10KV高壓大電機多次毀壞的原因分析和防范措施
摘要：描述兩臺10KV高壓大電機多次毀壞的狀況，分析產生故障的原因，提出防范措施，以期為同行提供可借鑒的經驗。
關鍵詞：高壓大電機；故障；原因；維修；防范措施
1 電機的故障
熱磨主電機是人造板生產線的關鍵設備。某人造板企業兩條中密度纖維板生產線的熱磨主電機均采用國產的高壓電機，一臺的型號參數為：9000kW，10kV；另一臺的參數為：3550kW，10kV。
2007年7月和2009年8月，9000kW的電機先后兩次因轉子后端的多片止壓板鐵片焊點產生裂縫，其中兩片斷裂掉出，將定子后端繞組刮壞了一圈，深約6mm，使定子繞組對地短路而損害。
3550kW的電機在2007年8月也曾因轉子后端的無緯帶斷裂，轉子銅排在離心力作用下甩出刮傷定子線圈而作過一次更換定子線圈。拆解、校正、重新焊接轉子線圈銅排，對軸瓦位置進行加工的大修。
2010年2月3550kW的電機又一次發生了故障。當時高壓配電總進線柜突然跳閘，從該電機傳出較大的響聲，軸瓦和轉子碳刷處冒煙。檢查啟動柜，主斷路器已跳閘斷開，綜保裝置報警為過流I段動作速斷保護(注：過流I段速斷保護是躲過電機在起動瞬間過大的電流而不至于跳閘和電機在運行中發生短路保護跳閘)。相間電阻用搖表(2500V)檢測達500MΩ以上，定子線圈三相短路，判斷為定子線圈燒毀。
拆開冷卻水箱發現固定繞線轉子線圈的無緯帶已經斷裂撕開，并發現有云母片、銅粒和焦味。將電機拆解，抽出轉子，發現轉子后端用于固定繞線轉子線圈的無緯帶已經全部斷裂撕開，繞線轉子的線圈已經散開，三份之一的繞線銅排已松散，脫離原位較遠，有較深的刮痕，并把定子線圈刮傷一個圓周，后軸瓦的一個半瓦有裂痕。轉子線圈是用扁薄的銅排做成的，散開的線圈銅排在強大的離心力作用下飛離原位刮傷定子線圈，引起電機相間短路，拉弧炸毀電機，這是造成此次事故的主要原因。
本次造成電機損壞的直接原因與2007年8月份的情況一樣，均是轉子后端的無緯帶斷裂，轉子銅排在離心力作用下甩出刮傷定子線圈。
2 電機的維修方案
針對兩臺電機的結構和故障，修理的方案均為：更換定子繞組，轉子兩端的止壓板鐵片焊接加固，并增加無緯帶困綁加固，以防轉子止壓板再次掉出損壞定子繞組。大功率高壓電機一般是訂單生產，其設計、制造、安裝方案都是根據用戶安裝現場制定，質量與制造有較大關系。電機維修后的使用壽命也受原機質量和維修質量影響，依然存在隱患。
3 故障的原因分析
結合電機的結構，并從運行及發生的故障情況來看，我們分析認為電機的先后損壞與其設計、制造過程中存在著缺陷、質量較差有關。引起故障的主要原因如下：
3.1兩臺電機均在07年作過一次大修，更換了定子線圈，轉子線圈銅排拆解、校正、重新焊接，軸瓦位置也進行過加工。大修后試機振動比大修前要大，估計這是因維修質量和轉子動平衡精度差引起的。轉子在長期的運轉中，由于轉子不平衡振動過大，會固定轉子繞線的無緯帶磨斷，如果轉子線圈也是松動的，無緯帶磨到臨界狀態時會突然斷開，線圈銅排在強大的離心力作用下飛離原位置，造成刮傷定子線圈，導致線圈短路而炸毀電機。高速旋轉的線圈銅排突然散開與定子繞組刮碰的瞬間會產生一個強大的沖擊力，軸瓦在強大的沖擊力沖擊下出現裂痕，而軸瓦表面光滑沒有脫落、燒傷的痕跡，證明當時潤滑良好，裂痕是受外力造成的。
3.2長時間運行后，軸瓦的磨損造成定、轉子氣隙不均，磁場分布不均，引起電磁振動。轉子的無緯帶、線圈銅排、平衡塊、壓塊在運行中長時間受振動，產生移位、松動、變型而斷裂，在高速旋轉中飛離轉子而刮傷定子線圈，造成線圈短路而炸毀電機。
3.3安裝水平及磁力中心偏差引起的電磁拉力，造成電機軸向串動，振動加大；聯軸器對中心不準，引起負載機械不平衡產生系統共振，電機經過長時間的運行后引起轉子產生多種問題，從而引故障。
