几次高压电动机故障的处理和分析

水泥 2008-01-14

我有十年的高低压电气维护运行和七年的技术改造经历，并多次参加天津、南京水泥工业设计研究院设计的新型干法水泥生产线调试、达产达标工作。遇到一些关于高压电动机的事故。本文介绍几起高压电动机事故的全过程，供读者借鉴。

　　一、零序电流互感器一次侧接线错误引起的事故

　　1. 事故过程

　　我厂老制成车间2#水泥磨主电机是一台600KW的同步电动机，经过技术改造后定子电压由3KV升为6KV，高压柜、差动保护柜、电动机高压电缆都进行了更新改造。在竣工后的生产中，主电机发生了几次跳闸，经检查每次跳闸发出的都是零序信号，随即对电缆、电机做绝缘检查，测量均无异常后，又做直流泄漏试验也没有发现问题。只好继续投入生产运行，经现场观察，发现每次跳闸，都是磨机附近使用交流电焊机作业引起的。并作了验证。

　　2. 事故分析

　　从现象上看，一定是现场交流电焊机在焊接时的焊接电流串入零序保护回路引起的。经过现场检查电动机零序电流互感器一次侧接线（见图1），在焊接时部分焊接电流I流经电缆钢甲、零序电流互感器一次侧入地，在零序电流互感器副边感生出电流起动了零序继电器，使开关跳闸。在停机时，经过多次模拟试验，在现场几个不同点使用交流电焊机时，用钳形电流表测量　I的值为5~21A。而零序保护的整定值在一次侧为7A。因此焊接电流会引起电动机零序保护动作而跳闸。

　　怎样消除这种干扰呢？只要按图2的方法接线就可消除。因为I电流值相同而方向相反，则。相对于零序保护的整定值，电焊机引起的电流是非常大的，在工厂中也是难以避免的。即使交流电焊机的零线尽力接牢也会有一定量的电流分流到零序电流互感器一次侧。我们也由此断定图2是一种正确的接线方法，而图1的接线是错误的，后来，经过查找相关技术书籍也证明了这一点。将接线改动后，经过一段时间的运行再没发生此事故。

正反转高压真空断路器示意图

正反转高压真空断路器

　　3. 经验教训

　　（1）在生产车间使用电焊机时，一定要保证电气设备的安全。必须将接地线可靠的连接。防止图1所示电流I1过大，它产生的热量会给电缆造成损伤。
　　（2）电气施工时，一定要按照“图2有选择性的零序电流保护”施工。这才是正确的安装方法。有效的避免了电缆钢甲上电流的干扰造成无故停机的现象。

　　二、电动机定子线圈接地故障

　　1.事故过程：某厂窑尾高温风机YKK630-6、6KV、1400KW、F级，位号F1M。一日后半夜F1M所在的6KV I段母线上的所有高压电机跳闸，电动机综合保护装置显示“失压”，经现场检查没发现问题。而后，各高压电动机均正常开车。只有F1M开车时，PT柜电压二次线总开关ZK5（规格为C45N3P/3A）跳闸。当时用摇表检测F1M一、二次侧回路均正常。后来将ZK5改为6A的就不跳闸了。各电机都已正常工作。

　　次日下午1点，起动生料磨循环风机电动机B2M时，安装在B2M平台上，B2M反负荷侧方位的该电机定子绕组测温仪表，共有6块每相绕组两处测温。有三块表出现指示异常，特别是B2M起动时，因磁场干扰无法开车，只好将仪表与B2M的联锁取消，才正常开车。下午2点后，F1MC相定子温度为82℃，明显高于其它两相温度20余度。在F1M仪表监测柜，拆下C相铂热电阻线头用万用表测量电阻为134Ω，表明电机C相定子温度偏高。在接线时，监测柜电铃响，因接线引起测温仪表动作使F1M停车。停车后，再次起动F1M时，6KVI段母线上的所有高压电机跳闸。 “失压”保护再次动作，PT柜高压熔断器熔断一相。经测量高压电机F1M定子绕组接地，拆盖检查看到定子绕组在出槽处接地。

　　2. 事故分析和经验教训

　　1、第一次PT柜ZK5跳闸时，就表明了F1M有接地故障。但摇表电压只有2500V，且F1M定子出线端又只有三个端头，无法比较各相绝缘电阻。在电动机起动时产生的高压，使事故点对地放电，造成6KVI段母线（采用母线中性点不接地系统）两相相电压升高一相相电压降低。在电压互感器二次侧也会感生出高压而使ZK5过电流跳闸。在一相完全接地时，一相相电压为零，另两相相电压为正常时的√3(—)　倍。因此使PT柜高压熔断器熔断。

