高壓電動(dòng)機(jī)定子繞組端部絕緣綁扎技術(shù)改進(jìn)

蓋永波　逯華磊

摘 要：隨著電站單機(jī)容量的不斷提升，配套的電動(dòng)給水泵電機(jī)容量也在相應(yīng)提升。在機(jī)組低負(fù)荷期間，一些電站將電動(dòng)給水泵電機(jī)停用，又在升負(fù)荷時(shí)啟動(dòng)，以此作為節(jié)能降耗的一項(xiàng)重要舉措來實(shí)施，這就給大型電動(dòng)給水泵電機(jī)定子端部的固定提出了更加苛刻的要求。重點(diǎn)闡述了大容量電泵電機(jī)定子端部綁扎技術(shù)的改進(jìn)和實(shí)際效果，以期為大容量高壓電動(dòng)機(jī)適應(yīng)頻繁啟停工況提供可靠的保證。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)給水泵電機(jī)；定子端部綁扎；綁扎技術(shù)；降耗方式

中圖分類號：TM305.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.08.091

在三相交流異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組運(yùn)行時(shí)，會(huì)受到交變電磁力的作用。由于相鄰繞組之間產(chǎn)生的電磁力與流過電流的乘積成正比，所以，在電機(jī)正常啟動(dòng)或遇到異常情況，比如短路、堵轉(zhuǎn)的過程中，端部繞組除了會(huì)受到機(jī)械振動(dòng)外，還會(huì)受到非常大的電磁力作用，例如綁扎不牢，端部繞組會(huì)變形位移，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)出現(xiàn)絕緣磨損的情況，進(jìn)而引發(fā)電機(jī)燒損事故。因?yàn)榇笕萘浚?0 000 kW及以上）高壓電機(jī)的啟動(dòng)電流大，啟動(dòng)時(shí)受到的電磁力更大，而且在機(jī)組低負(fù)荷期間，一些電站將大容量的高壓電機(jī)停用，在升負(fù)荷時(shí)啟動(dòng)，以此作為節(jié)能降耗的一項(xiàng)重要舉措來實(shí)施，所以，這就對定子繞組端部固定提出了更高的要求，并且設(shè)計(jì)和制作難度也越來越大。

一般情況下，高壓電機(jī)定子繞組端部的固定方法是：端部在切向上是固定在相鄰繞組線棒間側(cè)面間隙中的，所以，要選擇厚度與間隙大小相近的滌玻繩綁緊；對于上、下層繞組端部之間產(chǎn)生的徑向電磁力，將繞組的端部用綁扎繩扎緊，并牢固地綁在繞組端部徑向外側(cè)的端部綁環(huán)上，由綁環(huán)和綁扎繩承受多產(chǎn)生的電磁力。

1 電泵電機(jī)定子端部綁扎存在的問題

近年來，國內(nèi)某電機(jī)廠制造的同類型大容量電動(dòng)給水泵電機(jī)（10 000 kW以上，10 kV）發(fā)生過多臺(tái)次啟動(dòng)時(shí)電機(jī)燒損的情況。根據(jù)兄弟單位出現(xiàn)的問題，我公司利用機(jī)組檢修機(jī)會(huì)，對在裝的6臺(tái)相同類型電機(jī)解體檢查，發(fā)現(xiàn)所有電機(jī)繞組端部均有缺陷——端部線圈綁環(huán)松動(dòng)；極間連接線與端部固定支架存在摩擦，出現(xiàn)黃粉；個(gè)別電機(jī)線圈引出線處綁扎松動(dòng)，繞組端部R角處的綁繩松動(dòng)，如圖1、圖2所示。

圖1 電泵電機(jī)出線側(cè)端部存在的缺陷 圖2 電機(jī)端部綁繩松動(dòng)

1.1 端部綁繩松動(dòng)的原因

目前，高壓電機(jī)定子多采用VPI整浸工藝，其絕緣結(jié)構(gòu)是粉云母帶包扎線圈，線圈端部用滌玻繩綁扎，線圈與端部綁環(huán)用繩施力綁扎時(shí)，未收緊或綁后浸漆不透，使得綁繩與線圈黏合力小。同時(shí)，二者接觸的部分不同程度地出現(xiàn)了絕緣損傷，進(jìn)而降低了其絕緣性能。當(dāng)線圈按工藝要求加熱嵌線時(shí)，使靠近鼻端線圈端部的絕緣軟化。這樣，便使得絕緣受到了損害，進(jìn)而影響其使用壽命。

由于端部絕緣受到端部綁環(huán)壓陷后，與支架圓弧面形成了吻合接觸，當(dāng)繞組端部受到交變電磁力或軸向力的作用時(shí)，綁線會(huì)向直徑小處位移，很快就會(huì)導(dǎo)致該處絕緣磨損。這種絕緣結(jié)構(gòu)線圈端部的磨損主要是由綁扎松動(dòng)引起的。同時(shí)，由于大型高速電機(jī)節(jié)距較大，極間距離也大，所以，定子繞組普遍存在端部尺寸長、喇叭口較大等特點(diǎn)，這時(shí)，就需要增加幾道綁繩。

