珠江電廠裝機(jī)容量為4×300 MW。其鍋爐給水方式為2臺(tái)小汽輪機(jī)給水泵加1臺(tái)電動(dòng)給水泵(以下簡(jiǎn)稱：電給泵)，在通常情況下電給泵作為小汽輪機(jī)給水泵的備用泵。
電給泵配哈爾濱電機(jī)廠生產(chǎn)的Y9000-2-4型電機(jī)，額定功率為5 500 kW，額定電壓為6 kV，額定電流為596 A。電機(jī)繞組的接線形式為：雙層迭式繞組，總槽數(shù)為72，節(jié)距為16；線圈接線為二路星形并聯(lián)(即2Y)。
該廠自投產(chǎn)以來(lái)，電給泵電機(jī)在啟動(dòng)時(shí)端部放炮共計(jì)4臺(tái)次；定子線圈直流電阻不平衡(經(jīng)進(jìn)一步檢測(cè)確定，為線圈引出的極間連線存在嚴(yán)重缺陷)為1臺(tái)次。電機(jī)端部故障造成機(jī)組多次啟動(dòng)失敗，嚴(yán)重影響機(jī)組的安全運(yùn)行。
1 故障部位及現(xiàn)象
1.1 1號(hào)電給泵電機(jī)故障部位及現(xiàn)象
(1) 1995年5月，1號(hào)電給泵電機(jī)啟動(dòng)時(shí)在前置泵端，一極間連線被燒斷。斷口平整，被燒斷的兩端端口尚在同一軸線上，端部墊塊、綁扎線完好無(wú)損、無(wú)位移。
(2) 1999年6月，在對(duì)1號(hào)電給泵電機(jī)進(jìn)行定期檢測(cè)時(shí)，三相直流電阻不平衡系數(shù)達(dá)4%，其中B相直阻明顯偏大。通過(guò)試驗(yàn)，找出過(guò)熱點(diǎn)在前置泵端二點(diǎn)半處的一線圈引出線靠近線圈的直線部位。剝開絕緣后，4根并繞線圈中有兩股線已被燒斷。
1.2 2號(hào)電給泵電機(jī)故障部位及現(xiàn)象
1997年4月，2號(hào)電給泵電機(jī)啟動(dòng)時(shí)在前置泵端的端部4點(diǎn)鐘的位置，有一極相繞組引出線靠近線圈的直線部位被燒斷。斷口平整，被燒斷的兩端導(dǎo)線尚在同一軸線上，端部墊塊、綁扎線完好無(wú)損、無(wú)位移。
1.3 3號(hào)電給泵電機(jī)故障部位及現(xiàn)象
1997年3月，3號(hào)電給泵電機(jī)啟動(dòng)時(shí)在前置泵端的端部4點(diǎn)鐘的位置，有一極相繞組引出線在線圈根部燒斷。斷口平整，被燒斷的兩端導(dǎo)線尚在同一軸線上，端部墊塊、綁線完好無(wú)損、無(wú)位移。
1.4 4號(hào)電給泵電機(jī)故障部位及現(xiàn)象
1999年6月，4號(hào)電給泵電機(jī)啟動(dòng)時(shí)在前置泵端的端部有2處被燒斷。其一是在11點(diǎn)鐘的位置，同一極相繞組相鄰兩槽線圈的連線拐角處，其燒斷的斷口平整，斷口兩端引線沒(méi)有位移，被燒斷的兩端導(dǎo)線尚在同一軸線上；其二是在1點(diǎn)鐘的位置上，是極相繞組引出線在引線根部緊靠線圈的部位，將線圈和引線同時(shí)燒斷，斷口處的三組線均沒(méi)有位移，端部墊塊、綁線完好無(wú)損、無(wú)位移。
1.5 電給泵電機(jī)故障的特點(diǎn)
綜合上述電給泵電機(jī)故障部位及其現(xiàn)象，可以歸納總結(jié)出電機(jī)故障的幾個(gè)特點(diǎn)。
(1) 電機(jī)故障全部發(fā)生在電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，這時(shí)的沖擊電流大。
(2) 電機(jī)的故障部位，全部都在前置泵端。即在電機(jī)各定子線圈繞組下線完成后進(jìn)行極間連接的最后工作面處，具體部位有：
①線圈的彎角(定子線圈機(jī)械加工成型的彎角)部位；
②在進(jìn)行電機(jī)極相繞組最后連接需要進(jìn)行煨彎的部位；
③線圈或引線的直線部位；
