发电厂电机绝缘低预防措施与处理方法

文／吴礼华 上海电力建设有限责任公司 上海 200031

引言：

利用可燃物作为燃料锅炉产生蒸汽动力的发电厂简称火电厂。从能量转换的观点分析，其过程为化学能到热能，再到机械能，最后转换为电能。大多数国家的火电厂以燃煤为主。煤粉和空气在锅炉炉膛空间内悬浮并进行强烈的混合和氧化燃烧，燃料的化学能转化为热能；热能以辐射和热对流的方式传递给锅炉内的高压水介质，分阶段完成水的预热、汽化和过热的过程，使水成为高压高温的过蒸汽；蒸汽经高压管道有控制地送入汽轮机，带动汽轮机旋转；同时带动发电机切割磁感线发电，电能由发电厂电气系统升压送入电网。发电厂生产过程的机械化和自动化，需要电机拖动主要和辅助设备。

1、发电厂主要电机设备及分类

1.1 发电厂主要电机设备

发电厂各辅助系统都配有各种电机，根据电压等级，一般将6KV 以上的分为高压电机，比如送风机电机、一次风机电机、引风机电机、凝泵电机、给水泵电机、循环水泵电机、输煤皮带电机、脱硫爆气风机电机等。一般将480V 及以下电机称为低压电机，如排污泵、起重设备、以及各辅助系统的旋转、搅拌、运输、制动、计量、排气等设备都属于低压电机。在火力发电厂中，输煤系统、制氢站、燃油泵房都要求采用防爆电机，其他区域采用普通电机。

生产运行中，由于电机设备选型原因及保管、运行维护不当、环境恶劣等因素致使潮气进入电动机内部造成凝露或电动机直接进水，导致电动机绝缘电阻下降，影响电动机的正常运行。

1.2 电机的定义和结构

（1）电机俗称马达，根据电磁感应原理实现电能转换或传递的一种旋转设备。分为电动机，符号为M；和发电机，符号为G；它的主要作用是利用机械能转化为电能。

（2）电机的结构。电动机的结构，是由定子、转子和其它附件组成。

①定子，静止部分，包含定子铁心、定子绕组、机座。a.定子铁心，是电机磁路的一部分，并在其上放置定子绕组。b.定子绕组，属于电动机的电路部分，通入交流电，产生旋转磁场。由三个在空间互隔120°的角度、队称排列的结构完全相同绕组连接而成，这些绕组的各个线圈按一定规律分别嵌放在定子各槽内。c.机座，定子铁心与前后端盖以支撑转子固定，并起散热、防护等作用。

②转子，旋转部分，包含转子铁心、转子绕组、其它附件。a.转子铁心，作为电机磁路的一部分以及在铁心槽内放置转子绕组。b.转子绕组，切割定子旋转磁场产生感应电动势及电流，并形成电磁转矩使电动机旋转的作用。分为鼠笼式转子和绕线式转子。

③其它附件。由支撑作用端盖，连接转动部分与不动部分的轴承，保护轴承的轴承端盖的轴承，冷却电动机的风扇。

1.3 电机的分类

电机按照不同的分类方式，可以做以下分类。按工作电源种类可以分类为直流电机、交流电机。按结构和工作原理可以分类为直流电动机、异步电动机、同步电动机。按起动与运行方式可以分类为电容起动式单相异步电动机、电容运转式单相异步电动机、电容起动运转式单相异步电动机、分相式单相异步电动机。按用途可以分类为驱动用电动机、控制用电动机。按转子的结构可以分类为笼型感应电动机、绕线转子感应电动机。按运转速度可以分类为高速电动机、低速电动机、恒速电动机、调速电动机。按照电压等级分类可以分为高压电机、低压电机。按照防爆等级分类可以分为防爆电机、普通电机。