1.2 電機(jī)端部綁扎存在的問題

電機(jī)端部綁扎存在的問題有以下2點(diǎn)：①端部綁繩較細(xì)，并且該綁扎方法不能發(fā)揮應(yīng)有的作用；②大容量的電機(jī)只綁扎了2道，在繞組出槽口處沒有對其有效加固。端部綁扎存在的問題如圖3所示。

2 改進(jìn)方案及實(shí)施

圖3 端部綁扎存在的問題 圖4 端部綁環(huán)處的改進(jìn)

圖5 極間連線處的改進(jìn) 圖6 極間連線與支架處增加適型材料

針對上述電機(jī)存在的問題，可采取以下的改進(jìn)措施：①在線圈端部綁環(huán)絕緣上平包1層厚4 mm的適應(yīng)材料（羊毛氈），以起到與線圈間襯墊的作用。因?yàn)檠蛎珰直容^軟，并且有一定的壓縮量，所以，能使嵌線綁扎的線圈絕緣不再被端部綁環(huán)壓陷。同時(shí)，這樣做也增加了綁扎處的接觸面積，從而保證了線圈與端部綁環(huán)緊密接觸。當(dāng)繞組含漆固化后，有利于端部在徑向和切向的固定，如圖4所示。②為了徹底消除端部極間連線綁繩存在的隱患，斷開了所有極間連線的焊接點(diǎn)，重新裝配連接線，采用了“搭焊”的工藝。在焊接時(shí)，采用焊料為 25%以上的銀焊條，焊完后打磨尖刺部分，打磨合格后才能進(jìn)行粉云母帶包扎，且不少于 10 層，外包1層0.1 mm玻璃絲帶。在連接線之間，采用絕緣墊塊可以保證相互間位置的固定。因此，在連接線與固定支架間墊適應(yīng)的材料（羊毛氈），再與支架一起綁扎固定，如圖5、圖6所示。③將原Φ5的滌玻繩更改為Φ10的滌玻繩，以增加其強(qiáng)度，并將原來的纏繞式綁扎方法改為綁繩扎緊、打結(jié)的方法，鎖住頭和尾，防止綁繩整圓松散。最后，在線圈出槽口和繞組近頂端位置各增加一道綁繩，并在頂端各線圈間隙內(nèi)填加羊毛氈，浸漆后形成一個(gè)整體，以增加線圈的強(qiáng)度，防止振動(dòng)和受電磁力變形，如圖7、圖8所示。

圖7 端部需增加的綁繩 圖8 端部綁繩綁扎方法改進(jìn)

3 改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)和效果

在端部綁環(huán)與線圈、極間連線與支架處均增加了4 mm的羊毛氈，這些適型材料除了可以有效防止主絕緣被磨損，還增加了其強(qiáng)度。

將原Φ5的滌玻繩更改為Φ10的滌玻繩，改進(jìn)了綁繩的綁扎方法，并在端部出槽口和繞組近頂端位置分別增加了一道綁繩。改進(jìn)后，增強(qiáng)了端部的整體剛度，使端部成為一個(gè)整體，進(jìn)而有效防止電動(dòng)力對繞組造成的損壞。

4 總結(jié)

在端部綁扎改進(jìn)后，公司開始執(zhí)行新的降耗方式，即根據(jù)機(jī)組負(fù)荷執(zhí)行電泵啟停的節(jié)能降耗方式。因?yàn)殡姍C(jī)頻繁啟動(dòng)，所以，要在2年后再次檢查電機(jī)端部的綁扎情況。在檢查過程中，并沒有發(fā)現(xiàn)因定子繞組端部綁扎和固定不牢而產(chǎn)生的質(zhì)量問題。事實(shí)證明，端部綁扎技術(shù)改進(jìn)后，徹底消除了原來綁扎方法存在的隱患，且現(xiàn)在使用的方法得當(dāng)，效果明顯。同時(shí)，在保障重要輔機(jī)的安全運(yùn)行時(shí)，這種方法也為機(jī)組的長周期、穩(wěn)定運(yùn)行提供了可靠的保證。

參考文獻(xiàn)

[1]方日杰.電機(jī)制造工藝學(xué)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1993.

[2]陳世坤.電機(jī)設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

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作者簡介：蓋永波（1973—），男，1993年畢業(yè)于長春電力學(xué)校，工程師，主要從事電氣設(shè)備檢修方面的工作。逯華磊（1983—），男，2006年畢業(yè)于華北電力大學(xué)，工程師，主要從事電氣設(shè)備檢修方面的工作。

〔編輯：白潔〕