④引線的焊接部位。
(3) 所有被燒斷口兩側(cè)的導(dǎo)線仍在同一軸線上。
(4) 所有被燒斷的斷口都比較平整，導(dǎo)線固化了的外包絕緣沒(méi)有崩裂現(xiàn)象。
(5) 電機(jī)端部墊塊、綁扎線完好無(wú)損、無(wú)松動(dòng)、無(wú)位移現(xiàn)象。
(6) 所有斷口處，沿?cái)嗫谙騼蓚?cè)導(dǎo)線方向有一段絕緣層空殼(導(dǎo)線已被燒毀，但包纏其表面的絕緣尚未完全燒毀)。
2 電機(jī)端部故障原因分析
2.1 極間連接焊口質(zhì)量存在問(wèn)題
極間連線焊口質(zhì)量存在問(wèn)題，如氣孔、夾渣等，表現(xiàn)為直阻值偏大。在電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的熱量(缺陷點(diǎn)所釋放的熱量與此點(diǎn)的直阻成正比，與通過(guò)它的電流平方成正比)，使缺陷點(diǎn)的溫度急劇上升，造成該處的缺陷進(jìn)一步惡化，直阻進(jìn)一步增大。這樣，在下次啟動(dòng)時(shí)，在同樣的啟動(dòng)電流沖擊作用下，缺陷焊口的損傷比上一次更大，即每一次足夠大的啟動(dòng)電流的沖擊都會(huì)進(jìn)一步惡化焊口的缺陷。如此循環(huán)往復(fù)，直至燒斷。在導(dǎo)體被燒斷的瞬間，斷口兩側(cè)拉弧，導(dǎo)體進(jìn)一步被燒毀，同時(shí)纏在導(dǎo)體外層的絕緣層被弧光燒斷、絕緣層斷口兩端包纏在被燒毀導(dǎo)線外層的絕緣被部份燒毀形成一段空殼。
2.2 繞制定子線圈的線材存在缺陷
繞制定子線圈的線材存在缺陷，如細(xì)微裂紋、夾渣、材質(zhì)不均勻，或在對(duì)繞制線圈的線材進(jìn)行退火處理時(shí)，由于工藝問(wèn)題造成退火不均或不充分，或者在制作線圈時(shí)某些部位又重新被淬火，造成該部位的直阻偏大。這些缺陷點(diǎn)被啟動(dòng)電流沖擊后，不斷惡化直至燒斷、放炮。其故障的發(fā)展機(jī)理如2.1所述。
2.3 定子線圈在機(jī)械成型時(shí)產(chǎn)生裂紋
定子線圈在機(jī)械成型時(shí)，在彎角處產(chǎn)生細(xì)微裂紋，或者由于電機(jī)在下線完成后，對(duì)端部極相繞組引線進(jìn)行煨彎時(shí)，由于工藝掌握不好造成細(xì)微裂紋。細(xì)微裂紋的出現(xiàn)使該處的直流電阻偏大，在足夠大的電流沖擊下，裂紋缺陷逐步發(fā)展直至將線匝燒斷放炮，其發(fā)展機(jī)理如2.1所述。
3 電機(jī)的改造方案
根據(jù)以上分析可知，只要能限制在線圈細(xì)微缺陷部位所釋放出來(lái)的熱量，使其不足以使該部位的細(xì)微缺陷進(jìn)一步惡化，就能解決電機(jī)端部放炮的問(wèn)題。根據(jù)焦耳—楞次定律，將電流降低，使其產(chǎn)生的熱量不足以使線圈缺陷進(jìn)一步地惡化。據(jù)此，在不改變電機(jī)銘牌參數(shù)的前提下，確立了如下電給泵電機(jī)的改造方案。
(1) 原電機(jī)為二路星形接線，改為四路星形接線。線圈由原四股并繞五匝改為二股并繞十匝，使通過(guò)電機(jī)每一線圈中的電流減小為原設(shè)計(jì)的一半；
(2) 原電機(jī)二路端部極間聯(lián)線為自由聯(lián)接。改為各支路用導(dǎo)電銅環(huán)聯(lián)接，銅環(huán)牢固綁緊，并且牢固地用鐵支柱支承；
(3) 完善線圈和端部的固定方式，使電機(jī)線圈和端部更加緊密地成為一體。
經(jīng)過(guò)上述改造的電機(jī)投入使用至今，雖經(jīng)頻繁啟動(dòng)，但在每年一度的預(yù)防性試驗(yàn)中，其直流電阻的不平衡系數(shù)幾乎沒(méi)有變化，電機(jī)端部故障再未出現(xiàn)，電機(jī)的改造達(dá)到了預(yù)期的效果。(付海金 張零一
