高压电动机机械故障分析与处理方法

王竹苗

（山西汾西矿业（集团）有限责任公司高阳煤矿，山西孝义032306）

1 高压电动机的常见故障和相应的解决措施

1.1 轴电压故障及其解决措施

高压电动机转轴上产生的感应交流电压就是轴电压，这是由于高压电动机的定子铁芯周围产生的交变磁场导致的。而高压电动机在运行时如果出现磁路不平衡的状况就有可能导致交变磁场的产生，进而导致轴电压产生[1]。另外，三相电源不平衡也容易出现这种状况，定子绕组不平衡和异步电动机的转子断条等情况下也容易导致轴电压的产生。而轴电压故障产生的危害不容忽视，当其达到一定数值的时候，能够致使电压击穿油膜产生轴电流，进而导致轴承的滚子等和滚道产生灼伤，这些灼伤虽然是点状的其危害不容小觑，严重情况下会致使轴承无法运转。

解决措施：有的高压电动机使用的是带轴承座的机器，那么这种情况下可以把绝缘垫垫在反负荷端的轴承座下。此外，还有一个比较容易被忽视的细节是轴承的固定螺丝上应该套上绝缘套管。有的高压电动机则采用滚动轴承，这种情况下要把绝缘隔断放在轴承套上，和轴承座的一样，也要在轴承的固定螺丝上安装上绝缘套管。对于使用滑动轴承的高压电动机只需要在瓦座和轴瓦间加上绝缘垫。

1.2 定子故障及其解决措施

定子故障发生的原因通常是由于在制造高压电动机部分定子线圈的引线头存在裂口或者裂纹等，而高压电动机运行时电动力比较大，导致裂纹或者裂口随着线圈的极相和连线间的震动而裂的更大，导致铜线被烧断或者发生飞弧[2]。

解决措施：加强对制作厂工艺流程的监督和管理，严格要求制作厂的制作规范，比如，检查线圈的引线头是否进行了清理打砂，对于不合格的严令改进。再如，严格监督检查焊头前引线和静止线圈连线处的弯折整理是否标准等。另外，可以利用银焊接头对中型以上的高压电动机的线圈接头等处理。

1.3 定子线圈电晕故障及其解决措施

定子线圈的绝缘面上经常会出现电场分布不均的现象，这是由于电子线圈位于高压电动机的通风槽口处和端部出槽处，当出现电场分布不均时若局部场强数值较高则周围的气体会辉光放电，此时，会有蓝色的荧光出现在辉光放电处，这就是我们所说的定子线圈电晕现象。电晕现象通常出现于额定电压高于6 kV的时候，一旦出现电晕现象就会有臭氧等出现，而臭氧等物质会对绝缘起到阻碍作用[3]。

解决措施：首先必须保证线圈绝缘表面的电场均匀分布，那就要对绝缘表面进行低电阻防晕层处理，最好将电阻率控制在104～105 Ω·m之间以使防晕层处于低电位，这样能够有效地减小场强[4]，绝缘表面的电阻低了，在防晕层稳定接地后，槽壁于绝缘层之间的间隙被完全断路，这样就不会发生电晕现象。

1.4 在电动机冷却时容易出现的故障及其解决措施

煤矿内的大型高压电动机运作时容易发热，因此大型高压电动机都配有冷却装置，其实冷却装置的作用就是进行热交换，防止高压电动机作业过程中因过热而出现故障。大型高压电动机的冷却装置分为水冷却装置和风冷却装置。水冷却装置一般都位于高压电动机的顶部位置，其进行冷却工作时冷却水中会产生一些杂质，杂质过多容易导致堵塞热交换毛细管的现象发生，进而导致高压电动机的制冷效果减弱甚至无法制冷。此时，如果使用化学清洗剂进行水垢清理又会导致毛细管被腐蚀。风冷却装置中风扇是制冷的主要部件，而风扇容易发生变形，风扇变形又会影响到高压电动机的正常使用。

解决措施：在对水冷却装置中的污垢进行清理时要及时地查看是否有漏水现象，以有效地防止冷水泄漏破坏绝缘的作用，防止高压电动机出现故障。在修理风冷却装置时要及时地清理散热管的内壁和外壁，防止高压电动机升温过快过高。

1.5 高压电动机振动大及其解决措施

高压电动机在运转时如果震动过大会导致电动机损坏，使其无法正常运行，严重时甚至会影响煤矿的整体运行。因此，在平时的工作中要时常注意观察并检测高压电动机振动是否过大。

解决措施：在高压电动机运转时，要定时的对电动机的振动频率进行测量，可以利用振动测试仪进行振动值和频率的测量，也可以利用频谱仪进行测量。测量之后要仔细地分析数据，根据数据判断振动是否异常，如果存在异常分析振动异常的原因，并及时对电动机进行检修，尽量使高压电动机在最短的时间内恢复运转以免影响煤矿的整体运作。

1.6 端盖方面的故障及其解决措施

在高压电动机的使用过程中，其端盖比较容易变形，因为端盖承受着电动机带来的较大外力，除此之外还受其自身应力释放的影响，而端盖变形会导致高压电动机无法运行。端盖都带有轴承套，轴承套经常会出现跑外套的情况，这将致使高压电动机的端盖以及轴承套的内孔受到磨损，受到磨损的影响内孔尺寸容易扩大，导致端盖无法使用，进而影响整个高压电动机的使用。

