高壓電機(jī)故障跳閘的原因分析與防范措施

張文宏

摘 要：敘述了三臺200kW以上6kV、10kV高壓電動(dòng)機(jī)故障跳閘的現(xiàn)象、原因分析和防范措施，以減少高壓電動(dòng)機(jī)損壞引起變電站高壓柜跳閘，造成大面積停電生產(chǎn)系統(tǒng)停車的事故。

關(guān)鍵詞：6kV高壓電動(dòng)機(jī);故障;原因;跳閘;措施

在化工廠內(nèi)，高壓電機(jī)多數(shù)運(yùn)行在6kV或10kV額定電壓下，運(yùn)行時(shí)間長，機(jī)械負(fù)載大，無備用電機(jī)。電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障后，往往需要將電動(dòng)機(jī)外送專業(yè)維修廠家維修或請廠家專業(yè)維修人員來現(xiàn)場維修。維修時(shí)間長，費(fèi)用高。又影響化工生產(chǎn)的連續(xù)性，導(dǎo)致產(chǎn)品產(chǎn)量降低，給企業(yè)造成較大經(jīng)濟(jì)損失。所以分析高壓電動(dòng)機(jī)故障產(chǎn)生的原因，制定出高壓電動(dòng)機(jī)故障的防范措施非常必要。

1 案例1：電動(dòng)機(jī)定子繞組短路引起跳閘

1.1 事故經(jīng)過

某日21：00，我公司一套裝置的化工人員啟動(dòng)球磨電機(jī)時(shí)，發(fā)現(xiàn)球磨電機(jī)東側(cè)冒出火花和濃煙，數(shù)秒后，廠房內(nèi)照明燈突然熄滅。變電站值班人員發(fā)現(xiàn)停電后，對變電站一臺10kV電力變壓器、2個(gè)高壓室進(jìn)行了全面檢查，發(fā)現(xiàn)變電站6kV高壓室Ⅰ段進(jìn)線斷路器跳閘、球磨電機(jī)斷路器跳閘、1#循環(huán)水泵斷路器跳閘。根據(jù)球磨機(jī)剛送電就出現(xiàn)跳閘，判斷為球磨電機(jī)故障，于是，拉開球磨電機(jī)高壓柜上側(cè)的母線隔離刀閘，合上6kVⅠ段進(jìn)線斷路器。隨后檢查發(fā)現(xiàn)Ⅰ段1#循環(huán)水泵低電壓繼電器動(dòng)作掉牌、進(jìn)線柜速斷保護(hù)信號繼電器動(dòng)作掉牌，球磨機(jī)高壓柜油溫、油壓聯(lián)鎖繼電器動(dòng)作掉牌，復(fù)位后正常。6kVⅠ段供電恢復(fù)正常。隨后對高壓電動(dòng)機(jī)打開外殼檢查，發(fā)現(xiàn)短路點(diǎn)在電動(dòng)機(jī)內(nèi)部東南側(cè)下部相間定子繞組端部綁扎最緊密、距離最近處。

1.2 客觀原因

球磨電機(jī)已使用22年，電動(dòng)機(jī)定子繞組在短路故障點(diǎn)處存在絕緣層老化、受損隱患，遇潮濕天氣，絕緣層絕緣性能進(jìn)一步降低，在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過程中發(fā)生擊穿，引起相間短路，造成變電站Ⅰ段進(jìn)線開關(guān)跳閘失壓。

1.3 主觀原因

①電氣設(shè)備管理人員未按規(guī)定安排對球磨電機(jī)進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)，未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)球磨電機(jī)定子繞組存在的缺陷;②電氣設(shè)備管理人員球磨電機(jī)的計(jì)劃檢修安排不周到、不細(xì)致。

1.4 防范措施

①嚴(yán)格按規(guī)定對所有高壓電動(dòng)機(jī)安排預(yù)防性試驗(yàn)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)高壓電動(dòng)機(jī)的絕緣缺陷，及時(shí)通過檢修消除設(shè)備缺陷;②制定檢修計(jì)劃時(shí)技術(shù)人員應(yīng)充分討論，努力做到嚴(yán)謹(jǐn)、周密;③每年安排一次對同步電動(dòng)機(jī)吹掃灰塵，清洗電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子繞組，防止灰塵和雜物影響散熱效果，延長電動(dòng)機(jī)的使用壽命;④遇到6kV高壓電動(dòng)機(jī)停機(jī)3天以上情況，變電站值班人員應(yīng)在送電前用2500V搖表測試電動(dòng)機(jī)對地絕緣電阻，阻值低于6MΩ時(shí)，不能送電，應(yīng)匯報(bào)電氣設(shè)備管理員。電氣設(shè)備管理員應(yīng)組織員工對電動(dòng)機(jī)進(jìn)行烘烤，使電動(dòng)機(jī)絕緣電阻合格;⑤遇到陰雨天氣，無論高壓電動(dòng)機(jī)停機(jī)多長時(shí)間，變電站值班人員都必須在送電前用2500V搖表測試電動(dòng)機(jī)對地絕緣電阻，阻值低于6MΩ時(shí)，不能送電，應(yīng)匯報(bào)電氣技術(shù)員。電氣技術(shù)員應(yīng)組織人員對高壓電動(dòng)機(jī)進(jìn)行烘烤，使電動(dòng)機(jī)絕緣電阻合格。