　　2、虽然F1M的绝缘等级为F级最高允许温度为155℃。但当电机出现一相温度偏高时就停机检查。在电机修理过程中也验证了这正是电机定子过热烧损的前兆。此测温电阻距事故点有一定的距离，显示的温度不是故障点的最高温度。在电机运行中人工测量各相铂热电阻具有危险性，一旦6KV高压击穿绝缘串入铂热电阻线路上，会造成人员伤亡事故。要绝对禁止这种操作。

　　 3、B2M电机定子绕组测温仪表在此事故前后均无异常出现。这也许就是因F1M有一相轻微接地产生的干扰。还和测温仪表箱安装位置有关。

　　4、由于旋转电机在结构和工艺上的特点，它们的冲击绝缘水平很低，要比同电压等级的变压器低得多。这是因为电机绕组不象变压器那样浸在油中，而是全靠固体介质来绝缘；在制造过程中也可能会使绝缘损伤或有气隙，在这些地方便容易发生游离；同时也不能采用其它均压措施使电压分布均匀。特别是大容量的单匝电机，它的匝间电容很小，不能利用它改善冲击电压分布，因而电机主绝缘的冲击系数很低，接近于1（变压器的冲击系数为2~3）。电机绝缘在运行中容易受潮，受脏污及臭氧的侵蚀，还受机械力的作用（振动、短路电流的力效应以及热胀冷缩的作用等）。电机绝缘（如支母等），特别在导线出槽处，由于电场极不均匀，故在电压作用后，即会受轻微损伤，使绝缘老化，可能引起击穿。这次事故过程中，没有对电动机进行破坏性操作。事故原因系出自电机本身。

　　三、正反转真空接触器真空灭弧室损坏故障

　　1、事故过程：某厂新建石灰石破碎机，在锤头一侧磨损后，可倒换锤头转向。因此破碎机电动机主回路采用高压熔断器、高压真空接触器的正反转控制，起动时采用转子回路串联液体变阻器起动。

　　在试生产过程中，正转高压真空接触器的A相真空灭弧室损坏。由于厂内没有备件，生产任务又很紧，决定反转运行。但在反转开车时，电动机综合保护装置速断动作，并使高压电源进线柜跳闸，很明显有短路故障存在。用摇表检查：电缆、电动机、正反转真空接触器的主接点都正常。拉下隔离开关空试电动机控制回路仍然正常。经过讨论分析，怀疑是由于损坏的正转A相真空灭弧室造成。将正转接触器联接铜母线拆除后开车成功。

　　2、故障分析：见图4，高压真空接触器的灭弧室损坏后，灭弧室内的真空度受到破坏，绝缘能力下降。用摇表检测其绝缘电阻还是无穷大。但当反转合闸时，由于接触器通断会产生瞬间高电压，此电压将正转A相真空灭弧室击穿，导致A、B相相间短路，速断保护动作。

　　3、经验教训：真空灭弧室损坏后，导通电流的能力和绝缘能力都降低了，应及时更换或将损坏的接触器及时从线路中拆除。

　　四、15MW发电机定子线圈接地故障

　　1、事故过程

　　某厂新建15MW发电机组在试运行期间，中控室发现正在并网运行的发电机定子绕组C相温度显示为零度。调试队电工拆下发电机测温接线盒内的热电阻接线端，测量到此电阻已经短路。又过了十几分钟现场维护人员闻到发电机附近有轻微的焦糊味，许多人员到现场查找气味的来源。但没找到。大约过了十余分钟中控室操作台上发电机绝缘监查仪表报警。发电机跳闸。经过测量定子绕组C相已接地。在拆下发电机定子线圈时，看到线圈为上下两层，靠近定子铁芯槽底的线圈在槽底处已烧焦接地，短路的铂热电阻也正在此处。位于发电机中部。相邻的两个位于槽底的线圈也轻微的烧焦了。在现场由生产厂家更换了三组线圈后，经耐压试验各项指标均合格。此故障发生的同时，发电机转子上的励磁三相旋转熔断器也熔断了两相，在第二次开车时，励磁加不上才发现，给公司造成一定的经济损失。

　　2、故障分析

　　由于制造缺陷，事故点处绝缘质量不佳，出现电流泄漏发热。最终击穿接地。

　　3、经验教训

　　由于测温电阻正好在事故点处，被烧坏短路。显示的温度为零度。中控操作员一定要注意各相定子绕组的温度变化。及时发现故障将事故的损失降到最低。在电机运行中人工测量发电机铂热电阻具有危险性，要绝对禁止这种操作。发电机定子线圈接地故障发生后，一定要检查发电机转子上的励磁三相旋转熔断器。

　　结论

　　多年实践证明，电气故障同其他事物一样，有一个发生、发展的过程。虽然这个过程有时是短暂的，但是在这个过程中，必然会出现一些异常现象。因此，在电气设备运行过程中，加强监视和维护，就能及时发现并排除小毛病，即把大故障消灭在萌芽状态。

　　来源：《水泥技术》2006

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