[doc] 异步电动机烧损原因分析及对策

1、异步电动机烧损原因分析及对策设备与防腐齐鲁石油化工,2008,36(2):139143qilupetrochemicaltechnology异步电动机烧损原因分析及对策田海燕(中国石化集团资产管理经营有限公司齐鲁石化热电厂,山东淄博,255411)摘要通过对某电厂异步电动机连续6a的电机事故情况的分析,总结出引起高压电动机和低压电动机烧损的各种事故原因,从理论上对主要原因进行分析,并提出相应的防范措施.关键词异步电动机烧损缺相运行过载中图分类号:tm307文献标识码:b文章编号:10099859(2008)02013905异步电动机虽然得到了广泛的应用,但在生产运行过程中,经常发生电动机烧损事

2、故,轻则造成电机本身烧损的设备损失,重则造成所带负荷停运,影响整个工艺过程的安全生产,造成重大的经济损失.因此有必要对异步电动机的烧损原因进行分析,从而找出事故发生的规律,为预防事故,制定防范对策提供思路,保障安全生产.1电动机烧损原因分析(烧损情况见表1)分析表1可以看出,造成交流异步电动机烧损的直接原因:电动机本身机械原因,如轴承缺油,跑套,断条,轴承损坏等得不到及时维护以致造成扫膛,损坏定子绕组绝缘造成短路.电机过载,使电机绕组发热严重,温升过高,损坏绕组绝缘,导致烧损.电机堵转,使绕组转动力矩难以克服阻力力矩,绕组严重发热,损坏定子绕组.电机电源缺相运行,负载不平衡,产生负序电流,绕组

3、中相电流超过额定电流值,损坏绕组.电机运行环境原因,如潮湿,高温,粉尘等使绕组间和匝间绝缘降低,发生匝间短路,单相接地短路或相间短路.绕组绝缘自然老化,造成短路.其他原因,如制造安装缺陷等.1.1高压电动机(6kv以上)由表1可看出,高压电动机烧毁,集中表现为电动机定子线圈的局部接地,线间短路或匝间短路,引线,连线烧断,转子断笼条和转子熔铝等.(1)高压电动机的接线盒内的电缆头连接点是事故多发位置由于电机运行环境差或者安装质量差等原因,容易发生连接点松动,绝缘胶带松动或者瓷瓶脏污等现象.连接片松动,连接点就会发生过热现象,长期过热,绝缘层老化,绝缘性能降低.同样,瓷瓶如果积尘严重,会出现爬电现

4、象,瓷瓶的绝缘性能也会降低.当电机启动时启动电流很大,绝缘薄弱点的绝缘就会击穿,引发某相接地短路,并进一步发展为相间短路,如果开关不能及时跳开,就会导致电机烧损.(2)鼠笼式交流电动机转子断条现象较多2当基础不平衡,地脚螺丝松动,轴承装配不良,各部件不平衡,铁芯变形弯曲,定转子槽数配合不当等原因引起电机振动时,转子容易断条,电流摆动,严重时损伤定子绕组,造成短路.高压电动机如果启动频繁,特别是启动重负荷的电动机,启动时间长,发生断笼条故障的几率也较高.高压电动机启动电流由零升到持续最大值的这个时间区段内,端环短路电流迅速达到最大,端环发热膨胀,这势必产生径向位移,笼条端部亦随之产生径向弯曲.启

5、动时间越长,启动电流愈大,弯曲愈利害.在启动电流由最大值下降到正常运行值这段时间内,笼条由于集肤效应的作用,较大的启动电流将集中在转子槽口处,从而又使笼条发生”弓”型向心弯曲变形.笼条在启动和运行工况下,又受到离心力的作用.由于短收稿【j期:20080227.作简介:田海燕(1973一).女.1996年毕业于浙江大学乜机系电力系统及其自动化专业.现任齐鲁石化热电厂电c年问安全工程师,国家注册安全工程师.电话:05337522508.?140-齐鲁石油化工第36卷路环是厚壁的,在转动情况下的离心力径向增量相对笼条的离心位移是较小的,笼条端部势必发生弯曲.由此可见笼条在启动过程中不仅受到膨胀力,离

