一起風(fēng)機(jī)故障跳閘檢修及原因分析摘要：三相異步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、使用配置簡單方便、運(yùn)行可靠、價(jià)格便宜、維修保養(yǎng)簡單等優(yōu)點(diǎn)，配合現(xiàn)代電力電子調(diào)速技術(shù)可獲得良好的調(diào)速性能，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)社會(huì)各種機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置中。但在使用過程中由于制造質(zhì)量問題、使用環(huán)境、保養(yǎng)維修等原因引起電動(dòng)機(jī)故障的案例時(shí)有發(fā)生，給生產(chǎn)生活帶來了不良影響。本文通過對一起通風(fēng)系統(tǒng)三相電動(dòng)機(jī)供電回路跳閘進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的故障原因分析。通過對電動(dòng)機(jī)繞組匝間短路的可能原因進(jìn)行分析，找到故障的根本原因，并提出改進(jìn)建議。關(guān)鍵詞：三相異步電動(dòng)機(jī)；匝間短路；原因分析；引言三相異步電動(dòng)機(jī)分為籠式和繞線式兩種?；\式電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用廣泛。三相籠式異步電動(dòng)機(jī)定子繞組由若干組線圈組成，一組線圈又由若干匝線圈組成，線圈由漆包線繞制而成，漆包線本身帶有漆膜，具有一定的絕緣性能，制作完成后會(huì)對繞組進(jìn)行整體浸漆并烘干固化，絕緣漆可以將線圈之間的縫隙填滿，增強(qiáng)絕緣性能，固化后繞組形成一個(gè)整體，增強(qiáng)繞組的機(jī)械強(qiáng)度、導(dǎo)熱性能等。線圈的匝間絕緣往往是漆包線本身很薄的絕緣漆和整體沉泡的絕緣漆。線圈的對地絕緣則是由槽內(nèi)的絕緣墊、絕緣紙等絕緣材料與鐵芯隔離來保證的。如果繞組間的電磁絲發(fā)生絕緣漆破損，將產(chǎn)生匝間短路故障。如繞組接觸鐵芯的漆包線發(fā)生絕緣破損，繞組將產(chǎn)生接地短路故障。故障概況本案例故障三相異步電動(dòng)機(jī)為某通風(fēng)系統(tǒng)送風(fēng)機(jī)。故障前正常使用，故障后電動(dòng)機(jī)供電電源跳閘。對故障電動(dòng)機(jī)進(jìn)行解體檢查，電動(dòng)機(jī)兩端軸承、潤滑脂、轉(zhuǎn)子均無異常，電動(dòng)機(jī)內(nèi)部無異物、無掃膛現(xiàn)象，排除電動(dòng)機(jī)機(jī)械故障引起過載跳閘問題。檢查電動(dòng)機(jī)非驅(qū)動(dòng)端定子繞組無異常（如圖1所示）。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)端定子繞組發(fā)現(xiàn)有燃燒熏黑損壞現(xiàn)象（見圖2所示）。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)端定子繞組硅鋼片6點(diǎn)鐘方向定子繞組槽有兩個(gè)故障處（見如圖3所示），左側(cè)槽口表面有電弧灼燒痕跡，右側(cè)槽口已熔出小口，測量電動(dòng)機(jī)三相對地絕緣均為零。圖1電動(dòng)機(jī)非驅(qū)動(dòng)端定子繞組圖2電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)端定子繞組圖3電動(dòng)機(jī)故障處查詢歷史預(yù)防性檢查記錄，比對電動(dòng)機(jī)故障前后直阻數(shù)據(jù)（見表1），故障后定子繞組U相直阻約為故障前的1.51倍，V相直阻約為故障前的1.30倍，W相約為故障前的1.32倍，不平衡系數(shù)K約為故障前的16.02倍。