2 事故案例2：電動(dòng)機(jī)軸承損壞導(dǎo)致的跳閘

2.1 事故經(jīng)過

某日1：17，我公司一套裝置的變電站6kV高壓室電笛、警鈴響，Ⅱ段母線失壓，值班人員檢查高壓柜，發(fā)現(xiàn)Ⅱ段進(jìn)線開關(guān)跳閘、過流繼電器動(dòng)作掉牌。按照失壓應(yīng)急預(yù)案對Ⅱ段其他高壓柜進(jìn)行檢查和操作，未發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象。1：50對Ⅱ段進(jìn)線柜合閘送電。2：17，一臺熱風(fēng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)，變電站6kV高壓室電笛、警鈴響，Ⅱ段母線再次失壓，Ⅱ段進(jìn)線開關(guān)跳閘、過流繼電器動(dòng)作掉牌。拉開熱風(fēng)機(jī)高壓柜母線側(cè)、線路側(cè)隔離開關(guān)，用2500V絕緣電阻表測試電纜和電動(dòng)機(jī)絕緣電阻，發(fā)現(xiàn)阻值為0Ω。組織人員到現(xiàn)場拆開電動(dòng)機(jī)電源電纜檢測，發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)繞組對地阻值為0Ω，判斷電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障。后來，進(jìn)一步解體檢查，發(fā)現(xiàn)電機(jī)軸伸端軸承損壞、軸抱死，電動(dòng)機(jī)繞組對地短路。

2.2 客觀原因

電動(dòng)機(jī)所處環(huán)境差，濕度大;近期電動(dòng)機(jī)前端振動(dòng)大。

2.3 主觀原因

①電氣管理人員對熱風(fēng)機(jī)電機(jī)的計(jì)劃檢修安排不及時(shí)，未能利用生產(chǎn)系統(tǒng)停車的機(jī)會(huì)對熱風(fēng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行檢修;②發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)振動(dòng)大后未及時(shí)安排停機(jī)檢修導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)損壞;③熱風(fēng)機(jī)電機(jī)高壓柜的繼電保護(hù)元件使用時(shí)間長，可靠性降低，電氣管理人員未及時(shí)安排對高壓柜內(nèi)的電氣元件進(jìn)行技術(shù)改造;④變電站的失壓應(yīng)急預(yù)案不合理（過流繼電器動(dòng)作跳閘，原因未查明就送電）。

2.4 防范措施

①按公司的制度和規(guī)定對高壓電動(dòng)機(jī)安排計(jì)劃檢修和維護(hù)保養(yǎng);②擇機(jī)對裝置區(qū)變電站高壓室熱風(fēng)機(jī)高壓柜的電壓和電流保護(hù)器進(jìn)行拆除，安裝新型電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)器（PMC-651M），并做試驗(yàn);③對變電站的失壓應(yīng)急預(yù)案進(jìn)行修訂（過流繼電器動(dòng)作跳閘時(shí)，原因未查明不能送電）。

3 事故案例3：P1305B1灰水循環(huán)泵電動(dòng)機(jī)接線盒潮濕導(dǎo)致高壓柜跳閘

3.1 事故經(jīng)過

某日15時(shí)25分59秒，302B配電室灰水循環(huán)泵B1高壓柜保護(hù)顯示“瞬時(shí)電流速斷動(dòng)作”。10kVⅠ段母線系統(tǒng)波動(dòng)，部分低壓設(shè)備跳車，生產(chǎn)系統(tǒng)減量?；宜h(huán)泵電機(jī)接線盒蓋子損壞，接線盒內(nèi)部有弧光放電現(xiàn)象。拆除電纜，搖測電機(jī)絕緣，電機(jī)耐壓試驗(yàn)合格。高壓電纜頭C相絕緣25MΩ，其余兩相絕緣500MΩ。將電纜頭外層熱縮管打開，C相有輕微積水。酒精擦拭后絕緣回升正常，重新熱縮外層套管，電纜整體絕緣和耐壓試驗(yàn)合格。

