高壓電機(jī)定子線圈腐蝕原因分析
發(fā)布時(shí)間：2017-05-15
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〔摘 要〕 介紹了高壓電機(jī)定子線圈的腐蝕情況，闡述了腐蝕的特點(diǎn)及部位，分析了線圈發(fā)生內(nèi)、外
腐蝕的原因，對(duì)防止高壓電機(jī)定子線圈腐蝕提出了幾點(diǎn)建議。
〔關(guān)鍵詞〕 高壓電機(jī)；定子線圈；腐蝕
長(zhǎng)期的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和電機(jī)定子繞組事故現(xiàn)象表明，發(fā)電機(jī)及高壓電動(dòng)機(jī)定子線圈的腐蝕損壞現(xiàn)象已相當(dāng)普遍，嚴(yán)重地影響了電機(jī)的安全運(yùn)行和使用壽命。引起電機(jī)定子繞組事故的最普遍原因是定子線圈油污腐蝕及定子鐵芯槽楔、墊塊、墊條松動(dòng)，定子繞組端部綁繩松動(dòng)斷裂，致使線圈在運(yùn)行中產(chǎn)生振動(dòng)，造成主絕緣磨損腐蝕被擊穿。
1 電機(jī)定子線圈腐蝕的特點(diǎn)及部位
從高壓電機(jī)定子繞組線圈主絕緣擊穿的現(xiàn)象來(lái)看，線圈主絕緣的腐蝕損壞大致可分為2類：一類是從線圈外部主絕緣開(kāi)始向內(nèi)的腐蝕損壞，通常稱為外腐蝕；另一類是從線圈內(nèi)部絕緣開(kāi)始向外的腐蝕，通常稱為內(nèi)腐蝕。
1.1 線圈主絕緣外腐蝕損壞
(1) 電機(jī)定子繞組端部和定子鐵芯內(nèi)線圈振動(dòng)，使線圈主絕緣腐蝕損壞。這是外腐蝕損壞事故中最為普遍也最為嚴(yán)重的現(xiàn)象。造成這種腐蝕損壞的主要原因是，電機(jī)在運(yùn)行中，因其端部繞組在電磁力的作用下產(chǎn)生振動(dòng)，致使線圈在定子鐵芯槽內(nèi)端部固定不牢，發(fā)生槽楔、線圈層間墊條、端部間隔墊塊和綁繩松動(dòng)脫落，線圈與綁繩及間隔墊塊之間出現(xiàn)摩擦，防暈半導(dǎo)體漆破壞發(fā)生電暈腐蝕，從而造成槽部和端部線圈主絕緣擊穿。
(2) 定子鐵芯內(nèi)部磁性物質(zhì)的磨損腐蝕。這種情況主要是由于檢修過(guò)程中沒(méi)有認(rèn)真清理、吹掃定子繞組，導(dǎo)致繞組線圈縫隙及其它死角處遺留了一些微小的磁性雜物，在電機(jī)運(yùn)行時(shí)磁性雜物被吸附在線圈主絕緣表面，在電磁感應(yīng)及電磁力的作用下，磁性雜物呈旋轉(zhuǎn)方式運(yùn)動(dòng)，將線圈主絕緣磨鉆出坑洞。
(3) 定子線圈的油污腐蝕。目前，大型發(fā)電機(jī)及高壓電動(dòng)機(jī)軸瓦都普遍存在漏油現(xiàn)象，因而電機(jī)線圈因油污腐蝕燒毀的事故也相當(dāng)普遍。這類故障發(fā)生的部位基本集中在電機(jī)定子槽口、繞組端部和繞組鼻端引線處。其特點(diǎn)是油污附著在線圈上，對(duì)線圈主絕緣起溶解浸蝕作用，使主絕緣與導(dǎo)線分層線圈整體絕緣強(qiáng)度降低，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后造成定子繞組相間短路、接地短路等故障。
(4) 定子鐵芯硅鋼片對(duì)絕緣的磨損腐蝕。在壓裝定子鐵芯的過(guò)程中，如果硅鋼片疊片不整齊，或者定子鐵芯通風(fēng)槽鋼及端部壓指壓裝固定不良，或者在檢修中損傷了定子鐵芯，都會(huì)造成電機(jī)運(yùn)行時(shí)發(fā)生振動(dòng)，磨損絕緣，最終導(dǎo)致線圈的主絕緣被擊穿。
1.2 線圈內(nèi)腐蝕
多次事故統(tǒng)計(jì)和故障線圈解剖的結(jié)果表明，線圈的內(nèi)腐蝕也比較嚴(yán)重。對(duì)大量?jī)?nèi)腐蝕線圈的解剖分析表明，內(nèi)腐蝕一般都是從絕緣與導(dǎo)線間的氣隙氣泡、線圈直線與端部的R角、線圈引出線假線焊接等部位開(kāi)始的。內(nèi)腐蝕現(xiàn)象首先是線圈內(nèi)部絕緣變白并逐步擴(kuò)大，隨后燒損絕緣形成坑洞并積有大量綠色粉末，從而加速導(dǎo)線股間及主絕緣的腐蝕損壞，直至主絕緣擊穿。另外，溫度過(guò)高導(dǎo)致的熱老化也是造成內(nèi)腐蝕的一個(gè)重要因素。
2 線圈發(fā)生內(nèi)、外腐蝕的原因分析