表1電動(dòng)機(jī)故障前后直阻數(shù)據(jù)對比測量部位故障前故障后對比U1-U20.1604Ω0.2425Ω故障后直阻增大約1.51倍V1-V20.1598Ω0.2083Ω故障后直阻增大約1.30倍W1-W20.1590Ω0.2100Ω故障后直阻增大約1.32倍不平衡系數(shù)K，標(biāo)準(zhǔn)：K≤5%0.88%（合格）14.10%（不合格）故障后K增大為16.02倍檢查定子繞組引出線外觀正常，絕緣無破損，引出線接線鼻子壓接可靠，無松動(dòng)、無過熱現(xiàn)象。檢查轉(zhuǎn)子外觀結(jié)構(gòu)完好，定、轉(zhuǎn)子之間無碰磨痕跡，風(fēng)扇與風(fēng)扇罩之間無碰磨；驅(qū)動(dòng)端和非驅(qū)動(dòng)端軸承、內(nèi)外油蓋及潤滑油脂無干涸、磨損、變色等異?，F(xiàn)象，盤動(dòng)軸承無卡澀情況（如圖4所示）。圖4電動(dòng)機(jī)潤滑情況綜合以上檢修檢查結(jié)果，造成本次風(fēng)機(jī)故障跳閘的直接原因?yàn)槲挥隍?qū)動(dòng)端定子繞組約6點(diǎn)鐘位置的繞組匝間絕緣損壞，引發(fā)匝間短路并產(chǎn)生接地故障，導(dǎo)致上游開關(guān)過流保護(hù)正常動(dòng)作。原因分析電動(dòng)機(jī)繞組匝間短路主要由繞組絕緣性能降低、絕緣老化、絕緣機(jī)械損壞等原因造成繞組線圈絕緣性能失效，產(chǎn)生電動(dòng)機(jī)匝間短路。下面主要從絕緣性能降低、絕緣機(jī)械損傷方面進(jìn)行絕緣失效分析。繞組絕緣性能降低原因分析電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)導(dǎo)致繞組發(fā)熱電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)功率因數(shù)極低，堵轉(zhuǎn)電流可達(dá)額定電流7倍，熱繼電器將動(dòng)作跳閘。此次故障熔斷器熔斷，短路保護(hù)動(dòng)作；熱繼電器和過載保護(hù)未動(dòng)作。且電動(dòng)機(jī)解體時(shí)盤動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子非常順暢，軸承部件完好，潤滑狀態(tài)正常，軸承轉(zhuǎn)動(dòng)順暢，不存在卡澀堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象。可以排除電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)發(fā)熱降低漆包線絕緣可能性。電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)頻率過于頻繁電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流為額定電流的4-7倍，如果啟動(dòng)頻繁將使電機(jī)處于過載過熱狀態(tài)，造成繞組線圈絕緣老化，絕緣性能降低。根據(jù)設(shè)計(jì)本風(fēng)機(jī)所在系統(tǒng)設(shè)備有兩列，正常運(yùn)行工況下為一用一備，兩周切換一次運(yùn)行，每兩次啟動(dòng)時(shí)間間隔基本為14天，不存在頻繁啟動(dòng)情況?？梢耘懦妱?dòng)機(jī)啟動(dòng)頻率過于頻繁造成定子繞組絕緣損壞的可能性。電動(dòng)機(jī)長期過載運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)溫度過高或運(yùn)行電流過大此次風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)跳閘故障，電動(dòng)機(jī)保熱保護(hù)沒有動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)盤動(dòng)無異常，電動(dòng)機(jī)的所帶離心風(fēng)機(jī)檢查無異常，不存在過載運(yùn)行現(xiàn)象，查詢設(shè)備運(yùn)行溫度記錄，電動(dòng)機(jī)在最近一個(gè)月內(nèi)在運(yùn)行期間溫度在34℃—28℃之間，該電動(dòng)機(jī)絕緣等級為H級絕緣，極限溫度為180℃，因此不存在溫度過高的情況。