對電動機本體上的蓋板進行了恢復。

6）以上工作完成后，經檢查驗收，電動機如期完成了試轉，且每個指標均滿足規范要求。

7）為了避免電動機在停機后再次受潮，在電動機完成4 h（國內規范要求是2 h）的空載試轉后，對電動機的接線盒、蓋板等有潮氣進入本體的縫隙處涂上了密封膠。當電動機按正常電源運行后，本身繞組會再次發熱，此時內部的微量潮氣會進一步隨設備的旋轉排除，絕緣值還會上升。在此之后使用密封膠封閉縫隙，效果更好。

3 結語

現場應用證明，采用低壓電源對高壓電機進行受潮后的處理是有效的，且在實施過程中利用高壓電纜作為施工加熱電源電纜的一部分，減少了操作步驟，降低了整體成本。另外，因電動機本身受潮的程度不同，電動機繞組絕緣受潮的程度應根據設備的綜合檢查結果判斷，包括前期電動機試驗數據，設備現場狀況，各測量數據等。應綜合判斷是否可以采用施工電源加熱法來處理。

因本實施方法使用電源的電壓等級為415 V（380 V），進水、繞組絕緣受損、受潮發霉等電動機不適合此方法。另外在高壓電動機出現反復受潮的情況時，應對受潮的原因進行徹底分析，以免影響電動機的使用壽命。

［1］GB 50170—2006電氣裝置安裝工程旋轉電機施工及驗收規范［S］.

［2］章勁.高壓電機絕緣故障的分析思考［J］.陜西建筑，2006（5）：22-25.

［3］王三虎.高壓大容量電機的干燥處理［J］.西北水力發電，2004，20（z1）：149-150.

Application of Winding Add-voltage Method for the High Voltage Motor Drying

PEI Chunfu，HUANG Junlin
（Shandong Electric Power Construction No.2 Company，Jinan 250100，China）

In order to make the motor winding insulation to meet the specification requirements and ensure the safety and reliability of equipment，many methods can be adopted to deal with damp high-voltage motors.By adding the 415 V voltage（LV power）to the 6.6 kV high-voltage motor winding，the winding voltage method dispels moisture using self-heating coil and makes the rise of winding insulation value.The method of processing that damp high-voltage motors by low voltage power supply has been proved to be highly effective by the actual practice in GMR power plant project in India.

HV motor；damp；LV power；engineering application

TM307

B

1007－9904（2015）04－0071－03

2014-10-20

裴純福（1962），男，高級工程師，從事電氣自動化相關工作；

黃軍林（1981），男，從事電氣自動化相關工作。