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高壓電機定子線圈腐蝕原因分析

發布時間：2017-05-15

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發布人：未知

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〔摘  要〕介紹了高壓電機定子線圈的腐蝕情況，闡述了腐蝕的特點及部位，分析了線圈發生內、外
腐蝕的原因，對防止高壓電機定子線圈腐蝕提出了幾點建議。

   〔關鍵詞〕高壓電機；定子線圈；腐蝕

    長期的運行經驗和電機定子繞組事故現象表明，發電機及高壓電動機定子線圈的腐蝕損壞現象已相當普遍，嚴重地影響了電機的安全運行和使用壽命。引起電機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，定子繞組端部綁繩松動斷裂，致使線圈在運行中產生振動，造成主絕緣磨損腐蝕被擊穿。
   1  電機定子線圈腐蝕的特點及部位
從高壓電機定子繞組線圈主絕緣擊穿的現象來看，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始向內的腐蝕損壞，通常稱為外腐蝕；另一類是從線圈內部絕緣開始向外的腐蝕，通常稱為內腐蝕。
  1.1  線圈主絕緣外腐蝕損壞
  (1) 電機定子繞組端部和定子鐵芯內線圈振動，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重的現象。造成這種腐蝕損壞的主要原因是，電機在運行中，因其端部繞組在電磁力的作用下產生振動，致使線圈在定子鐵芯槽內端部固定不牢，發生槽楔、線圈層間墊條、端部間隔墊塊和綁繩松動脫落，線圈與綁繩及間隔墊塊之間出現摩擦，防暈半導體漆破壞發生電暈腐蝕，從而造成槽部和端部線圈主絕緣擊穿。

    (2) 定子鐵芯內部磁性物質的磨損腐蝕。這種情況主要是由于檢修過程中沒有認真清理、吹掃定子繞組，導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，在電機運行時磁性雜物被吸附在線圈主絕緣表面，在電磁感應及電磁力的作用下，磁性雜物呈旋轉方式運動，將線圈主絕緣磨鉆出坑洞。

    (3) 定子線圈的油污腐蝕。目前，大型發電機及高壓電動機軸瓦都普遍存在漏油現象，因而電機線圈因油污腐蝕燒毀的事故也相當普遍。這類故障發生的部位基本集中在電機定子槽口、繞組端部和繞組鼻端引線處。其特點是油污附著在線圈上，對線圈主絕緣起溶解浸蝕作用，使主絕緣與導線分層線圈整體絕緣強度降低，長時間運行后造成定子繞組相間短路、接地短路等故障。

    (4) 定子鐵芯硅鋼片對絕緣的磨損腐蝕。在壓裝定子鐵芯的過程中，如果硅鋼片疊片不整齊，或者定子鐵芯通風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，都會造成電機運行時發生振動，磨損絕緣，最終導致線圈的主絕緣被擊穿。

1.2  線圈內腐蝕

    多次事故統計和故障線圈解剖的結果表明，線圈的內腐蝕也比較嚴重。對大量內腐蝕線圈的解剖分析表明，內腐蝕一般都是從絕緣與導線間的氣隙氣泡、線圈直線與端部的R角、線圈引出線假線焊接等部位開始的。內腐蝕現象首先是線圈內部絕緣變白并逐步擴大，隨后燒損絕緣形成坑洞并積有大量綠色粉末，從而加速導線股間及主絕緣的腐蝕損壞，直至主絕緣擊穿。另外，溫度過高導致的熱老化也是造成內腐蝕的一個重要因素。
2  線圈發生內、外腐蝕的原因分析

  電機定子線圈發生內、外腐蝕的原因，主要是由于線圈主絕緣在電機運行中，長期在電磁振動、高溫度和高電壓3種因素的作用下而遭到振動磨損、電暈腐蝕及絕緣熱老化，使線圈整體絕緣出現脫殼、分層、燒灼、磨損和絕緣強度降低等現象，最終造成絕緣擊穿故障。

2.1  電磁振動磨損腐蝕

    電機在運行中產生的各種機械振動，都會磨損腐蝕線圈絕緣，其中最主要的是電磁振動對電機端部繞組及槽口的影響。如果定子鐵芯壓裝質量不好，繞組端部綁扎工藝不良，使線圈在槽內因固定不良而產生幅值很大的振動，層間墊條和測溫元件墊條就會在上下層線圈之間來回竄動而磨損上下層線圈，使線圈主絕緣受損。更嚴重的是，如果線圈運行中導線通過的電流產生2倍頻電磁振動力，則不僅會使線圈與鐵心及繞組端部間隔墊塊發生振動，使主絕緣表面磨損，而且還會使導線與主絕緣之間，導線的匝間、股間產生摩擦振動，造成導線的匝間、股間松散、短路、斷股。同時，在短路部位產生附加損耗與溫升，會加速局部主絕緣老化，降低絕緣強度，甚至在正常工作電壓下也會造成絕緣擊穿故障。因此，電磁振動是造成線圈主絕緣外腐蝕和內腐蝕損壞的主要原因。

2.2  電暈腐蝕

    電機運行中，線圈絕緣承受著較高的電場強度，如果絕緣表面防暈層與定子鐵芯接觸不良，線圈在槽內發生振動就會磨損絕緣表面防暈層。此時，絕緣表面對鐵芯就有較高的電位，在磨損部位產生電暈放電，造成局部瞬時高溫，將線圈主絕緣及其它附屬絕緣材料燒灼、燒焦。電暈放電還能產生破壞力較強的化學反應，嚴重腐蝕絕緣和線圈導線，所以內腐蝕嚴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，會造成電容電流過大，引起定子端部繞組發熱，加速端部繞組絕緣熱老化腐蝕。

2.3  絕緣熱腐蝕

    電機鼻端的水電接頭因焊接工藝不良而發生焊接點過熱甚至開焊，定子鐵芯端部漏磁通增加鐵損，線圈防暈層磨損發生電暈放電，定子鐵芯進入大量油污堵塞鐵芯通風孔，線圈水路空心導線堵塞，都會造成繞組局部或整體溫度過高。當溫度超過絕緣的容許值時，絕緣的粘接能力和機械強度降低，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  幾點建議
    (1) 嚴格執行繞組端部的綁扎工藝，增強對鼻端、引線、漸開線部位的綁扎連接，以增加端部各部件的整體強度，提高端部抗振能力和抵御短路沖擊的能力。

    (2) 嚴格執行發電機水電接頭的焊接工藝，在電接頭兩側進行溜焊，以加強鼻端水電接頭的整體性，防止導線在發電機運行中發生振動疲勞斷裂。

    (3) 在電機檢修期間，應對電機兩側做端部雙倍頻振動測試，對存在100 Hz固有頻率的部位要重點進行綁扎處理，以消除端部固有頻率的振動。

    (4) 電機檢修期間，要認真檢查槽口的封口槽楔，對松動的槽楔要重新處理。同時檢查線圈槽口部位的半導體防暈層是否受到磨損，如果出現磨損，可用注射器將半導體漆順槽壁與線圈的間隙灌入，以修補磨損部位，防止線圈電暈放電腐蝕。

    (5) 定期對電機端部油污進行清洗。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度。

    (6) 加裝發電機定子絕緣局部放電監測儀，隨時監測發電機定子絕緣的放電，為故障檢修及周期維護提供依據。

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