大型绕线式异步电动机转子绕组烧损原因分析

1、1 大型绕线转子异步电动机烧损原因分析王云峰王红娟(焦作电厂，河南焦作454001) 某电厂 #2 炉甲送风机电机原为哈尔滨电机厂生产的y800-1-8 型鼠笼式三相异步电动机，额定功率 1600kw ，额定电压6kv ，投产于 2001 年10 月。该电动机于2005年 12月改造为绕线转子式三相异步电动机，配套液体电阻实现调速及软启动。改造后电机型号变更为yr800-1-8 ，定子参数不变，转子额定电流634a，绝缘等级： b，接法： y。整套设备于2006 年 3 月投入运行。同年6 月，该电机启动后定、转子突然扫膛，导致定子相间短路，电机烧毁。1 事故经过：2006 年 6 月 25

2、日 9： 00，运行人员启动该电机后约 15 秒，其电源开关跳闸。 就地巡捡人员听到电机内发出数声爆响，并看到电机本体内有火光及浓烟冒出。 后经运行人员检查发现：#2 炉甲送风机“过流i 段”（即“速断” ）保护动作。开关解备后，从电源开关下口测量电机定子绕组绝缘（中性点连接未打开） ：相间通， 对地绝缘电阻 50m。调阅该电机的后台监控历史记录发现，该电机从启动到烧毁，其保护装置共起动过2 次，分别如下：（1） 、启动指令发出后后42ms （以下时间均由启动指令发出后算起）， 保护装置按照设定程序（电机电源开关合闸时自动投入，电流返回后复归至待机状态） 起动。 13 331ms，电机电流回落

3、，保护装置复归。（2） 、13 688ms，保护装置再次起动，此时a、c 相对地电压均明显升高；b 相对地电压明显下降。14 794ms， a 相二次侧相电流突升至70a以上，维持约4 个半周波（ 90ms） 。同时 a 相对地电压明显下降；c 相对地电压稳定。14 826ms，电机故障跳闸后保护装置复归。2 电机损坏情况：检修人员打开电机端盖后发现该电机尾端绕组已经扫膛焦黑（图 1） 。转子非轴伸端绕组并头套有6 处开焊脱落 （图 2） ，其中两处为转子引线与槽内线棒连接处，并头套脱落的转子端部线棒径向外张。将外部包裹的无纬带拉断。无纬带断裂翘起后，大量碎片甩至定子端部和气隙中，刮伤定子端部

4、绕组（图3） ，使其多处绝缘严重破损、露铜，其中两处有明显短路放电痕迹。转子铁芯上有一处短路放电痕迹与之位置照应，该处硅钢片局部烧熔。3原因分析：3.1 过程分析。（1） 电机启动瞬间， 转子绕组感应电流最大，所受电磁力亦达到峰值。在大启动感应电流和强磁场力的共同作用下，转子绕组并头套（铜皮包裹、搪锡焊接）虚焊部位载流受热后，搪锡熔化流出，并头套约束力下降，致使转子端部线圈外张变形，接触不良、甚至开路。（2） 随着转速逐渐提高，转子绕组端部变形加剧，其外包束紧无纬带被拉断甩出，并头套张开脱落。（3） 掉落的并头套和无纬带在电机尾端气隙中随转子高速运转，并与定子端部绕组摩擦，使图 3 定转子端部

5、磨损情况图 5 开焊张口的并头套图 4 电机转子结构图2 其 b 相绕组绝缘磨穿接地。b 相接地后，定子绕组电位中性点发生偏移，a、c 两相相电压升高。（4）随着定子尾端扫膛情况的加剧，a 相绕组绝缘也被磨穿，并通过转子铁芯与b 相发生相间短路， 保护装置再次起动， “过流 i 段” （即“速断” ）保护动作，电源开关跳闸。3.2 原因分析。该电机转子并头套焊接采用了1.5mm 紫铜皮包裹、内外部搪锡工艺。由于标准焊锡的熔点较低（熔点 183） ，该工艺处理的焊口耐高温能力较差；且温度掌握不好时，焊锡无法充满整个并头套内部空间，容易造成电气连接不良。由于虚焊部位电阻较大，承载较大电流 （如电机

6、启动）时又会产生较高温升，往复恶性循环，进而造成转子回路完全开路。4 处理方法（1）旧线圈拆除后， 更换烧损铁芯， 重新嵌线、浸漆并按标准进行耐压试验。（2） 转子所有并头和三相引出线并头均改为渗透力相对较强的qjv-15b4 银铜焊条（含银量约 60%，熔点 705以上）进行焊接。（3）耐压试验及转子线圈端部绝缘打箍后,所 有 转 子 连 接 并 头 处 均 采 用huapu 125vw-1 oft 绝缘热缩护套套牢。（4）转子校动平衡及校正调试、喷漆。定、转子修复后，该电机于2006 年 7 月 15日重新安装并投入运行，至今工作正常。6 预防措施：（1） 将厂内其它大型绕线式电机转子所有

7、并头和三相引出线并头都改用银铜焊，确保焊接工艺，避免发生转子运行中焊接部位开路。（2）利用检修时间， 测量转子三相绕组直流电阻，比较相间直阻及历史数据，差别超标时及时检查，以便消除焊接部位的早期故障。（3）本次定子绕组相间短路发生前数秒内，转子回路已出现开路现象，此时转子三相绕组电流必然出现较大差异。如能在此期间准确检测到这一电流不平衡现象，增加电机负序电流保护功能，并联跳电源开关，就能避免电机定子绕组因扫膛发生接地短路。因此，建议今后对类似电机增加转子电流监控措施，实时监控转子电气参数，并动作于6kv 段动力电源开关，以实现对转子绕组的保护。（4） 应将转子绕组端部无纬带固定方式改为机械强度更高的绝缘材料固定，以便在转子端部开焊时箍紧端部线棒， 防止其变形外张损坏定子。3 附图 1：2006 年 6 月 25 日 08：59： 51 201ms 电机启动指令