高压电机的常见故障及对应处理方案

交流高压电动机

- 故障分析 -

交流高压电动机的故障原因很多，为此，很有必要针对各类故障，探索出一套针对性的给出了明确的故障处理方法，提出了有效采取的防范措施，及时排除高压电机发生的故障，使高压电动机故障率逐年降低。

高压电机的常见故障出现在哪些方面?应该怎么处理?

故障类型

一、电机冷却系统故障

二、电机转子故障

三、高压电机定子线圈故障

四、轴承故障

五、绝缘击穿

故障类型

一、电机冷却系统故障

故障分析

由于生产需求，高压电机开动频繁，振动大，机械冲力大，很容易导致电机循环冷却系统发生故障，这主要包括以下几个类型：

1、电机外部冷却管道出现损坏，导致冷却介质的流失，进而降低了高压电机冷却系统的冷却能力，冷却能力受阻，导致电机温度升高；

2、冷却水出现变质后，冷却管道遭到杂质的腐蚀与堵塞，导致电机出现过热的问题；

3、部分冷却散热管对于散热功能与导热性要求较高，不同材质的物体间因收缩程度不同而留下空隙，两者结合位置出现氧化与锈蚀的问题，冷却水渗透到其中就会导致电机出现“放炮”事故，电机组将自动停机，导致电机组不能正常工作。

修理方法

对外部冷却管路进行监管，最大限度地降低外部冷却管路介质的温度。提高冷却水水质的质量，减少冷却水杂质腐蚀管道，冷却通道堵塞的机率。润滑剂滞留在冷凝器会降低冷凝器的散热速度，并制约液态制冷剂的流动。针对铝制的外部冷却管路漏水现象，检漏仪的探头在所有可能渗漏的部位附近移动，在需要检查的部位，如各连接头、焊缝等，次运行系统使检漏剂再次随之循环，采取冲压、填塞、密封的检修方法的实际方案。进行现场检修时，必须在高压电机铝制外部冷却管路漏水处涂抹胶水，可以很有效地防止钢与铝的接触，达到很好的防氧化效果。

二、电机转子故障

故障分析

电机在启动与过载运行过程中在各种力的影响下，电机内部转子的短路环与铜条焊接上，致使电机转子铜条慢慢发生松动，一般由于端环不是整块铜料锻成，其接焊缝焊接不良，在运行中受热应力容易造成开裂。铜条与铁芯配合过松致使铜条在槽内发生振动，可引起铜条或端环断裂。此外，安装工艺执行不到位， 在线棒表面产生细微的糙化作用，不能及时散热的话，严重的会导致膨胀变形，引起转子振动加剧。

修理方法

首先，应该对高压电机转子焊接断点进行检查，仔细清理铁心槽内的杂物，主要检查有无断条、裂纹等缺陷，使用铜质材料在焊接断裂处进行焊接，将所有的螺丝紧固完毕以后再开始正常运行。对转子绕组作细微检查，做到预防为主，一旦发现需要及时的更换，避免出现铁芯的严重烧损。定期检查铁芯拉近螺栓情况，进行转子的重新安装，必要时测定铁芯损耗。

三、高压电机定子线圈故障

故障分析

在高压电机故障中，由定子绕组绝缘损坏引起的故障占到了 40%以上。高压电机在快速启停或快速变负荷时，机械振动会使得定子铁心与定子绕组产生相对运动，在热劣化下即发生了绝缘击穿现象。温度的升高加速了绝缘表面的劣化，改变了绝缘表面的状况，从而引起了与绝缘表面状况相关的一系列变化。由于绕组表面油污、水汽、污秽，定子绕组不同相间的放电，接触部位的高压引线绝缘层表面红色防晕漆已变成黑色。高压引线部分检查，高压引线断裂部位正处在定子机座棱角部，续在潮湿环境下运行，导致定子绕组高压引出线绝缘层老化，使得绕组绝缘电阻值有下降现象。

修理方法

根据施工现场条件，对电机绕组的高压引线段先采用绝缘胶带包扎。按检修电工常用的“吊把”工艺，单独将故障线圈上槽边缓缓吊离定子铁芯内壁30～40毫米处，并设法固定。用简易烘压夹具初夹新包扎的绝缘部位， 用粉云母带半叠包上层边直线段对地绝缘10～12层， 接着包扎其邻槽线圈两头鼻部对地绝缘， 线圈端部斜边段涂高阻半导体漆，徐刷长度12mm。最好加热、冷却各进行两次。第二次加热前要再次上紧压模螺丝。

四、轴承故障

故障分析

高压电机用得最多的是深沟球轴承和圆柱滚子轴承，造成电机轴承故障的主要原因有安装不合理，没有按照相应规定进行安装。润滑剂不合格，如果温度异常，油脂的性能变化也很大。这些现象都导致轴承很容易出现问题，导致电机出现故障。如果线圈固定不牢，会使线圈与铁心发生振动，定位轴承承受了过大的轴向负荷，会导致轴承烧毁。

修理方法

电机专用轴承有开式和封闭式的，具体选择要根据实际情况。轴承而言，需要通过选择特殊的游隙和润滑脂，轴承在安装的时候，润滑的选择要注意，有时候要用有EP添加剂的润滑脂，可在内套上涂上一层薄薄的润滑脂，可提高电机轴承运行寿命。正确选用轴承及精确使用轴承，减少装机后轴承工作径向游隙和采用浅度外圈滚道结构来防止。电机组装时，还需仔细检查轴承安装时轴承与转子轴的配合尺寸。