解决措施：首先，可以采取内孔镶套的办法。镶套时要注意其单边厚度必须大于5 cm，在套和本体中间进行定位，此外，还应注意检查套和端盖安装的结合面是否和内孔垂直[5]。其次，可以选择重新制作备件的方法。在重做时要保证重做的尺寸和原来的尺寸相同，当然，也可以把尺寸控制在相同的公差等级内外，还要注意保证重做的备件应力释放完毕以防止变形再次发生。

1.7 转子笼断条及其解决措施

转子垄断条故障常发生于高压异步电动机，当断条发生后，电动机的运转速度会明显下降，且伴有电动机温度较高的现象，尤其是当电动机承载较大时这种现象更加突出。

解决措施：当出现电动机出现明显减速且温度较高的状况时，首先对其进行检查以确认是由转子笼断条引起，一经确认必须将断电的转子笼条更换为铜条，也可以对转子笼条采取重新铸铝的办法。

1.8 绝缘电阻低及其解决措施

如果高压电动机停止运转后未经绝缘强度检查又进行工作，容易导致绝缘击穿短路。

解决措施：经检查如果发现绝缘电阻低是由于绕组上有未清理的粉尘和杂物引起，要立刻对电动机内部进行彻底的清理。如果是因为高压电动机里面受潮或者进水，必须及时将高压电动机进行拆卸并送入烘房进行烘干处理。如果是因为绝缘绕组老化的原因，要及时地检查老化情况并及时更换绝缘绕组。

2 煤矿高压电动机的保护

1）单相接地保护。当单相接地电流大于5 A时，必须对高压电动机进行单相接地保护装置的配置，能够有效地防止单相接地障碍的产生，有了此装置，当接地电流达到5 A以上10 A以下的时候装置会发出警示，当接地电流大于10 A的日后装置会立刻自动跳闸，跳闸后电流被切断，能够对高压电动机内部起到保护作用。

2）电流速断保护。在高压电动机的容量在2 000 kW以下时，当高压电动机发生绕组的现象时电流速断保护能对电动机起到很好的保护作用，当引出线出现相间短路的时候电流速断也是最好的保护电动机不受损害的有效方式。电流速断保护由两相两继电器式和接于相电流之差的二相一继式接线两种方式组成。

3）低电压保护。低电压保护是一种在电源电压值短时间内出现中断的情况或者是出现降低的情况下能够实现重要电动机自启动的一种保障。在高压电动机短时间内电源电压中断或者下降的情况下，对于次要的电动机需要进行断开处理以进行低电压保护。当然，对于是否可以进行低电压保护处理要依据该电动机时候允许自启动来决定。

4）过负荷保护。煤矿在实际生产和运行中，有时候会出现高压电动机负荷过大的情况，对于此种情况，如果没有相应的保护措施容易导致电动机出现故障甚至不能运转，因此要在高压电动机上安装负荷装置以对电动机进行过负荷保护。有了负荷装置一旦电动机存在超负荷情况装置会发出提示信息，在特定情况下负荷装置会令电动机进行减轻负荷或者自动跳闸的操作。

3 煤矿高压电动机的维护

1）注重对高压电动机的定期清洁。高压电动机的清洁对于电动机的使用效果和寿命有着重要的影响，因此，在日常工作中，工作人员要时刻注重保持高压电动机的清洁，防止油和水等杂质进入高压电动机内部，每月进行至少1次电动机内部灰尘清除工作，压缩空气吹是清理电动机内部灰尘的有效途径。

2）注重对高压电动机进行通风冷却。在对高压电动机进行通风冷却工作时应该将温度控制在40℃以内[6]，保证环境卫生，以及干燥不潮湿，因为在潮湿的环境和清洁度不高的环境下电动机容易出现风道堵塞的情况，不利于高压电动机的正常使用。

3）做好螺栓检查工作。高压电动机在运行一段时间后难免会出现螺栓松动的情况，发现螺栓松动时要及时进行紧固，如果不能及时处理将会导致电动机出现故障甚至影响电动机的使用寿命[7]。

[1]张庆达，高齐烈，杜瑞存.高压电动机故障诊断与修理[M].上海科学技术出版社，1994：13-20.

[2]张洪奎.电机振动的原因分析及处理对策[J].石油和化工设备，2005（3）：28-29；34.

[3]刘保录，裴建勋，等.异步电动机的常见故障及处理方法[J].淮南职业技术学院学报，2006（2）：68.

[4]翟庆志.电机学[M].北京：中国电力出版社，2008：7-42.

[5]焦成.煤矿电动机故障分析及维修措施[J].中国新技术新产品，2012（15）：31-32.

[6]刘振兴，尹项根，张哲.鼠笼式异步电动机转子故障在线监测与诊断方法[J].电力自动化设备，2004（1）：96.

[7]沈剑锋.国内煤矿行业开采技术及设备连接分析[J].地质资源勘测，2010（2）：17-l8.