2、电机绝缘状况的判定和检查

2.1 电机绝缘测量条件

根据电力运行规程，出现以下情况必须测量电机绝缘电阻。（1）新安装的电机，安装后做常规性试验；检修之后的电机必须测量绝缘电阻。（2）电机停电时间超过7 天，送电之前必须测量绝缘电阻。如果电机的工作环境不好，停电时间到5天时，送电之前必须测量绝缘电阻。（3）电机处于备用状态时，必须定期测量绝缘电阻，每月最少测量 2 次。

2.2 电机绝缘的测量方法

从电机的开关出线侧测量异步电机绕组的绝缘电阻，测量结果是出线到电机接线盒之间电缆和电机整体的绝缘电阻值。若接到运行人员报告所测某台电机绝缘偏低，检修人员要正确判断异步电机绝缘是否合格，需要打开电机接线盒将电缆甩开，正确使用摇表测量电动机绕组的绝缘电阻。

2.3 电机绝缘的合格标准

6kV 高压异步电机使用2500V 摇表进行测量，定子绕组绝缘电阻≥1MΩ/kV，并做吸收比（R60/R15）试验，计算吸收比≥1.3。380V 低压电机使用500～1000V摇表测量，绝缘电阻值≥0.5MΩ。

2.4 电机绝缘偏低的主要原因

（1）异步电机受潮。因受潮引起电机绝缘差的情况占85%以上，常见的方法是对电机进行干燥处理。（2）绕组上灰尘过多。清除绕组灰尘即可解决绝缘偏低缺陷。（3）引出线和接线盒内绝缘不良，要重新包扎、接线。（4）电机绕组老化。主要出现在运行时间较长的电机，绕组老化需及时返厂重新浸漆或重新绕制，必要时更换新电机。电机受潮是电机绝缘偏低最常见、最主要的原因。

3、电机绝缘低预防措施

3.1 提升厂家制造工艺水平

电机绝缘是以几种绝缘材料组合而成，在未经过绝缘处理前呈松散状态，不能满足电机运行条件的要求，高压电机的线圈在绕包云母带后，必须经过磨具压缩活真空压力浸漆才能成为整体绝缘，定子在下线后整体经过真空压力浸漆工艺的高压电机，其质量才能更容易受到用户的信任。

3.1.1 增加导热性和耐热性

绝缘结构中的材料内部有微孔，组合层间的空隙，绝缘漆填充微孔和空隙后改善了导热性。因为绝缘漆的热导率为0.14～0.16W/(m.k),空气的为0.025～0.030W/(m.k)，相差5 倍以上。白胚电机的温升可高于浸漆前10K 以上，真空浸漆或者滴漆电机温升比普通浸漆的约可降低5K。

3.1.2 改善耐环境因素能力

电机绝缘在潮气、酸、碱和其他有害介质的侵蚀下，往往会导致绝缘性能下降而发生被击穿现场，所以各类电机都按照各自的要求进行湿热试验。因此绝缘处理能够减缓环境介质侵蚀的速度和程度。对恶劣环境中使用的电机，需要加强绝缘处理，通常的方法是增加浸漆的次数，或者选用耐环境因素好的绝缘漆。

3.1.3 优化介电性能

空气的击穿强度远低于其他绝缘材料，绝缘的损坏，往往是由气隙中局部放电引起的击穿。绝缘漆填充空气隙后能改善电场分布情况，提高整个绝缘结构的介电性能。

3.1.4 提高机械性能

电机在运行时，由于电机本身和主机的震动，电磁应力，热胀冷缩产生的机械力，都能够造成绝缘的损伤和损坏。这种机械应力在频繁启动和正逆转的电机中，尤为严酷。绝缘处理后，把绕组和绝缘粘结成一个整体，整体性好将明显增加耐机械因素的能力。