3.4頻繁起動，起動間隔時間不足，使轉子籠條和平衡塊移位變形。起動電機時，感應電流很大，達到額定電流的4～8倍，使轉子和定子發熱。如果起動時問間隔不足，連續起動將會使線圈銅條因連續被加熱而變軟，機械強度降低，發生彎曲或斷裂，引發電機故障。
4 故障的防范措施
在中纖板生產線中熱磨主電機屬于大型精密設備，其重量太(9000KW的重30t，3550KW的重21t)，拆裝難度大，維修周期長。多次燒毀，給生產造成嚴重影響，應引起重視，使用中應采取如下的防范措施：
4.1電機日常檢查
維護周期：每天(當班人員日常檢查)
(1)檢查外部清潔，是否漏油、熱交換裝置水管是否漏水。(2)檢查溫升情況，是否有過熱情況。(3)檢查振動、噪音，是否有不正常氣味。(4)檢查潤滑裝置，檢查潤滑油的壓力、流量和溫度是否正常，檢查應急潤滑裝置的油位是否正常。(5)檢查運行電流是否超過銘牌規定額定值，三相電流是否平衡，各相電流相差≤10％，觀察電刷裝置的火花情況。
4.2定期檢修維護
維護周期：每月(檢修人員定期維護)
(1)外部進行清潔。(2)檢查接線、接地緊固情況；檢查各引出線包扎絕緣的情況，是否有電蝕的跡象。(3)檢查軸承潤滑油的油質、油量，檢查應急潤滑裝置潤滑油的保正時間，應10分鐘以上。(4)檢查滑環和電刷裝置，清理滑環，檢查電刷的磨損情況及在刷握中自由活動的情況，必要時調整或更換。(5)檢查通風系統，冷卻器，檢查電機內腔是否有凝露、或積水、銹蝕。(6)檢測定、轉子線圈的絕緣電阻，測量時采用2500V的兆歐表，絕緣電阻不低于1MΩ／KV。線圈的絕緣電阻與歷史檢測數據相差較大，即使沒有達到允許的最低值，也需清潔和干燥電機。高壓電機應定期檢查繞組的絕緣情況，一般1～2年作一次15KV2分鐘的耐壓試驗。(7)定期檢查軸瓦的磨損情況，定期更換，一般應三年更換一次軸瓦。(8)定期檢查轉子的軸向串動，在電機起動時觀察軸向串動的量，應不超過1cm。(9)定期檢查聯軸器配合對中情況。(10)嚴格按操作規程起動電動機，不允許頻繁起動電機，兩次起動時間的間隔應大于30分鐘。
4.3控制系統維護
維護周期：每月(檢修人員定期維護)
(1)對保護裝置進行校驗，檢查電流速斷保護、過負荷保護、單相接地保護、低電壓保護、差動保護等的否可靠性。(2)定期檢查柜內接線和螺栓的緊固情況，防止接線和螺栓松脫。查看開關、接觸器、繼電器等組件有無損壞或燒蝕燒焦現象，各元件工作是否正常。
4.4強制性定期維護
維護周期：每1～2年(專業人員定期維護)
(1)電機解體，抽出轉子檢查定子鐵芯是否壓緊，檢查轉子平衡塊、壓塊有無松動和脫落，硅鋼片有無松動脫落，線圈銅條有無變形、裂縫、斷裂，檢查有無因鐵芯內部發熱而形成的藍色痕跡，檢查線圈接頭焊接情況，并進行清理。(2)檢查定子線圈的槽楔是否松動、完好。(3)檢查接線盒，清除上面的灰塵，擰緊螺栓，并檢查其密封情況。(4)檢查線圈端部的固定狀況和線圈端部絕緣漆的情況，是否有龜裂、脫落、氣泡、變色或炭化的現象。(5)用2500V的兆歐表測量絕緣的軸承或軸承座與鋼基礎之間的絕緣電阻，檢查繞組的絕緣情況，作15KV2分鐘的耐壓試驗。(6)檢查風扇本身及其固定情況，風葉護罩完好不松，不擦碰風葉。(7)檢查滑環表面情況，電刷與刷握問活動是否靈活，電刷的銅辮與刷架的連接是否良好，并測量刷架絕緣電阻值。(8)檢查軸瓦。接觸表面應光滑、無燒蝕現象，檢查甩油環是否完好，清洗軸瓦，測量軸瓦間隙，超過允許值時應更換軸瓦。(9)安裝后，檢查調整定轉子間的氣隙，要保證氣隙的均勻。
最后，加強各機、電當班人員責任心，切實按要求進行定期檢查和維護保養，當發現設備的聲音、溫升、工作電流和絕緣等不正常時要及時處理，為生產設備的安全運行增加一份保證。
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