經(jīng)查詢電動(dòng)機(jī)歷史運(yùn)行電流數(shù)值，發(fā)現(xiàn)日常期間運(yùn)行電流值均小于額定電流值，不存在長時(shí)間運(yùn)行電流過大的情況。只有故障時(shí)運(yùn)行電流猛然增大為平時(shí)運(yùn)行電流的2倍以上，短路保護(hù)動(dòng)作。因此，可以排除電動(dòng)機(jī)長期過載運(yùn)行、電動(dòng)機(jī)溫度過高或運(yùn)行電流過大造成繞組絕緣損壞的可能性。環(huán)境惡劣導(dǎo)致繞組受潮當(dāng)電動(dòng)機(jī)繞組受潮時(shí)，絕緣材料可能受潮膨脹或發(fā)軟變粘，機(jī)械與電氣性能惡化，啟動(dòng)初期容易發(fā)生絕緣擊穿與表面閃絡(luò)。本案例風(fēng)機(jī)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)為一用一備布置，日常期間有一半時(shí)間處于運(yùn)行狀態(tài)，運(yùn)行時(shí)由于繞組本身發(fā)熱，電動(dòng)機(jī)溫度高于環(huán)境溫度，潮氣難以侵入電動(dòng)機(jī)；電動(dòng)機(jī)處于停運(yùn)狀態(tài)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的防潮加熱器投運(yùn)也可以防止潮氣侵入。電動(dòng)機(jī)解體檢查發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)內(nèi)部無水漬。查詢歷史檢修繞組絕緣數(shù)據(jù)均為500MΩC以上，說明絕緣良好，無受潮絕緣降低的情況。供電電壓高于額定電壓電動(dòng)機(jī)在高于額定電壓工況長期運(yùn)行，有可能導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)各項(xiàng)性能指標(biāo)偏離額定工況，電動(dòng)機(jī)絕緣加速老化，最終失效，造成短路故障。該風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)額定電壓為380V，上游配電盤電壓略高于380V。但處于電壓偏差值范圍內(nèi)。因此，也不存供電電壓高于額定電壓造成繞組絕緣損壞的可能。漆包線絕緣質(zhì)量不良對于漆包線的質(zhì)量檢測，其檢測方法進(jìn)行擊穿電壓試驗(yàn)及軟化擊穿試驗(yàn)，根據(jù)《GB/T6109.1-2008漆包圓繞組線第1部分:一般規(guī)定》國標(biāo)，對于漆包線擊穿電壓要求≥5kV；《GB6109.6-2008漆包圓繞組線第6部分：220級聚酰亞胺漆包銅圓線》中，漆包線軟化擊穿試驗(yàn)要求試驗(yàn)溫度400℃時(shí)，漆包線加壓100±10V，2min內(nèi)不擊穿。查詢該電動(dòng)機(jī)所使用的漆包線型號為銅圓線QY-2/200。漆包線在出廠前及入廠驗(yàn)收時(shí)均已國標(biāo)要求完成了擊穿電壓檢測，以及軟化擊穿試驗(yàn)，包線各項(xiàng)檢查數(shù)據(jù)均滿足要求。因此，漆包線絕緣質(zhì)量不良導(dǎo)致繞組絕緣損壞的可能性低。繞組絕緣機(jī)械損傷導(dǎo)致絕緣失效原因分析繞組綁扎松動(dòng)通過檢修檢查故障電動(dòng)機(jī)兩側(cè)繞組端部每兩槽之間均使用白布條進(jìn)行綁扎，綁扎密度已達(dá)到最高，綁扎工藝規(guī)整，絕緣紙鋪墊到位，綁扎后對繞組進(jìn)行浸漆固化，檢查白布條固定可靠、無破損，不存在松動(dòng)情況?？膳懦@組綁扎松動(dòng)導(dǎo)致絕緣損壞的可能性。解體檢修操作不當(dāng)造成繞組漆包線損傷查詢歷史維修記錄，該風(fēng)剛電機(jī)在最近三個(gè)月進(jìn)行了首次解體檢修，抽穿轉(zhuǎn)子及其它工序過程按照檢修程序《380V交流鼠籠式電動(dòng)機(jī)解體大修》執(zhí)行，未出現(xiàn)磕碰定子繞組損壞漆包線的情況。