3.2 客觀原因

該電機(jī)所在環(huán)境潮濕，電氣維修人員對該型電機(jī)運(yùn)行狀況掌握不夠，檢查、維護(hù)方法、頻次可能存在不足之處。

3.3 主觀原因

①經(jīng)檢查及試驗(yàn)分析，參考微機(jī)后臺記錄發(fā)現(xiàn)，電機(jī)啟動(dòng)時(shí)BC兩相發(fā)生弧光短路，造成全廠10kVⅠ段母線系統(tǒng)波動(dòng)，部分低壓設(shè)備跳車;②該型電機(jī)（接線盒在電動(dòng)機(jī)頂部、電纜水平進(jìn)入接線盒）2018年12月13日發(fā)生過接線盒進(jìn)水故障。依據(jù)當(dāng)時(shí)制定的措施，對其余同類型電機(jī)進(jìn)行了檢查和防護(hù)。3月13日，P1305B1在進(jìn)行備機(jī)絕緣檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)絕緣低，打開接線盒發(fā)現(xiàn)內(nèi)有積水，及時(shí)處理烘干后絕緣正常;4月17日，P1305B1在進(jìn)行備機(jī)絕緣檢查時(shí)又發(fā)現(xiàn)絕緣低，打開接線盒沒有發(fā)現(xiàn)有積水，經(jīng)過烘干晾曬，絕緣升至40MΩ，符合啟動(dòng)最小絕緣要求。但是啟動(dòng)過程發(fā)生相間短路現(xiàn)象，原因分析為接線盒內(nèi)潮濕，啟動(dòng)過電壓導(dǎo)致相間空氣絕緣擊穿造成短路。

3.4 防范措施

①通過咨詢同類型電動(dòng)機(jī)的使用單位和電機(jī)生產(chǎn)制造廠家，進(jìn)一步深入了解該電機(jī)的接線盒缺陷，制定合理、科學(xué)的預(yù)防措施;②電氣檢修人員應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行電動(dòng)機(jī)管理規(guī)定，對電動(dòng)機(jī)進(jìn)行定期檢修維護(hù)，確保電氣設(shè)施正常;③檢查所有高壓電機(jī)接線盒密封性能，使此項(xiàng)工作常態(tài)化;④考慮采取合適的防水設(shè)施，例如用環(huán)氧樹脂對接線柱封閉?；蛘咴陔娎|外加裝合適的密封橡膠圈。

4 結(jié)束語

分析以上三起電動(dòng)機(jī)故障跳閘的經(jīng)過，不難發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)損壞事故的類型主要有兩類。一類是機(jī)械問題造成的電動(dòng)機(jī)損壞故障，一類是電氣問題造成的電動(dòng)機(jī)損壞故障。機(jī)械缺陷或故障包括軸承損壞、端蓋磨損、軸磨損等，早期現(xiàn)象有聲音異常、振動(dòng)增大。通過電氣人員的巡回檢查是早日發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)機(jī)械缺陷的一種有效方法。目前，壁掛式振動(dòng)測試儀也是一種應(yīng)用較多的發(fā)現(xiàn)振動(dòng)超標(biāo)的科學(xué)方法，如果把振動(dòng)測試儀和高壓開關(guān)聯(lián)鎖起來（電動(dòng)機(jī)軸振動(dòng)超過高限高壓開關(guān)跳閘），就可以很好地保護(hù)電動(dòng)機(jī)，避免電動(dòng)機(jī)燒毀事故。電動(dòng)機(jī)電氣方面的缺陷主要有單相接地故障、相間短路，過負(fù)荷等。電氣預(yù)防性試驗(yàn)是發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)早期缺陷的常用方法，在日常工作中一定要按照規(guī)定對電動(dòng)機(jī)安排試驗(yàn)。高壓開關(guān)柜的繼電保護(hù)是防止事故擴(kuò)大的有效方法。繼電保護(hù)裝置選擇得合適，繼電保護(hù)裝置就能可靠動(dòng)作或發(fā)出信號，切除故障部分，保證設(shè)備及輸配電系統(tǒng)安全。案例2中，實(shí)際使用的繼電器是GL-22/10型反時(shí)限過流繼電器，結(jié)果造成了越級跳閘、事故擴(kuò)大的嚴(yán)重后果。這說明電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的故障電流大小未達(dá)到GL-22/10型繼電器的瞬時(shí)動(dòng)作電流，也未達(dá)到GL-22/10型繼電器反時(shí)限動(dòng)作的時(shí)間。同樣是電動(dòng)機(jī)故障啟動(dòng)，案例3就未出現(xiàn)越級跳閘現(xiàn)象，案例三使用的是PMC系列電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)器，保護(hù)功能配置齊全、性能可靠、動(dòng)作快速。因此對設(shè)備及時(shí)進(jìn)行技術(shù)改造，使用先進(jìn)的高科技繼電保護(hù)產(chǎn)品是預(yù)防高壓電動(dòng)機(jī)事故跳閘的有效措施。此外，消除高壓電動(dòng)機(jī)電氣方面的缺陷，還必須做好防水、其他導(dǎo)電液體、氣體、小動(dòng)物進(jìn)入電動(dòng)機(jī)接線盒或高壓柜的措施。