電給泵配哈爾濱電機(jī)廠生產(chǎn)的Y9000-2-4型電機(jī)，額定功率為5 500 kW，額定電壓為6 kV，額定電流為596 A。電機(jī)繞組的接線形式為：雙層迭式繞組，總槽數(shù)為72，節(jié)距為16；線圈接線為二路星形并聯(lián)(即2Y)。
該廠自投產(chǎn)以來(lái)，電給泵電機(jī)在啟動(dòng)時(shí)端部放炮共計(jì)4臺(tái)次；定子線圈直流電阻不平衡(經(jīng)進(jìn)一步檢測(cè)確定，為線圈引出的極間連線存在嚴(yán)重缺陷)為1臺(tái)次。電機(jī)端部故障造成機(jī)組多次啟動(dòng)失敗，嚴(yán)重影響機(jī)組的安全運(yùn)行。
1 故障部位及現(xiàn)象
1.1 1號(hào)電給泵電機(jī)故障部位及現(xiàn)象
(1) 1995年5月，1號(hào)電給泵電機(jī)啟動(dòng)時(shí)在前置泵端，一極間連線被燒斷。斷口平整，被燒斷的兩端端口尚在同一軸線上，端部墊塊、綁扎線完好無(wú)損、無(wú)位移。
(2) 1999年6月，在對(duì)1號(hào)電給泵電機(jī)進(jìn)行定期檢測(cè)時(shí)，三相直流電阻不平衡系數(shù)達(dá)4%，其中B相直阻明顯偏大。通過(guò)試驗(yàn)，找出過(guò)熱點(diǎn)在前置泵端二點(diǎn)半處的一線圈引出線靠近線圈的直線部位。剝開絕緣后，4根并繞線圈中有兩股線已被燒斷。
1.2 2號(hào)電給泵電機(jī)故障部位及現(xiàn)象
1997年4月，2號(hào)電給泵電機(jī)啟動(dòng)時(shí)在前置泵端的端部4點(diǎn)鐘的位置，有一極相繞組引出線靠近線圈的直線部位被燒斷。斷口平整，被燒斷的兩端導(dǎo)線尚在同一軸線上，端部墊塊、綁扎線完好無(wú)損、無(wú)位移。
1.3 3號(hào)電給泵電機(jī)故障部位及現(xiàn)象
1997年3月，3號(hào)電給泵電機(jī)啟動(dòng)時(shí)在前置泵端的端部4點(diǎn)鐘的位置，有一極相繞組引出線在線圈根部燒斷。斷口平整，被燒斷的兩端導(dǎo)線尚在同一軸線上，端部墊塊、綁線完好無(wú)損、無(wú)位移。
1.4 4號(hào)電給泵電機(jī)故障部位及現(xiàn)象
1999年6月，4號(hào)電給泵電機(jī)啟動(dòng)時(shí)在前置泵端的端部有2處被燒斷。其一是在11點(diǎn)鐘的位置，同一極相繞組相鄰兩槽線圈的連線拐角處，其燒斷的斷口平整，斷口兩端引線沒(méi)有位移，被燒斷的兩端導(dǎo)線尚在同一軸線上；其二是在1點(diǎn)鐘的位置上，是極相繞組引出線在引線根部緊靠線圈的部位，將線圈和引線同時(shí)燒斷，斷口處的三組線均沒(méi)有位移，端部墊塊、綁線完好無(wú)損、無(wú)位移。
1.5 電給泵電機(jī)故障的特點(diǎn)
綜合上述電給泵電機(jī)故障部位及其現(xiàn)象，可以歸納總結(jié)出電機(jī)故障的幾個(gè)特點(diǎn)。
(1) 電機(jī)故障全部發(fā)生在電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，這時(shí)的沖擊電流大。
(2) 電機(jī)的故障部位，全部都在前置泵端。即在電機(jī)各定子線圈繞組下線完成后進(jìn)行極間連接的最后工作面處，具體部位有：
①線圈的彎角(定子線圈機(jī)械加工成型的彎角)部位；
②在進(jìn)行電機(jī)極相繞組最后連接需要進(jìn)行煨彎的部位；
③線圈或引線的直線部位；
④引線的焊接部位。
(3) 所有被燒斷口兩側(cè)的導(dǎo)線仍在同一軸線上。
(4) 所有被燒斷的斷口都比較平整，導(dǎo)線固化了的外包絕緣沒(méi)有崩裂現(xiàn)象。
