电机绝缘的老化过速问题_李维强.pdf

电机绝缘的老化过速问题 江油发电厂李推强 一 几年来我厂高压电动机的事故及修复概况 近年来我J一高压电机绝绿损坏事故频发 它 直接威胁安全经济发洪 电 为扭转被动 局面 我们在都江发电厂陆续订制了大量备品线圈 并不 断的对绝绿损坏电机 进 行修 复 自1 976年至1 9 8 0年止 全部更换了1 6 台电机线圈 耗资3 0万元 下面将五年来电 机损坏事故分类统 1 J如下 表一年揖坏率枕舒表 年份 损坏 台 次 年损坏 率肠 二 竺i 一三旦 竺 二翌生 7 o 4 197 9 4 8 巡 一 4 表二 各类段备 揖坏率枕针表 设备 名 称 给水碎煤 5 5 5次肠台 坏坏率损损 1 9 台次 高压电机绝缘事故原因和特征如下 1 1978年电机损坏率最高达14肠 2 事故电机几乎均属启动频繁 而过负荷性质的电机 排 1 循环水电机为本身运 行温度过高 夏天最高温度达 11o o c 3 9 0肠的绝绿事故均于启动瞬问发生 部位均为端部 端部又以线圈引联线和匝 问故障为主 端 部磨损也陆续出现 4 绝绿事故极少发生在槽部或运行中 6给水泵和 1循环水电机为运行中槽部 击穿接地 5 所有烧毁的电机其启动前 的绝绿电阻均很高 4 给水泵电机在8 0年烧毁前测 量 绝绿电阻超过1 0 oMQ 而且还干燥过 6 4 给水泵电机为主绝绿流胶和匝间绝绿过热老化 端部线圈与郴环磨损露铜 古线圈数1 8肠 6 给水泵电机解剖后发现匝向绝绿已近 炭化 失去弹性 主绝绿分层 皿压只能达 4 SKv 电机由 6 v K改 3 Kv 使用 以致厂 用电系统在发生接地 弧光过电 压时被击 穿 7 事故电机运行年限基本上均在1 0 年以内 它远不足绝绿正常使用寿命所规定盯 时间 而五年内损坏的电机总台次占电机总数的 3 8 肠 说明 电机绝绿老 化过速是电机损 坏的主要因素 必须分析其原因 并寻找解决的途径 二 影响艳椽老化过 速的原因 众所周知 影响绝绿老化因素有四种 电老化 电化腐蚀 热老化 电磁振动力 老 化 对于正规制造的合格电机 由于材料本身性能及工艺过程中的差异 电老化速度虽 有不同 但我们难于改变 唯有热老化是影响绝绿老化的最重要的因素 当 电机在额定 工况下运行 郎在允许温度下 运行时 绝绿寿命将按正常工作条件下绝绿老 化规 律发 展 冷却条件 变坏而引起的 电机整体超温或局部超温 过负荷超温以及起动电流引起的 超温和 干燥电机控制不当引起的高温 均将加速电机绝绿的老 化 以上种种超温原因往 往由于维护运行不 当而时有发生 我们必须努力去消除这些超温的因素 下面着重讨论 一下启动电流及过负荷温升对绝绿的影响 电动机在启 动 制动 电动机为机械卡死 过载等情况下 线圈绝绿温度增长速度 很快 一叮能 在短时间 内就超过绝绿等级所允许的温升值 从而大大降低其使用寿命和运 行的可靠性 电机定子电流密度及启动电流倍数设计过高是电机的先天不足 它使温升 偏高 在现踢运行 中由于启动须繁 井配备启动困难的机械 如磨煤机等 启动时间 长 加之热态启动时异常的温升将加速电机的热老化 这一点往往被人们所忽视 下面 举实例进行计算来说明启动电流温升情况 电动机启动 时 温度增长速度的计算公式 T 卫生牛买 竺 一 C 秒 乙 U U 定子电流密度 人 mm Z i 启动电流 倍数 T 温度增长速度 要求不超过 7 8 O C 秒 l 以 Zo oKw 给水电机为例 二 4A m m Z i二 6 倍 T 二 二丛 启动时间为 为 T 二2 袱 6 足 2 0 0 7 秒 X 7 只 一 3 O C 秒 冶态启动两次温升 3 42 C 若冷却风温为3 3 O C T 42 3 5 7 7 电机温度 o