电动给水泵电机引线烧毁原因探究及处理方法 (上传).doc

电动给水泵电机引线烧毁原因探究及处理方法刘文伟 山西京玉发电有限责任公司 山西省朔州市 邮编037200【摘要】该文阐述了京玉电厂电动给水泵电机引线烧毁的原因分析、处理方法及日常运行时的注意事项，使问题彻底解决，保证了设备的安全运行。【关键词】电机引线 连接工艺 电机启动 电机寿命一、设备基本情况：4京玉电厂电动给水泵电机为南车株洲电机厂生产的6kV卧式高压电机，电机的型号为YKS7102，功率为4000KW，额定电流为436A，转速 2989r/min。二、电机引线烧毁故障情况2014年1月12日1号机组电动给水泵启动，5秒后报MCC不可用故障，运行值班员在6KV配电室就地检查发现开关面板电动机C相电流为零，监盘操作停运电机失败，随即运行人员就地手动拍停电机事故按钮，电动机停运。电气二次检查保护装置报文，有启动及CT断线告警记录，无保护动作，检查保护、测量及零序CT阻值正常，检查保护装置及二次回路正确无异常，按照#1机组6kV电气保护定值整定通知单定值单核对保护定值，定值设置无误。电气一次对电动机进行直流电阻测试U1-U2 42.46m、V1-V2 41.73m、W1-W2 测试不出结果，绝缘测试UV-E 2.3G、UW-E 1.7G、VW-E 1.2G通过试验判断为C相断线，将电机冷却器吊离，检查发现电机CT侧引出线C相烧毁断线，检查冷却器无渗漏，电机机壳无积水痕迹，结合电机绝缘测试结果，排除电机因受潮而导致故障发生的因素。三、检查情况：就地吊出冷却器，打开电机引线侧盖板发现，电机非驱动端定子端部绕组在1点钟位置绝缘表面有大约3mm熏黑痕迹，CT侧引出线C相断开，电机下层线棒靠近故障点处绝缘有熏黑现象。烧断的C相引出线图1:电动机端部绕组情况图2:电动机C相引线断开随即决定对电动端部绕组、引线进行绝缘烧损清理，清理完毕后进行了交、直流耐压试验，试验结果合格，判断为电动机绕组绝缘完好，决定更换引出线及局部绝缘修复。三、电动给水泵电机引线烧损的原因分析：制造工艺方面：1号机组电动给水泵电机CT侧C相引出线与绕组抽头连接工艺不良，引线为压接工艺，压接后将压接头与电动机抽头进行焊接，且未对引线压接处进行搪锡处理，在电机运行过程中因长期受到振动、电磁力的作用导致压接部位的引出线疲劳断裂，并瞬间烧损，其次电机引线连接处的布置不合理，C相连接角度大，导致C相在运行中应力增加。图3:电动机引线为压接工艺图4:压接后未进行搪锡处理运行方面：1号机组电动给水泵电机为大型高压电动机，启动电流在952A左右，因长期受到振动、电磁力的作用导致电动机端部绕组及引出线整体结构破坏，1月11日23点至故障时1月12日22点在24小时内共启动7次，在启动电流的作用下，加速了引线故障。图5:电动机启动曲线四、远方不能停运电机及保护未动作原因分析：故障时装置三相电流采样为：Ia=0.28A，Ib=0.28A，Ic=0A，电动给水泵电动机绕组一次接线为星型接线，中性点不接地，定子线圈C相断线故障时，高压电动机的零序阻抗无穷大，只有负序电流，无零序电流，电动机保护装置（WDZ-5232）在故障时A、B相有电流，C相无电流，达到CT断线告警条件（只有一相或二相电流为零、其它二相或一相电流与起动前电流相等），发CT断线告警，负序保护电流定值低值设定值为0.27A，2秒，跳闸，故障时，负序电流为0.09A（采样不记录，此值为计算值），未达到保护动作定值，保护无动作。图6:电动机保护装置动作报文故障时，A、B相有电流，C相无电流。