6、心力的作用,还受到电磁径向力的影响,使笼条弯曲变形,由于笼条受到交变应力作用,反复弯曲,金属疲劳达到一定极限时,就必然断裂.表1某发电厂6a的电机事故情况统计(3)电动机过热易引起相问短路电动机过热的原因有电动机过载,电源电压较电动机的额定电压过高或过低,定子铁芯部分硅钢片之间绝缘漆不良或铁芯有毛刺,转子运转时和定子相摩擦致使定子局部过热,电机通风不好,定子绕组接线或绕线错误,绕组断相,电机受潮,绕线型转子焊点脱焊因而转子过热.(4)保护整定值不合适,或整定时限不合适,保护不能正确动作,造成电机烧损短路保护没能躲过短路电流,会导致短路故障不能及时隔断,引起上一级母线电源开关越级跳闸,造成大面积

7、电气设备失电,严重影响机炉乃至公用系统的负荷,造成事故扩大.过流保护整定值不适导致电机过载或缺相运行时不能及时跳闸,使电机绕组过流过热烧损.(5)检修工艺欠佳长周期运行电机的定子线圈在电动力和高电位作用下,导致松动,磨损和发生腐蚀,如绝缘脆化,端部连线及三相引出线绝缘发生龟裂等现象.在检修中往往只注意机械部分的处理,而对绕组绝缘状况只注重表面观察,发现龟裂老化等现象未进行深层次的处理或整体浸漆和专项的加固工第2期田海燕.异步电动机烧损原因分析及对策作,通常只在检修记录上写上该电动机绝缘已老化.而在电气测试方面,虽然高压试验,耐压,三相直流电阻平衡以及绝缘合格,但由于电动机的中性点都是内封的,而

8、一般测试都不打开中性点测试线间绝缘,因此线间的绝缘薄弱点并未明显的暴露出来,同时在检查中对绕组连线,三相引线的龟裂也没有引起足够的重视.另外,在清扫定子绕组中,使用的清洗剂不规范(含水分),在喷洒清洗过程中,水分会渗透到龟裂的绝缘中去,使定子绕组局部受潮,而降低绝缘强度,这也是诱发高压异步电动机烧毁的一个间接因素.(6)设备巡检点检维护方面等原因车间对设备检查实行不间断巡检,点检制度,对设备维护采取断条系数测定,接线盒检查,定期测绝缘,电机振动声音听诊等状态监测措施,如果能够严格执行管理规定,应当能及时发现电动机振动超标,转动有异音等异常,对于电机本身存在的机械问题,如轴承缺油,跑套,断条,轴

9、承损坏等,一般都能及时发现并处理.而统计资料表明,此类原因导致电机烧损等比例较大.说明在设备维护方面需要加强力度.(7)电机运行环境方面的原因工厂内电动机如果处于潮湿,高温,粉尘等恶劣环境,将造成绕组绝缘下降较快,寿命缩短.但由于对电动机实行定期测绝缘的工作,一般能够及时发现绝缘下降,从而及时组织小修,不至于发展成绕组短路烧损事故,因此,因绝缘受潮造成电机烧损的事故比例较小.(8)定子绕组绝缘老化问题该厂建厂已超20a,部分电机没有进行过更新,因此存在设备使用寿命周期已经进入故障频发阶段,故障率较高.必须对设备进行经常性状态检测,及时测定绝缘水平,安排对电机绕组进行重绕工作,防止事故发生.(9