五、绝缘击穿

故障分析

如果环境潮湿，电气和导热性能较差，容易造成电机温升过高，导致橡胶绝缘变质甚至剥落，致使引线松动，发生断裂甚至弧光放电问题。轴向的振动会造成线圈表面与垫块和铁心发生摩擦，造成线圈外侧半导体防晕层的磨损，严重时直接破坏主绝缘，导致主绝缘击穿。高压电机受潮导致其绝缘材料电阻值难以达到高压电机规定的要求，致使电机出现故障；高压电机使用年限过长，防晕层与定子铁心接触不良出现电弧，电机绕组出现击穿导致电机最终出现故障；高压电机的内部油污浸入主绝缘之后，容易引起定子线圈匝间短路等，高压电机内部接触不良，也很容易导致电机出现故障。

修理方法

绝缘技术是电机制造和维修环节中重要的工艺技术之一。为保证电动机长时间运行的稳定度，因此必须提高绝缘的耐热能力。在主绝缘内部放置半导体材料或金属材料的屏蔽层，来改善沿面的电压分布。完善的接地系统是系统抗电磁干扰的重要措施之一。

高压电机最严重的故障是什么

一、高压电机常见故障

电磁方面的故障

1、定子绕组的相间短路

定子绕组的相间短路是电机最严重的故障,将引起电机本身绕组绝缘严重损坏、铁芯烧伤,同时将造成电网电压的降低,影响或破坏其他用户的正常用电。因此要求尽快切除故障电机。

2、一相绕组的匝间短路电机

一相绕组匝间短路时,故障相电流增大,其电流增大程度与短路匝数有关,匝间短路破坏电机的对称运行,并造成局部严重发热。

3、单相接地短路

高压电机的供电网络一般是中性点非直接接地系统,高压电机发生单相接地故障时,如果接地电流大于10A ,将造成电机定子铁芯烧毁。另外单相接地故障还可能发展成匝间短路或相间短路,视接地电流大小可切除故障电机或发出报警信号。

4、电源或定子绕组一相断路

电源或定子绕组一相断路造成电机缺相运行,导通相电流增大,电机温度急剧上升,噪声加大,振动加大。要尽快停机,否则将造成电机烧毁。

5、电源电压过高或过低

电压过高,导致定子铁芯磁路饱和,电流急速增大;电压过低,电机转矩下降,带负荷运行的电机定子电流增大,电机发热,严重时烧毁电机。

机械方面的故障

1、轴承磨损或缺油

轴承故障易使电机温度上升,噪声加大,严重时轴承抱死,电机烧毁。

2、电机配件装配不良

电机装配时,螺丝把的不匀,电机内外小盖与轴相擦,造成电机温度高,噪声大。

3、联轴器装配不良

轴的传动力使轴承温度升高,电机振动加大。严重时会损伤轴承,进而烧毁电机。

二、高压电机的保护

1、相间短路保护

即电流速断或纵差保护,反应电机定子烧组相间短路故障。容量小于2MW的电机装设电流速断保护;容量在2MW及以上或容量小于2MW但电流速断保护灵敏度不能满足要求,而且有六根出线的重要电机可装设纵差保护。电机的相间短路保护动作于跳闸;对于具有自动灭磁装置的同步电机,保护还应动作于灭磁。

2、负序电流保护

作为电机匝间、断相、相序接反以及电压较大不平衡的保护,也可作对电机的三相电流不平衡,相间短路故障主保护的后备作用。负序电流保护动作于跳闸或信号。

3、单相接地保护

高压电机的供电网络一般为小电流接地系统 ,发生单相接地时,仅有接地电容电流流过故障点，-般危害较小。只有接地电流大于5A时才考虑装设单相接地保护,接地电容电流为10A及以上时,保护可带时限动作于跳闸;接地电容电流为10A以下时,保护动作于跳闸或信号。电机单相接地保护的接线和整定与线路单相接地保护相同。

4、低电压保护

电源电压短时降低或中断后又恢复时,许多电机同时启动,可能造成电压恢复时间过长,甚至不能恢复。为了保证重要电机的自启动,在不重要的电机或者工艺、安全方面的原因,不允许自启动的电机上装设低电压保护,延时动作于跳闸。

5、过负荷保护

长时间过负荷会使电机温升超过允许值,使绝缘老化甚至|起故障。故运行过程中易发生过负荷的电机应装设过负荷保护。根据电机的重要程度及发生过负荷的条件可以设置动作于信号、自动减负荷或跳闸。

6、启动时间过长保护

反应电机启动时间过长,当电机的实际启动时间超过整定的允许时间时,保护动作于跳闸。

7、过热保护

反应任何原因引起的定子正序电流增大或出现负序电流,导致电机过热，保护动作于报警、跳闸。过热禁止再启动。

8、堵转保护（正序过电流保护）

反应电机启动过程中或运行中发生堵转,保护动作于跳阐。对于同步电动机还应增设失步保护、失磁保护、非同步冲击保护。

审核编辑 黄宇