該電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)端定子繞組兩個(gè)接地短路故障點(diǎn)均不是繞組表面，如果存在檢修操作磕碰定子繞組的情況，故障點(diǎn)應(yīng)該出線在繞組表層。解體檢修操作不當(dāng)造成繞組損壞的可能性低。異物進(jìn)入定子膛內(nèi)對故障電動(dòng)機(jī)解體后，未發(fā)現(xiàn)定子膛內(nèi)有異物遺留。可排除制造或檢修時(shí)異物進(jìn)入定子膛內(nèi)的可能性?？蜉S承損壞導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)掃膛進(jìn)而損毀繞組絕緣在故障電動(dòng)機(jī)拆卸前，連同皮帶盤動(dòng)電動(dòng)機(jī)及離心風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，無卡澀現(xiàn)象，風(fēng)扇罩內(nèi)無刮碰現(xiàn)象。解體電動(dòng)機(jī)后，對轉(zhuǎn)子、端蓋、軸承進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)異常，膛內(nèi)鐵芯也無掃膛跡象?？膳懦妱?dòng)機(jī)卡澀、軸承損壞、電動(dòng)機(jī)掃膛等機(jī)械方面的原因?qū)е吕@組絕緣損壞的可能性。出廠時(shí)絕緣存在不足根據(jù)電動(dòng)機(jī)制造工藝，中小型低壓電動(dòng)機(jī)均采用散嵌繞組，繞線、嵌線、敲打整形、綁扎等制造工序均為手工操作。這種制造工藝可能會(huì)造成漆包線表面漆膜損傷，多發(fā)生于線匝與線匝之間，隱秘性極高，分布無規(guī)律，檢查較難發(fā)現(xiàn)。這些在制造過程中匝間絕緣輕微受損的電動(dòng)機(jī)投入運(yùn)行后，由于端部繞組無固定及支撐結(jié)構(gòu)，以及在定子繞組旋轉(zhuǎn)磁場電磁力的作用下，端部繞組發(fā)生輕微振動(dòng)，使線匝之間產(chǎn)生微動(dòng)磨損，造成匝間絕緣輕微受損的部位在振動(dòng)作用下加劇磨損，長期運(yùn)行將可能發(fā)展成為匝間短路故障，匝間短路的線匝在感應(yīng)電動(dòng)勢下形成很大的環(huán)流，造成線圈出現(xiàn)過熱，匝間短路點(diǎn)擴(kuò)大，最終端部繞組對地或相間絕緣被擊穿。據(jù)生產(chǎn)廠家介紹該電動(dòng)機(jī)在生產(chǎn)過程中的下線環(huán)節(jié)偶發(fā)交叉現(xiàn)象，在繞組整形時(shí)可能損傷導(dǎo)線絕緣；絕緣漆在烘焙環(huán)節(jié)中可能存在夾雜異物，降低繞組絕緣強(qiáng)度；繞組在轉(zhuǎn)運(yùn)、裝壓或裝配環(huán)節(jié)，可能出現(xiàn)磕碰，影響繞組絕緣強(qiáng)度。電動(dòng)機(jī)在長期使用后，薄弱部位絕緣逐步老化，最終失效。在運(yùn)行過程中受脈沖電流的沖擊，造成短路故障。散嵌繞組電動(dòng)機(jī)在制造過程中，由于制造工藝造成的匝間絕緣損傷是無法避免的。廠家為了降低制作過程造成的匝間絕緣損傷，在繞組制作完成后進(jìn)行真空浸漆、加熱烘干，該工藝是行業(yè)內(nèi)繞組絕緣強(qiáng)化、提高端部機(jī)械強(qiáng)度的有效手段，但即使實(shí)施了該工藝也只能降低發(fā)生匝間絕緣故障的幾率，不能完全排除繞組匝間絕緣存在缺陷的可能，且故障出現(xiàn)的隨機(jī)性較大。總結(jié)綜上所述，電動(dòng)機(jī)絕緣失效存在絕緣材料本身的失效和外來因素造成的絕緣破壞。根據(jù)檢修原因排查和結(jié)合電動(dòng)機(jī)制造工藝分析。造成本次故障跳閘的原因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)端部繞組出廠時(shí)存在絕緣薄弱部位，隨著運(yùn)行時(shí)間的增加絕緣性能逐漸下降，最終導(dǎo)致匝間絕緣損壞，出現(xiàn)匝間短路故障。繞組線圈絕緣性能通過直流電阻、絕緣電阻檢測，僅能發(fā)現(xiàn)匝間絕緣損壞嚴(yán)重的電動(dòng)機(jī)，無法有效發(fā)現(xiàn)匝