C 2 热态 8 0 C状态下启 动两次其温度 T 5 0 4 2 1 2 2 C 以磨煤机为例 SA m m Z 人 5 只 6 Z J 尸 二 T 立兰畏岁匕一 二4 5 C 秒 一 20 0 6倍 启动时 间以n秒计 进风温8 5 C 冷态启动两次 电机温度T 13 5 O C 如果在 热态 8 0 O C 状况下启动两次 T 1 8 0 C 假若竖井磨煤电机运行中被卡死过负荷跳l间 过负荷温升可使电机温度达 1 C左 右 这时运行人员再强合开关 由于故障未排除 等到保护动作跳闸 其电机温度将达 150 0 C 第二次强合 电机温度将达 2 C 若保护未 能及时跳闸 2 0 0 C 以上的温度 必使电机严重的过热老化 冒烟直至烧毁 19 8 年9月1 0日 l 竖井电机冒烟 即属于 机械卡涩过负荷跳闸 强 合开关后引起的 电机严重过热冒烟老 化现象 如果电机被卡死 制动一分钟 其温度将超过 3 00 O C 从以上计算及现实情况表 明 电动机过负荷跳闸后多次张 合开关对电机安全运行是 不利的 轻者绝绿老化加 速 重则立郎烧毁电机 因此一般不 宜采用强合开关 影响停 机停炉例外 其次是电机在热态多次启动 也是加速绝绿老 化重要原因 因此一般情 况应不超过一次 经计算一电机发生周期性过载 郎每天在热状态下 启动一次 启动电 流 i t 一5 倍 启动时间 1 0秒 发 热 时间常数T 二 1了5 它的寿命比长周期额定工况下 运行的同型电机寿命可能喊低 2 8 5肠 按国际电工会议关于绝绿寿命的 7 C法则 即绝绿温度每升高 了 C 其寿命 一诚 少 一牢 故降低运行温度 减少启 动次数 特别是热态 启动次数是延长绝绿寿命的好方法 如我厂引风机电机 因启 动不频繁 负荷稳定 过 负荷周期少 温度较稳定 因此它的绝绿事故也较少 三 艳椽电阻允舒值的选取与电机干燥 测量绝绿电阻值是判断电机受潮或有贯穿性缺陷的重要手段之一 但是对于绝绿电 阻值的最小允许值应为多少 部颁各种规程 没有作出明确的规定 解放初期套用苏联国 标 r O Cr 13 8 一4 1 第 10 6 条 当接近运行温度时 电机的绝绿电阻值不应低于下式数值 U 1 00 0 P 10 0 MQ 近 似每K V 1 MQ 电气交接预防性试验规 程 1977年版 规定 大修时额定电压 1KV 以 L者 在接 近运行温度时 定子绕组绝绿电阻值一般不应低于每千伏 1入丁 小修时可自行规定 运行中的电机 在典型规程中规定要与 上次测定值进行比较 其值不得低于 L次测定值 的 1 3 1 5 否则应查 明原因 具体数值根据运行经验 不作具体规定 由于电机的结 构不 同 工艺差异 运行年限及条件不同 侧量时的气候 湿度 温度 仪表等诸因素 的影响 侧出的绝绿值差异虽较大 但通过三十年来的应用 大修时采用上式值 可以 说是安全可靠的 但是运行中的最低绝绿电阻要求值是多少 却很难定出具体值 对绝 绿是否换算正确看法不一 如仍沿用上式值显然要求偏高 这样必然需要经常干燥 有 的电机停几天 测量绝绿电阻郎达不到每千伏 1兆欧的要求 进行干燥将失去备用 井 道接影响机炉的正常启动和安全发供电 既浪费电力 又加 速绝绿老化 因此 如何正 确地制定电机绝绿电阻允许值 是避免经常干燥 解决热老化的关键之一 我国的一些制造厂 权据经验规定了电机冷态绝绿电阻允许值 高压电机定子不低 于 U 十 1 兆欢 另一些工矿根据经验 定子绕组的冷态绝绿电阻值如果低于每千伏 心 3 兆欧 则须经过干燥才能投入运行 我厂 1 9 5 6年前执行冷态每千伏1 兆欧以下应干 操的规定 后又按热态每千伏 1兆欧执行 通过实 践证明 绝绿电阻值的高低不是判断 电机能否正常投入运行的准 一浓据 如 称4 