中性点及机端电流平衡，无差流产生，故差动保护装置无动作，保护装置发出CT断线告警，DCS收到“开关不可用信号”，闭锁给水泵电机开关远方分、合闸操作，导致电动机远方无法停运电动机。本次故障发生在电动给水泵启动过程结束后，电流下降区间（如下图），在电流为128A（二次值0.16A）时发生C相断线故障，A、B相电流升高至224A（二次值0.28A），C相电流降至0A，未产生大的故障电流。图7:电动机启动电流曲线图现负序电流定值低值为0.27A，2秒，经核算，为保证电动机在60%90%额定功率两相运行时，负序保护能可靠动作，此定值取0.5倍额定电流，符合继电保护整定计算原则（0.40.6倍额定电流）。为了躲过不平衡负序电流（电动机起动过程中产生大电流、过渡过程引起电流互感器的不平衡以及相邻近设备发生相间短路故障都会引起较大的负序电流），时间整定为2秒。符合继电保护整定计算原则（23秒），根据电动给水泵启动及运行记录分析，启动时间为1014S，启动电流为：8001000A，为22.3倍额定电流（436A），正常启动后轻载运行电流为112240A， 二次值为0.140.3A，负荷电流为224A（二次值0.28A）时产生C相断线现相，电流降为0A，未产生大的故障电流。负序电流为0.09A（采样不记录，此值为计算值），保护定值0.27A，未达到保护定值，保护无动作。五、处理情况：将电动机引出线全部更换，并对引线连接工艺进行改进，将原有的压接工艺改变为用45%的银焊条进行精细焊接，焊接完毕后用高压绝缘材料（亚胺、云母）精细包扎，对损伤的定子绕组进行高压绝缘处理，并对绕组进行整体绝缘覆盖漆喷涂，新绝缘烘干后进行耐压试验合格。图8:抽头与引线改为焊接工艺图9:修复后的电动机端部绕组六、措施：电动给水泵电机引出线与绕组抽头连接工艺差，CT侧C相引出线布置不合理，出线角度大，产生应力，在平时停机检修中，通过测量直阻、绝缘及对连结引线表面检查，未发现异常，该质量问题有一定的隐秘性，在多次启动大电流的作用下，问题才暴露出来，在本次事件发生后提出以下几点控制措施：1、在停机检修中，要注意测量高压电机的直阻、绝缘，与历史数据进行比较。2、对同类型电机进行引线与绕组抽头连接工艺的改进。3、在停机检修中，要注意对高压电机内部定子绕组的连结引线的表面过热情况、绝缘老化情况进行检查。4、取消电动机断线保护启动后DCS收到“开关不可用信号”，闭锁开关远方分、合闸操作的逻辑。5、对电动给水泵运行时间进行合理规划，避免短时间内频繁启动。七、结论：1、电机引出线与绕组抽头连接工艺不能选为压接工艺，在电机运行过程中因长期受到振动、电磁力的作用导致压接部位的引出线疲劳断裂，并瞬间烧损，电动机引线压接未做搪锡处理会导致压接处松动，长期运行会导致引线发热烧损，其次电机引线连接处的布置不合理，连接角度大，引线在运行中长期受到应力作用，导致压接处引线断股。2、大型高压电动机，启动电流大，现有规定对高压电机启动规定为冷态可连续启动2次，热态需间隔两小时再次启动，但未规定在一定时间内的启动次数，这一规定属空白，为电动机故障埋下隐患，一般电动机不存在在一定时间内按现有规定频繁启动的情况，但在特定条件下由于系统原因及运行方式影响，会出现频繁启动的情况，如电厂给水泵电机由于在停机状态，辅汽气量不足以满足气泵启动条件，系统发生水量不足未查明原因时，需要频繁启动电动给水泵为锅炉上水的情况。电动机在频繁启动大电流的作用下，会加速引线、绕组绝缘薄弱部位的故障，从而缩短电动机的使用寿命。3、电动机在发生断线后，发断线告警信号，DCS收到“开关不可用信号”，闭锁给水泵电机开关远方分、合闸操作，导致电动机故障后不能及时停运设备，断线部位高压拉弧，进一步加剧了电动机引线烧损程度。