10、)电机本身的制造缺陷电机安装质量,设备制造缺陷等,在投运后会及早地暴露出来,如8炉甲排电机电缆接线盒内引线电缆鼻子偏小,压接不牢,导致引线过热,造成绝缘损坏短路,导致电机烧损.这只是电机烧损的极偶然的因素.导致上述现象发生的原因:客观上,设备长期运行存在一定的老化现象,同时电动机的制造质量,工艺,绝缘强度等存在局部缺陷,以及检修维护不当等;主观上,运行中缺乏科学合理的使用,如频繁启动加速了高压电动机定子线圈绝缘老化程度,导致高压电动机转子笼条的金属疲劳,从而发生转子笼条断裂或熔铝现象,乃致断裂的笼条将定子线圈扫膛,造成电机烧毁.1.2低压电动机(0.4kv以下)从事故统计情况看,与高压电机烧损

11、的主要原因不同,低压电机的电动机烧损的直接原因多表现在电机的过载,堵转,缺相运行等.在实际生产过程中,交流异步电动机跟机械配套,由于生产负荷的不稳定或者所带机械设备故障,不可避免的会发生过负荷,堵转现象.从近年来事故统计可以看出,低压电机因为过载或者堵转而烧损的电机占一半以上.电机因缺相运行而烧损,具有明显的特征.在工厂低压交流电动机主回路中,多以熔断器作为电机的短路保护,因熔体选择不合适,制造质量不高等原因造成运行过程中熔体熔断,使电动机缺相运行,从而造成电动机绕组烧损.这种事故占的比例较高.但是,电机电源缺相问题却可以通过努力大大减少其发生的几率.低压电机的短路保护可通过空气开关,熔断器实

12、现,而其过流保护一般通过热继电器实现.图1为工厂内低压电动机主回路的典型回路.图1典型低压电动机主回路其中的熔断器选型主要为rto,rl型,熔体的额定电流按电机额定电流的1.52.5倍来选择.当电机主回路发生短路时,熔体熔断,切断该故障回路.?142?齐鲁石油化工第36卷在生产实际中,熔断器熔断有两种情况:一是因电机绕组或主回路发生故障,产生单相接地短路或相间短路,熔体保护性正常熔断,这种情况可以及时切断电源,既保护了电源,又避免烧损电机;二是因电机发生过载,堵转或因熔断器接触不良造成熔丝非正常熔断,造成电动机过负荷或缺相运行,对电机极为不利.回路中加装了热继电器.其目的是为了跟接触器配合切断

13、主回路.一般情况下,根据热继电器的动作特性,它对电机过载和堵转的保护应当是可靠的.但是,如果对热继电器的动作特性不能及时进行复检,校核,使热继电器的整定不准确.或者由于长期运行,热继电器的机构动作特性变化,会导致热继电器动作不准确,热保护起不到作用,以致烧损电机.在正常运行中,当电源一相断线时,电机由于接线方式的不同,绕组的电流变化也不相同.表2为不同情况下电机电源缺相时,绕组电流的增长情况.表2电机电源缺相运行时的绕组电流注:1l为正常起动线电流,/十为正常满载相电流,/?,12和13分别为二t相线电流./,和/,/,3分另为三相相电流.从表2可以得出以下结论:(1)y接法电机断相后,流过未

14、断两相的开关的电流跟定子绕组的电流的增长是一致的,使用一般不带断相保护的开关,只要整定准确,可以起到断相保护作用.(2)接法电机电源一相断开后,流过开关的电流跟流过绕组的电流是不一致的,流过绕组的相电流比流过开关的电流大,这时一般应当采用带有断相保护的热继电器.(3)电源缺一相时,由于绕组电流受负载的影响,一般对接法的小容量鼠笼型异步电动机,当负载率小于50%时,由于绕组电流较小,不会损坏电机;当负载率大于67%时,线电流已经大干额定电流,可以不采用断相保护热继电器,一般的热继电器即可发挥过载保护作用;当负载率在50%一67%范围内时,绕组电流超过额定相电流运行,而此时流过热元件的线电流可能低

