高压电机定子线圈击穿后应急处理方法及应用

郭浩然

摘 要：对高压电机定子线圈发生击穿的故障情况、应急处理以及故障产生的原因展开论述。

关键词：高压电机定子线圈；击穿故障；应急处理；处理方法

中图分类号：TV734.2 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.19.153

高压电机定子线圈发生击穿的原因有很多，在没有备用线圈和电机的情况下，只能停止电机工作，给生产造成了损失。因此，加强高压电机定子线圈击穿后应急处理技术和工艺的研究非常重要。

1 修补定子线圈击穿工艺

将被击穿的线圈从定子槽中取出，用交流电焊机给线圈绝缘体通电加热，加热时间一般为0.5～1 h，将电流控制在线圈额定电流范围之内，当线圈温度达到70～80 ℃时，停止加温，将线圈从定子槽中抬出进行修理。

将线圈的主绝缘被烧坏的部分用电工刀进行割除处理，再用锉刀将确定好的坡口长度进行打磨。在包云母带处刷一层环氧漆，使用粉云母带将坡口处包到最深处为止，然后装入模具压复线圈新绝缘，最后使用电加温的方法给线圈通电，将电流控制在额定电流以内，温度控制在80～90 ℃之间，维持1 h左右。断电后，取下模具入槽安装，待全部槽楔线圈复压入模安装完毕后，通入直流和交流电分别进行耐压实验。

将修复好的线圈的原进线和新进线在中性点上进行拆开作业，将通电后的电压调整至较低电压，然后进入正式运作模式。

2 定子线圈故障现象及处理

高压电机定子线圈由于绝缘老化、受潮、绕组缺陷、过热、内部异物、操作不当等原因，都有可能发生定子线圈的绝缘击穿故障。在故障发生后，可以通过对系统操作、大气过电压、外部过电压、冷却系统管路等进行排查的方式，检查出定子线圈发生击穿故障的原因。

在故障处理结束后，还要进行耐压实验，分为直流和交流两种实验方法。直流耐压实验是将电容均匀分布在绝缘层上，交流电压是将电容不均匀地分布在绝缘层上。两种实验方法交替使用，可以测试出绝缘被击穿的程度和修复后的绝缘情况。反复多次实验后，取绝缘电阻为零的实验结果为最后检测值。如果在检测中电阻始终不归零，则说明击穿补救应急措施没有达到预期结果，需要对定子线圈作进一步处理。将定子故障线圈取出，检查发电机内是否有异物或者明显的放电痕迹、裂纹、粉末等，确定无误后再次对定子线圈进行烘燥处理，检验绝缘电阻值吸收比是否符合绝缘要求，并进行直流和交流电压的耐压实验，可以反复将电压控制在0～25 kV之间进行调节。经过1 min左右的实验后，检查是否还存在异常。如果无异常，可以进行包扎、浸漆、回装操作。

3 定子线圈击穿原因分析

由于制造工艺等可能存在问题，电机运行可能受到来自化学、外力、电压、高温等的影响，导致定子绕组的层间出现气隙。如果气隙的强度达到平均值的数倍，就可能是线圈本身的质量出了问题。

高压电机的定子绕组端部是绝缘的薄弱处，这部分如果运行时间过长、电压过大或者温度过高时，就会发生局部电场集中的情况，再加上绝缘老化、端部防晕层电压降低，就会导致端部电晕放电，造成电机定子线圈绝缘被破坏，出现击穿故障。

线圈的热固型绝缘在温度过大的情况下会发生膨胀，导致槽部表面不能与槽壁完全接触，间隙加大。如果间隙大于工艺要求的范围，就会在定子线圈的振动和摩擦中脱落，造成线圈主绝缘表面和线棒表面之间发生放电，场强过大而导致击穿故障。

定子线圈绕组在疲劳运行时，由于电、热、机械力等的作用而导致的断裂情况时有发生。这是由于线圈的振动时断时续形成的电弧放电产生的。当持续放电生成火花时，会使线圈内部的局部形成高温，烧损绝缘，融化导线，甚至将绝缘层完全烧毁，导致短路和接点故障。

4 定子线圈击穿故障查找

可以通过对高压电机进行交、直流耐压实验的方法进行查找。首先对线圈进行绝缘电阻实验，如果电压升到一定数值，高压静电电压指针回零并有放电声音发出，则使用水内冷摇表进行测量过载电阻值。如果电缘绝缘良好，则表示绝缘没有被击穿；如果过载灯亮，电阻值过大，则表示定子线圈被击穿，停止试验。

采用声测法进行查找，将放电电压、放电电容调整到一定数值，如果听到下部距端部一定距离内有放电声音，则可以打开电机侧端盖进行查找。如果确定声音来自膛内，则可以将发电机的定子线圈抽出做进一步检查。在检查过程中，使用电容放电方法检测是否有火花放电现象。如果放电火花存在，则可以根据火花放电位置来判定击穿位置。

如果是故障发生在定子线圈线棒位置，则需要将线棒进行解剖，检测是否在击穿处存在防晕层的脱落情况和裂开情况。将线棒剥去表面低阻防晕层后，检查被剥掉的绝缘是否存在异常现象，例如击穿部位长度过长、击穿点方向的空芯铜线出现明显裂纹，并呈现规律变化或者阶梯状裂纹，或者空芯铜线出现凸形。如果有一种情况出现，就可以根据变形或者变化情况来测算被击穿的准确位置。

5 预防击穿故障的方法

针对端部出现的电晕，可以在防晕层外涂敷半导体防晕漆和防护灰瓷漆等。这两种漆的黏度比较容易控制，对线棒的高阻区和低阻区的电晕情况均有防护作用。

针对槽放电，可以在定子槽内喷涂半导体漆，也可以在低阻区加入半导体垫条。改进线棒固定方式，提高制造工艺水平，包括改进线棒尺寸、平直度和铁芯、叠片的制作公差等。

针对发电机振动导致线圈防晕层受到破坏的情况，可以加强发电机的日常维护，调整电压，防止由于电压升高而出现的振动导致的故障。

针对电压放电导致击穿故障，可以对空冷式发电机的冷却气体进行湿度控制，以避免相间放电。

对定子线圈加强检测，在采购、检测、实验、入库、使用、维护等环节上加强监督和管理，保证定子线圈的合格率，避免由于定子线圈的质量问题造成的击穿故障。

6 结语

高压电机定子线圈的故障排查与应急处理都是本着保证发电机正常运行、减少事故发生概率的目的。因此，从源头上加以预防，从原理上查找原因，才能从根本上避免事故发生，保证设备的安全、稳定运行。

参考文献

[1]孟永奇，乔俊丽，曹维军，等.高压电机定子线圈匝间耐压试验方法探讨[J].船电技术，2015（7）：5-8.

[2]任科，邓灿华，王晓群，等.高压电机定子VPI浸漆渗透性分析[J].工业技术创新，2016（1）：50-52.

〔编辑：王霞〕