某電廠6.6KV凝結水泵電機黃粉故障原因分析及處理方法研究

吳曉東 黃文遠 陳露華

摘要：某電廠凝結水泵電機曾多次解體發現電機內部出現“黃粉”現象，通過分析判斷，認為此現象為電機端部線棒磨損故障所致，嚴重時可能導致電機定子絕緣損壞，嚴重時，進而引發接地、短路等電氣故障。檢修人員經過調研和考證，對故障的根本原因進行了研究和分析，形成了一套完善的電機端部線棒磨損故障處理工藝，成功處理了線棒磨損故障。

關鍵詞：6.6KV電機;老化特性;黃粉

1. 基本概述

某電廠凝結水泵電機在年度大修期間，進行高壓電機預防性檢查時，曾陸續多次發現該系統電機內部出現不同程度的“黃色粉末”現象，具體如下：

（1）凝結水泵01號電機進行解體檢修時發現，電機驅動端端部線棒之間有“黃粉”現象;

（2）凝結水泵02號電機進行解體檢修時發現，電機非驅動端線棒之間有“黃粉”現象;

（3）凝結水泵03號電機進行解體時發現，電機驅動端、非驅動端線棒之間，以及電動機定子鐵芯線槽縫隙內均存在大量“黃粉”現象。

2.0 初步原因分析

通過對故障高壓電機“黃粉”產生部位總結來看，基本上都是集中在端部線棒間隙較小處、定子鐵芯槽壁及定子線棒接觸部位、定子鐵芯通風槽口處。這些部位的特點如下：

a，電場強度分布不均勻，局部場強畸變相對明顯;

b，電機運行時，定子線棒間或線棒與槽壁間在熱應力、電磁力及機械力作用下，容易發生相對運動而產生摩擦。

后續對“黃粉”經過判別，基本確定該黃粉實則就是絕緣材料磨損而成，即：“黃粉”產生的根本原因為高壓電機定子線棒在運行過程中，受熱、力、電場綜合因素作用，發生了老化。

3.0 高壓電機定子線棒在運行中各種因素作用下老化特性分析

3.1 熱作用：

當電動機在起、停和變負荷的過程中，定子繞組內的電流將發生急劇變化，線棒導線的溫度也相應的增加。這就造成了線棒的冷熱循環。由于導線和絕緣材料的膨脹系數不同，絕緣將承受拉伸應力和擠壓力的作用。同時，定子線棒絕緣在熱的長期作用下發生氧化裂解，絕緣材料的分子鏈繼續聚合，使之變脆，絕緣內部物質變得疏松，從而使其電氣和機械性能下降，導致絕緣產生熱老化。多次的冷熱循環，在絕緣中產生的熱機應力是無法消除的，隨著冷熱循環次數的增多，定子絕緣的起暈電壓逐步降低，最終導致絕緣擊穿。另外由于絕緣材料內部變得疏松后，空氣中的水分子和灰塵進入絕緣材料內部的縫隙中，在高電場的作用下水分子會沿著電場方向變得細長使絕緣進一步降低。

3.2 力的作用

在電動機起動和變負荷的過程中，線棒中的電流超過了額定值，繞組間形成很大的電動力，引起繞組端部變形和振動，振動產生磨擦破壞絕緣。

（1）電磁力：電機正常運行時，定子線圈中通過的三相交流電會產生一個旋轉磁場，在定子線棒中產生與電流的平方I2成正比的電磁力。其切向分量作用在線棒直線部分時會與線槽產生的反作用力相互抵消，而徑向分量會使鐵心作橢圓型振動，并傳遞至線棒端部。

（2）機械力：電機運行中由于機械原因及循環風力作用下也會產生一定的振動，振動最終也會傳遞到線棒端部。

3.3 電場作用

由于高壓電動機采用開口槽，其槽形為直槽，因此繞組在槽部相當于兩個電極板兩面層介質，它們分別是絕緣材料和空氣間隙，在電動機槽口處電場發生畸變，形成極不均勻的軸向電場。對6.6KV及以上的高壓電動機，其間隙為0. 3 ～0. 5mm，容易產生電暈放電現象，需在槽部線圈絕緣表面進行低電阻防暈處理后，使通風口電場分布均勻，消除軸向電位梯度，并使低電阻防暈層線圈表面絕緣與槽壁之間的間隙短路。

如果繞組防暈層遭受破壞，槽內間隙中的電磁能量會隨電暈的出現進行釋放，并在線棒與槽壁接觸不良處儲存電能，在電磁場的作用下引起槽內放電，腐蝕槽內線棒主絕緣或防暈層。

4.0 電機本身結構因素

（1）該電機線棒直線部分嵌入線槽，且有絕緣墊條及打入槽楔固定牢靠，不易發生振動摩擦，而端部線棒為固定的薄弱之處。電機端部線棒僅靠線棒自身剛度及滌玻繩綁扎固定，無固定端環，如端部線棒綁扎固定強度不夠，在電機運行中容易受力振動。

（2）電機線圈端部自漸開線部位開始慢慢向圓心收縮，呈喇叭口狀，使得線棒之間縫隙減小;產生“黃粉”的電機端部線棒排列并不均勻，部分相鄰線棒間隙很小甚至已經接觸，極容易產生摩擦或輕微游離放電現象。

5.0電機端部線棒磨損解決方案

電機“黃粉”產生的根本原因是電機線棒發生磨損所致。經綜合分析，認為通過在端部磨損線棒之間填充適形材料滌綸氈，并以環氧固定，不僅可以提高線棒表面起暈電壓，降低場強老化作用，還可以防止線棒之間的受力摩擦，并能起到絕緣、加固的作用。具體處理工藝流程如下：

（1）電機解體后對產生“黃粉”的磨損部位進行查找，并對其進行清理，去除粉末，保證表面光潔。

（2）調制環氧，將適形材料根據線棒縫隙大小剪成合適的形狀和大小，浸入調好的環氧中。

（3）用浸過環氧的適形材料填充線棒之間的磨損部位。

（4）去除多余填充材料，保證填充后不能高出定子鐵芯內徑，以防止固化后刮擦轉子。

（5）填充材料周圍涂抹環氧，環氧填充后應盡量平整，刮走多余環氧，不應有流淌現象。

（6）如線棒間空隙允許，選用合適直徑的滌玻繩進行綁扎固定，。

（7）環氧固化后，對突出部分或毛刺進行打磨，修理平整、清理干凈后涂絕緣漆，并干燥。

端部線棒磨損處理結束，進行相關絕緣測試，合格后電機回裝，并監測電機運行時各電氣參數。

6.0 實施效果

通過對故障電機線圈磨損故障部位，填充適形絕緣材料并采取環氧加固的方式進行處理，處理后絕緣測試合格，電機現場運行振動、電流、聲音等各參數正常，充分證明在繞組端部線棒間隙內加墊一層適形材料，是解決端部絕緣磨損故障的有效改進措施。

參考文獻：

[1]趙家禮.電動機修理手冊3版[M]. 北京：機械工業出版社，2003.

[2]黃國治，傅豐禮.中小旋轉電機設計手冊第2版. 北京：中國電力出版社，2014.