15、于额定线电流,导致绕组过热,长时间运行,电机绕组将烧损.因此,在此种情况下,必须加装断相保护,否则热继电器将起不到过热保护的作用.综上所述,低压电动机烧损的根本原因:由于保护没有及时进行复核,整定,当电机发生过载,堵转时,起不到保护作用,导致电机烧损或者越级跳闸;电器电源主回路中选用的熔断器,由于熔体额定电流选择不当或者本身质量问题,造成非正常熔断,而电源保护回路没有缺相保护,导致电机缺相运行,绕组电流过载烧损.2防止异步电动机烧损的措施针对事故诱因,可以分别制定防范措施.2.1高压电动机根据高压电机烧损的主要原因,应当采取相应的措施.(1)加强高压电机检查维护.开展高压电机状态监测工作,用红

16、外线测温仪等手段监测电机本体及引线是否过热,检查电枢绕组的发热情况.用手摸耳听等各种手段检查电机运行情况.发现异常及时测定断条系数,振动超标时立即停电检修.定期安排电机停电检查接线盒,检第2期田海燕.异步电动机烧损原因分析及对策?143?查接线柱材质是否符合要求,检查连接点是否连接紧密,有没有过热痕迹,对接线盒采取必要的密封措施,阻止灰尘进入,对所有电机接线盒定期清扫检查,保持洁净.定期联系高压试验人员测量电动机直流电阻并与出厂时数据相比较,发现异常及时解体检查.检查风扇转动良好,通风孔道畅通,防止电动机过热烧损.(2)提高运行岗位人员工艺操作水平.操作人员避免电动机过载运行,防止机械部分范卡

17、,堵转以至烧损电机.运行岗位定期进行备用电源自投试验,督促电试室职工及时消缺,提高备自投成功率,提高厂用电源的可靠性.继电保护人员应认真整定保护定值,确保故障电机的开关正确跳闸,防止6kv母线电源开关越级跳闸造成厂用电中断,扩大事故.及时开展事故讨论,教育职工吸取教训,开展事故演练,提高运行职工事故处理能力.(3)提高检修职工的工作责任心和检修工艺水平.电机绕组检修时要彻底烘干,正确绕制,仔细检查各焊接点,防止脱焊,检查铁芯是否变形,轴是否弯曲,测量各相线圈直流电阻,对机壳的绝缘电阻.严格按照电动机检修工艺进行检修,保证检修质量.加强绝缘薄弱环节的处理,在大,小修中加强对端部连线以及引出线绝缘

18、状况的检查,对有龟裂现象的引出线要及时地进行更换,或对三相引出线加装绝缘套管,对定子老化的部位要浸环氧树脂漆,对更换后的引出线或端部连线要进行加固,在清扫擦拭定子线圈时,要合理使用清洗剂,不能大面积的喷洒,冲刷,以防所含水份渗透到局部破损的绝缘中,降低绝缘强度,因此要用白布沾清洗剂进行擦拭.确保轴承质量合格,保证轴承位移在合格范围,大修期间详细检查电机所有结构部件,确保完好无损.(4)正确选型,采用高启动性能高压异步电动机.采用高启动性能双定子高压笼型异步电动机能较好地解决重载,全压,频繁启停工况下,转子断笼条容易脱焊,断裂,定子线圈经常过热烧损的问题.2.2低压电动机针对高压电机烧损的预防措施同样适用于低压电机,另外,针对低压电机回路的保护特点,还应当采取下列措施:(1)在低压电机主回路中,应当尽可能选用自动空气开关代替熔断起作为短路保护.因为,对于自动开关,单相脱扣器动作都联跳三相,不会发生电源缺相问题.(2)加强技术管理,对保护进行定期校核,整定或更新.(3)根据电机负荷率选用合适容量的熔断器,保证其在过载情况下及时断开电源,防止电机烧损.(4)对热继电器合理选型.接法电动机主回