给水泵良动前经干燥拜测得其值大于 10 0 兆 欧 可是启动时郎击穿烧毁 这是绝绿已老化之故 而没有缺陷约电机在常涩下测得绝 绿虽在 3 兆欧左右 而启动却正常 这是经验数据在正常生产中的实际运用 我厂东德 发电机绝绿电阻的最低允许植 厂家规定为 热态应高 于 2 4 兆欧 此数值就远远低于 部预现程规定 通过十余年的运行经验 此数据可以满足生产安全要求 J一家在选取此 植时是通过大量单根线捧试验而得出的 其经验公式如下 U H 二 找 7 二 l一 于石一 土 性卜乙2 一 乙 f 选取 o 1Mg V 溥 得 75 一 1餐 黔 一 6 U 额定电压 袱 Z 糟数 M Q 厂家规定R 7 为2 理M口 因此尚有 1 5 的可靠系数 下面将引用上述二公 式计算3千伏电动机在几种情况下 绝绿电阻尤许值的此较 一 一 一一一 一 一 一 一 奋一 一 一一 从上表算出的绝绿数据可尽看出 绝绿等级不 同 夕 推荐公式不同其绝绿允许值相 差很大 冷态值的变化范围从 3 至 10 0兆欧 根据经验植 冷态选用 3 至 5 兆欧 与东 德公式较为接近 因此在选取绝绿电阻允许植时 应既考虑到安全而又减少干燥次数 采用上表中的偏低值是能 满足要求的 我厂 高压电动机易受水 汽 灰的袭击 工作条件此较恶劣 因此绝绿电阻值的变 化较大 如锅炉零米灰尘特叨大 蔽开式电机进灰非常容易 灰附着于电机绝绿上 运 行 中将影响散热 汇升增高 停运后又由于灰尘的吸湿性能强 污加了电机线圈的表面 潮气 表现为绝绿电沮值下降 铝炉的 6 逞凤机及 2 3 竖井电机表现得特别明显 在风 口处 用水刀 洗地面及冷却室进水是电机直接变潮的原因 为 解 决受潮 后的干燥 我厂 一直利用原 0 4 6K V 变压器 改接至 3 KV电源侧降压 使用 作为专用烘烤变 这样的 次接符合异步机短路干燥电压的选择原则互 7 巧肠U 实几证明 它对敞开式电机妙果良好 但对于密闭式通风的给水泵电机则应引起注意 因 10 电机在制动状态下干燥 其热量主要靠绝绿层传导至铁芯 再经过机壳散热 不存在强 迫通风及对流散热 端部处 的散热条件更差 室气的导热性比绝绿小1 0 倍左右 故给水 泵电机干燥时温升较快 较高 目前测量仅使用风温表 静止状态下电机风温与线圈温 度差异常悬殊 空气层温降约2 0 O c 绝绿层温降约 20 c 因此当风温达8 0 时 线圈温 度 可达 1 2 c 达沥青的软化点郎将发生流胶 因此控制温升极为关键 可是重圣常干燥 及控制温度不当已使 4 5给水电机发生流胶和匝向绝绿老化 这是我们有待解决的 问 题之一 四 改进技术粗撇措施 延长电动机绝绿使用寿命 应开展好全面绝绿监督工作 领导重视 技 术管理 先 行 试验 检修 运行各守其责 分工合作 密切配合 缺少任何一环必将引起电机绝 绿寿命的降低 为此应加强 下列各方面工作 1 试验方面 加强绝绿预防性试验 使绝绿缺陷及时检出 提高检测技术 开展 绝绿老化预测工作 郎进行P P 值的试验 摸索和积渠经验以指导生产 作各电机 的 t一R 曲线 求取 a 值 2 俭修方面 提高俭修质量 消除绝绿的局部缺陷 在整个大修周期 内 电机绝 绿应在良好状态下运行 为此需作下列具体工作 1 修建干燥室 为 开展检修新工艺和正常检修提供方便 当端部喷复盖 漆时 必 须先千燥后喷漆 以加强防潮性能 2 给水泵通凤室堵漏防止进水 培壁刷漆 汽机要解决好平衡盘洽却水为外淌乱 流 应使其流 入地沟 3 给水泵电机内埋有测温元件 应将其利用起来 集中于给水盘监视 4 建立锅炉电机定期吹灰制度 诚少电机内积灰 5 建立干爆 及绝缘记录簿 认具记载 要掌握好各电机约绝绿安化规律 加强管 理 防止过热 6 运行十年以上的电机线圈 其首