電機(jī)定子線圈發(fā)生內(nèi)、外腐蝕的原因，主要是由于線圈主絕緣在電機(jī)運(yùn)行中，長(zhǎng)期在電磁振動(dòng)、高溫度和高電壓3種因素的作用下而遭到振動(dòng)磨損、電暈腐蝕及絕緣熱老化，使線圈整體絕緣出現(xiàn)脫殼、分層、燒灼、磨損和絕緣強(qiáng)度降低等現(xiàn)象，最終造成絕緣擊穿故障。
2.1 電磁振動(dòng)磨損腐蝕
電機(jī)在運(yùn)行中產(chǎn)生的各種機(jī)械振動(dòng)，都會(huì)磨損腐蝕線圈絕緣，其中最主要的是電磁振動(dòng)對(duì)電機(jī)端部繞組及槽口的影響。如果定子鐵芯壓裝質(zhì)量不好，繞組端部綁扎工藝不良，使線圈在槽內(nèi)因固定不良而產(chǎn)生幅值很大的振動(dòng)，層間墊條和測(cè)溫元件墊條就會(huì)在上下層線圈之間來(lái)回竄動(dòng)而磨損上下層線圈，使線圈主絕緣受損。更嚴(yán)重的是，如果線圈運(yùn)行中導(dǎo)線通過(guò)的電流產(chǎn)生2倍頻電磁振動(dòng)力，則不僅會(huì)使線圈與鐵心及繞組端部間隔墊塊發(fā)生振動(dòng)，使主絕緣表面磨損，而且還會(huì)使導(dǎo)線與主絕緣之間，導(dǎo)線的匝間、股間產(chǎn)生摩擦振動(dòng)，造成導(dǎo)線的匝間、股間松散、短路、斷股。同時(shí)，在短路部位產(chǎn)生附加損耗與溫升，會(huì)加速局部主絕緣老化，降低絕緣強(qiáng)度，甚至在正常工作電壓下也會(huì)造成絕緣擊穿故障。因此，電磁振動(dòng)是造成線圈主絕緣外腐蝕和內(nèi)腐蝕損壞的主要原因。
2.2 電暈腐蝕
電機(jī)運(yùn)行中，線圈絕緣承受著較高的電場(chǎng)強(qiáng)度，如果絕緣表面防暈層與定子鐵芯接觸不良，線圈在槽內(nèi)發(fā)生振動(dòng)就會(huì)磨損絕緣表面防暈層。此時(shí)，絕緣表面對(duì)鐵芯就有較高的電位，在磨損部位產(chǎn)生電暈放電，造成局部瞬時(shí)高溫，將線圈主絕緣及其它附屬絕緣材料燒灼、燒焦。電暈放電還能產(chǎn)生破壞力較強(qiáng)的化學(xué)反應(yīng)，嚴(yán)重腐蝕絕緣和線圈導(dǎo)線，所以內(nèi)腐蝕嚴(yán)重的部位都集有大量綠色粉末。另外，繞組端部防暈處理不好，會(huì)造成電容電流過(guò)大，引起定子端部繞組發(fā)熱，加速端部繞組絕緣熱老化腐蝕。
2.3 絕緣熱腐蝕
電機(jī)鼻端的水電接頭因焊接工藝不良而發(fā)生焊接點(diǎn)過(guò)熱甚至開(kāi)焊，定子鐵芯端部漏磁通增加鐵損，線圈防暈層磨損發(fā)生電暈放電，定子鐵芯進(jìn)入大量油污堵塞鐵芯通風(fēng)孔，線圈水路空心導(dǎo)線堵塞，都會(huì)造成繞組局部或整體溫度過(guò)高。當(dāng)溫度超過(guò)絕緣的容許值時(shí)，絕緣的粘接能力和機(jī)械強(qiáng)度降低，使絕緣流膠、老化、起層、松散、脫殼，加快了絕緣熱腐蝕的速度，縮短了線圈的使用壽命。
3 幾點(diǎn)建議
(1) 嚴(yán)格執(zhí)行繞組端部的綁扎工藝，增強(qiáng)對(duì)鼻端、引線、漸開(kāi)線部位的綁扎連接，以增加端部各部件的整體強(qiáng)度，提高端部抗振能力和抵御短路沖擊的能力。
(2) 嚴(yán)格執(zhí)行發(fā)電機(jī)水電接頭的焊接工藝，在電接頭兩側(cè)進(jìn)行溜焊，以加強(qiáng)鼻端水電接頭的整體性，防止導(dǎo)線在發(fā)電機(jī)運(yùn)行中發(fā)生振動(dòng)疲勞斷裂。
(3) 在電機(jī)檢修期間，應(yīng)對(duì)電機(jī)兩側(cè)做端部雙倍頻振動(dòng)測(cè)試，對(duì)存在100 Hz固有頻率的部位要重點(diǎn)進(jìn)行綁扎處理，以消除端部固有頻率的振動(dòng)。
(4) 電機(jī)檢修期間，要認(rèn)真檢查槽口的封口槽楔，對(duì)松動(dòng)的槽楔要重新處理。同時(shí)檢查線圈槽口部位的半導(dǎo)體防暈層是否受到磨損，如果出現(xiàn)磨損，可用注射器將半導(dǎo)體漆順槽壁與線圈的間隙灌入，以修補(bǔ)磨損部位，防止線圈電暈放電腐蝕。
(5) 定期對(duì)電機(jī)端部油污進(jìn)行清洗。清洗后將端部加熱烘干、整體噴漆，以提高端部整體絕緣的強(qiáng)度。
(6) 加裝發(fā)電機(jī)定子絕緣局部放電監(jiān)測(cè)儀，隨時(shí)監(jiān)測(cè)發(fā)電機(jī)定子絕緣的放電，為故障檢修及周期維護(hù)提供依據(jù)。
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