(5) 電機(jī)端部墊塊、綁扎線完好無(wú)損、無(wú)松動(dòng)、無(wú)位移現(xiàn)象。
(6) 所有斷口處，沿?cái)嗫谙騼蓚?cè)導(dǎo)線方向有一段絕緣層空殼(導(dǎo)線已被燒毀，但包纏其表面的絕緣尚未完全燒毀)。
2 電機(jī)端部故障原因分析
2.1 極間連接焊口質(zhì)量存在問(wèn)題
極間連線焊口質(zhì)量存在問(wèn)題，如氣孔、夾渣等，表現(xiàn)為直阻值偏大。在電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的熱量(缺陷點(diǎn)所釋放的熱量與此點(diǎn)的直阻成正比，與通過(guò)它的電流平方成正比)，使缺陷點(diǎn)的溫度急劇上升，造成該處的缺陷進(jìn)一步惡化，直阻進(jìn)一步增大。這樣，在下次啟動(dòng)時(shí)，在同樣的啟動(dòng)電流沖擊作用下，缺陷焊口的損傷比上一次更大，即每一次足夠大的啟動(dòng)電流的沖擊都會(huì)進(jìn)一步惡化焊口的缺陷。如此循環(huán)往復(fù)，直至燒斷。在導(dǎo)體被燒斷的瞬間，斷口兩側(cè)拉弧，導(dǎo)體進(jìn)一步被燒毀，同時(shí)纏在導(dǎo)體外層的絕緣層被弧光燒斷、絕緣層斷口兩端包纏在被燒毀導(dǎo)線外層的絕緣被部份燒毀形成一段空殼。
2.2 繞制定子線圈的線材存在缺陷
繞制定子線圈的線材存在缺陷，如細(xì)微裂紋、夾渣、材質(zhì)不均勻，或在對(duì)繞制線圈的線材進(jìn)行退火處理時(shí)，由于工藝問(wèn)題造成退火不均或不充分，或者在制作線圈時(shí)某些部位又重新被淬火，造成該部位的直阻偏大。這些缺陷點(diǎn)被啟動(dòng)電流沖擊后，不斷惡化直至燒斷、放炮。其故障的發(fā)展機(jī)理如2.1所述。
2.3 定子線圈在機(jī)械成型時(shí)產(chǎn)生裂紋
定子線圈在機(jī)械成型時(shí)，在彎角處產(chǎn)生細(xì)微裂紋，或者由于電機(jī)在下線完成后，對(duì)端部極相繞組引線進(jìn)行煨彎時(shí)，由于工藝掌握不好造成細(xì)微裂紋。細(xì)微裂紋的出現(xiàn)使該處的直流電阻偏大，在足夠大的電流沖擊下，裂紋缺陷逐步發(fā)展直至將線匝燒斷放炮，其發(fā)展機(jī)理如2.1所述。
3 電機(jī)的改造方案
根據(jù)以上分析可知，只要能限制在線圈細(xì)微缺陷部位所釋放出來(lái)的熱量，使其不足以使該部位的細(xì)微缺陷進(jìn)一步惡化，就能解決電機(jī)端部放炮的問(wèn)題。根據(jù)焦耳—楞次定律，將電流降低，使其產(chǎn)生的熱量不足以使線圈缺陷進(jìn)一步地惡化。據(jù)此，在不改變電機(jī)銘牌參數(shù)的前提下，確立了如下電給泵電機(jī)的改造方案。
(1) 原電機(jī)為二路星形接線，改為四路星形接線。線圈由原四股并繞五匝改為二股并繞十匝，使通過(guò)電機(jī)每一線圈中的電流減小為原設(shè)計(jì)的一半；
(2) 原電機(jī)二路端部極間聯(lián)線為自由聯(lián)接。改為各支路用導(dǎo)電銅環(huán)聯(lián)接，銅環(huán)牢固綁緊，并且牢固地用鐵支柱支承；
(3) 完善線圈和端部的固定方式，使電機(jī)線圈和端部更加緊密地成為一體。
經(jīng)過(guò)上述改造的電機(jī)投入使用至今，雖經(jīng)頻繁啟動(dòng)，但在每年一度的預(yù)防性試驗(yàn)中，其直流電阻的不平衡系數(shù)幾乎沒(méi)有變化，電機(jī)端部故障再未出現(xiàn)，電機(jī)的改造達(dá)到了預(yù)期的效果。(付海金 張零一
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