电动给水泵电机端部故障分析及改进.pdf

3 第11卷 (2009年第8期)电 力安全技 术 鹤壁电厂装机容量 2 200MW，锅炉给水系 统采用2台电动给水泵，1台运行，1台备用。给水 泵电机为 Y9000-2-4，额定功率 5500 kW，额定 电流 596A，额定电压 6kV；双层迭式绕组，总槽 数72，槽距16mm；线圈接线为双星形并联。 该厂自投产以来， 给水泵电机在启动时电机端 部放炮共 6次，严重影响机组的安全运行。 1故障现象及部位 (1) 2004年2月，1号机 1号给水泵启动时在前 置泵端的电机端部有2处被烧断。其一是在时针11 点的位置， 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；其二是在时针 1 闫金安，岳金星 （鹤壁万和发电有限责任公司，河南 鹤壁458008） 电 动 给 水 泵 电 机 端 部 故 障分 析 及 改 进 点的位置， 一极相绕组引出线在引线根部紧靠线圈 的部位，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。 (2) 2005 年9 月，在对1 号机1 号给水泵电机 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 前置泵端时针2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2股线已 被烧断。 (3) 2008年5月，1号机2号给水泵启动时在前 置泵端的电机端部时针4点的位置，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。 Jishugaizao 技 术 改 造 1事故经过 事故前，电石厂供电变电所 110kV 双母线运 行，1，2 号主变并列运行，35 kV I，II 段母线并 列运行，10kV I，II 段母线并列运行。 事故发生时， 35kV 高压室有开关跳闸的声音，同时后台监控屏 出现遥信变位报警指示， 开关柜保护装置显示均为 “非电量跳闸” ，无任何保护动作信号。经检查汇报 调度确认后，依次恢复送电正常。 2事故原因 电石炉控制电缆与动力电缆同层敷设混埋在一 起， 在负荷工况发生变化时会在控制电缆上产生感 应电压， 当感应电压超过光偶控制柜设定的保护动 作电压时，就会导致使保护装置误动作。这就是造 成电石炉开关保护跳闸的主要原因。 3暴露问题 (1) 对外界开关量引入的光偶，要求开入动作 电压控制在额定直流电源电压的 5570范围 内(即121154V)，而实际测定光偶动作电压为67 V，远远低于标准要求。设定与要求不相符合。 ( ) 35 V 和V 动力电缆与控制电缆未分 层敷设，外层绝缘存在不同程度的破损，直埋段动 力电缆与控制电缆间的平行和交叉最小净距等， 不 符合GB50168-2006 电缆线路施工及验收规范 的 规定。 (3) 线路敷设施工前没有出具相应的施工设计 资料和图纸， 施工结束后无相应的竣工验收资料和 图纸；电石厂厂区内电缆直埋段无明显的敷设位置 图，没有明显路径标识。 (4) 电石厂至供电变电所35kV 开关柜距离较 远，所采用的屏蔽控制电缆由若干段连接而成，但 电缆连接时屏蔽层未按规定进行连接， 仅在开关柜 处进行简单接地，削弱了屏蔽层抑制感应电能力。 (5) 工程部相关技术人员对ABB保护装置光偶 控制柜的特性和控制原理不熟悉， 部门内部未组织 进行相关职业技能培训。 4防范措施 (1) 依据GB50168-2006电缆线路施工及验收 规范规定，将电石厂至创新变电所二次控制电缆 进行重新敷设。 (2) 将电石厂至供电变电所电石炉开关柜的急 停按钮控制线改接至跳闸线圈回路，不经过光偶。 (3) 加强职业技能培训， 明确线路敷设位置图， 完善必要的路径标识。(收稿日期3) 7 2k10k :2008-12-1 第11 卷 (2009年第 8期)电 力安全技 术 3 (4) 2006 年11月，2 号机1 号给水泵启动时在 前置泵端的电机端部时针 4点的位置，有一极相绕 组引出线在线圈根部烧断。断口平整，两端导线尚 在同一轴线上， 端部垫块、 绑线完好无损、 无位移。 (5) 2005 年10月，2 号机2 号给水泵电机启动 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。 (6) 2006年5月，2号机 2号给水泵启动时在前 置泵端的电机端部时针11点的位置， 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。 2故障特点 综合上述电动给水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) 电机故障主要发生在电机启动时，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： 线圈的弯角(机械加工成型的弯角)部位； 在进行电机极相绕组最后连接需要进行煨 弯的部位； 线圈或引线的直线部位； 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)。 3电动给水泵电机端部故障原因分析 3.1 极间连接焊口存在质量问题 极间连线焊口质量存在问题，如有气孔、夹渣 等，表现为直阻值偏大。在电机启动时，会在缺陷 点处产生大量的热量(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 层断口两端的绝缘被部分烧毁形成一段空壳。 3.2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，如有细微裂 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 理如前所述。 3.3 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，其发展机理也同前述。 4改造方案 根据以上分析， 只要能限制在线圈细微缺陷部 位所产生的热量， 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， 降低电流， 可减少产生的热量， 避 免线圈缺陷进一步恶化。据此，在不改变电机铭牌 参数的前提下，确立了如下改造方案： (1) 将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) 将原自由联接的端部极间连线改为各支路 用导电铜环连接，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。 (收稿日期：5) Jishugaizao 技 术 改 造 8 2008-12-0