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电动给水泵电机端部故障分析及改造 |
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| 电动给水泵电机端部故障分析及改造 |
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作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2008-9-26 19:51:39  |
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江电厂装机容量为4×300 MW。其锅炉给水方式为2台小汽轮机给水泵加1台电动给水泵(以下简称：电给泵)，在通常情况下电给泵作为小汽轮机给水泵的备用泵。
电给泵配哈尔滨电机厂生产的Y9000-2-4型电机，额定功率为5 500 kW，额定电压为6 kV，额定电流为596 A。电机绕组的接线形式为：双层迭式绕组，总槽数为72，节距为16；线圈接线为二路星形并联(即2Y)。
该厂自投产以来，电给泵电机在启动时端部放炮共计4台次；定子线圈直流电阻不平衡(经进一步检测确定，为线圈引出的极间连线存在严重缺陷)为1台次。电机端部故障造成机组多次启动失败，严重影响机组的安全运行。
1 故障部位及现象
1.1 1号电给泵电机故障部位及现象
(1) 1995年5月，1号电给泵电机启动时在前置泵端，一极间连线被烧断。断口平整，被烧断的两端端口尚在同一轴线上，端部垫块、绑扎线完好无损、无位移。
(2) 1999年6月，在对1号电给泵电机进行定期检测时，三相直流电阻不平衡系数达4%，其中B相直阻明显偏大。通过试验，找出过热点在前置泵端二点半处的一线圈引出线靠近线圈的直线部位。剥开绝缘后，4根并绕线圈中有两股线已被烧断。
1.2 2号电给泵电机故障部位及现象
1997年4月，2号电给泵电机启动时在前置泵端的端部4点钟的位置，有一极相绕组引出线靠近线圈的直线部位被烧断。断口平整，被烧断的两端导线尚在同一轴线上，端部垫块、绑扎线完好无损、无位移。
1.3 3号电给泵电机故障部位及现象
1997年3月，3号电给泵电机启动时在前置泵端的端部4点钟的位置，有一极相绕组引出线在线圈根部烧断。断口平整，被烧断的两端导线尚在同一轴线上，端部垫块、绑线完好无损、无位移。
1.4 4号电给泵电机故障部位及现象
1999年6月，4号电给泵电机启动时在前置泵端的端部有2处被烧断。其一是在11点钟的位置，同一极相绕组相邻两槽线圈的连线拐角处，其烧断的断口平整，断口两端引线没有位移，被烧断的两端导线尚在同一轴线上；其二是在1点钟的位置上，是极相绕组引出线在引线根部紧靠线圈的部位，将线圈和引线同时烧断，断口处的三组线均没有位移，端部垫块、绑线完好无损、无位移。
1.5 电给泵电机故障的特点
综合上述电给泵电机故障部位及其现象，可以归纳总结出电机故障的几个特点。
(1) 电机故障全部发生在电机启动时，这时的冲击电流大。
(2) 电机的故障部位，全部都在前置泵端。即在电机各定子线圈绕组下线完成后进行极间连接的最后工作面处，具体部位有：
①线圈的弯角(定子线圈机械加工成型的弯角)部位；
②在进行电机极相绕组最后连接需要进行煨弯的部位；
③线圈或引线的直线部位；
④引线的焊接部位。
(3) 所有被烧断口两侧的导线仍在同一轴线上。
(4) 所有被烧断的断口都比较平整，导线固化了的外包绝缘没有崩裂现象。
(5) 电机端部垫块、绑扎线完好无损、无松动、无位移现象。
(6) 所有断口处，沿断口向两侧导线方向有一段绝缘层空壳(导线已被烧毁，但包缠其表面的绝缘尚未完全烧毁)。
2 电机端部故障原因分析
2.1 极间连接焊口质量存在问题
极间连线焊口质量存在问题，如气孔、夹渣等，表现为直阻值偏大。在电机启动时，会产生大量的热量(缺陷点所释放的热量与此点的直阻成正比，与通过它的电流平方成正比)，使缺陷点的温度急剧上升，造成该处的缺陷进一步恶化，直阻进一步增大。这样，在下次启动时，在同样的启动电流冲击作用下，缺陷焊口的损伤比上一次更大，即每一次足够大的启动电流的冲击都会进一步恶化焊口的缺陷。如此循环往复，直至烧断。在导体被烧断的瞬间，断口两侧拉弧，导体进一步被烧毁，同时缠在导体外层的绝缘层被弧光烧断、绝缘层断口两端包缠在被烧毁导线外层的绝缘被部份烧毁形成一段空壳。
2.2 绕制定子线圈的线材存在缺陷
绕制定子线圈的线材存在缺陷，如细微裂纹、夹渣、材质不均匀，或在对绕制线圈的线材进行退火处理时，由于工艺问题造成退火不均或不充分，或者在制作线圈时某些部位又重新被淬火，造成该部位的直阻偏大。这些缺陷点被启动电流冲击后，不断恶化直至烧断、放炮。其故障的发展机理如2.1所述。
2.3 定子线圈在机械成型时产生裂纹
定子线圈在机械成型时，在弯角处产生细微裂纹，或者由于电机在下线完成后，对端部极相绕组引线进行煨弯时，由于工艺掌握不好造成细微裂纹。细微裂纹的出现使该处的直流电阻偏大，在足够大的电流冲击下，裂纹缺陷逐步发展直至将线匝烧断放炮，其发展机理如2.1所述。
3 电机的改造方案
根据以上分析可知，只要能限制在线圈细微缺陷部位所释放出来的热量，使其不足以使该部位的细微缺陷进一步恶化，就能解决电机端部放炮的问题。根据焦耳—楞次定律，将电流降低，使其产生的热量不足以使线圈缺陷进一步地恶化。据此，在不改变电机铭牌参数的前提下，确立了如下电给泵电机的改造方案。
(1) 原电机为二路星形接线，改为四路星形接线。线圈由原四股并绕五匝改为二股并绕十匝，使通过电机每一线圈中的电流减小为原设计的一半；
(2) 原电机二路端部极间联线为自由联接。改为各支路用导电铜环联接，铜环牢固绑紧，并且牢固地用铁支柱支承；
(3) 完善线圈和端部的固定方式，使电机线圈和端部更加紧密地成为一体。
经过上述改造的电机投入使用至今，虽经频繁启动，但在每年一度的预防性试验中，其直流电阻的不平衡系数几乎没有变化，电机端部故障再未出现，电机的改造达到了预期的效果。
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