3.2 管理电机采购运输能力

（1）根据合同技术规格及图纸要求，采购满足技术协议要求的电机设备。（2）电机接线盒，原则上安装在电机本体一同运输，如遇到设备较大，必须分开运输的时候，电机的接线盒，应该采用可靠的临时措施进行密封。（3）当设备需要进行海运时，应该采用抽真空，采用锡箔纸进行整体密封，确保运输过程中不受潮气的浸入。（4）运输过程中，由于海关人员的检查等，会对设备包装造成损坏，到达仓库后，需要对损坏的保证进行修复。（5）电机属于重要的设备，一般要求存放在室内仓库，如果遇到潮湿地区，仓库内需要配置除湿、干燥的设备。（6）电机存放在仓库中，超过3 个月未安装，一般两个月需要测量一次绝缘，并且做好记录，对仓库的温度、湿度也应该做好记录。

3.3 提升电机安装调试质量

（1）完善电机接线盒封堵、防止潮气窜入接线盒。（2）确认动力电缆是否固定牢固，是否会因为电机震动而导致接线松动。（3）检查电缆进入接线盒的密封，确保接线紧固可靠，一般采用格兰头密封。（4）电机本体顶部，是否有其他管道法兰接口，避免各种介质跑冒滴漏导致电机受潮。（5）在单体调试过程，需要校验电机本体的温度准确性。（6）系统调试过程中，需要对将就地温度显示在DCS 中，各种温度量程需要设置完好；确保电机运行过程中，能够正常显示电机本体的温度；如果发生异常，能够联动停设备，确保设备安全。

3.4 做好电机运行检修维护

（1）检修人员发挥主观能动性，增加易受潮电机维护频次。在设备停运期间测量易受潮电机绝缘电阻值，以便采取相应措施。（2）加强电机温度运行监视、对温度偏高的电机及时采取降温措施，防止绕组因温度高加快老化。（3）电机停机后，潮湿环境需要及时启动加热器。电机停机时，为防止潮气冷凝，需及时启动防冷凝加热器，将电机周围空气加热到比环境温度略高，将机内潮气驱出。（4）引出线和接线盒内绝缘不良预防措施强对检修人员检修工艺培训、严格执行检修文件包验收制度。（5）做好电机检修台账，在合理检修周期内对电机绕组灰尘进行清理。（6）对于服役时间较长的电机，且因绕组老化多次引起电机绝缘偏低，需及时更换新电机。

4、电机绝缘低处理方法

4.1 快速干燥处理法

主要适用于电机接线盒内受潮或凝露，且电机内部侵入潮气不严重的低压电机。从现场检修电源箱接临时电为热风枪供电，打开电机接线盒，用热风枪将接线盒内凝露烘干，并将潮气排出，几分钟后即可烘干。同时检查接线盒的严密性，确保潮气不进入接线盒及电机。烘干后，电机的绝缘电阻迅速上升，用500V 摇表测量低压电机绕组的绝缘电阻，当阻值＞0.5MΩ 即可正常启动。

4.2 电加热烘烤法

适用电动机内部受潮严重的情况。低压电机因自身便于拆卸，解体方便，可以采用此方法。将低压电动机转子抽出，用碘钨灯烘烤定子绕组，注意烘烤过程中不要过于靠近线圈，防止烤坏线圈。若低压电机为敞开式电机，可以直接用碘钨灯烘烤，无需将转子抽出。如果现场有烘箱，可以直接将电机的盖子打开，将电机整体放入烘箱中，温度控制在70℃以下干燥，一般24 小时候后绝缘即可合格。

4.3 热风保养装置干燥法

采用发电机离相母线热风保养装置，通过制作一个法兰接口，通过电机本体的检修孔，给电机本体通入热风，同时打开对侧检修孔盖子，便于内部潮湿的空气排除。通过DCS 画面检测电机本体套组的温度.一般在天气干燥的时候进行，热风投入8～10 小时候后，电机绝缘会快速提升。

4.4 电流干燥法

在电动机的定子绕组接入低压电流是电流干燥法的原理，电机的转子堵转，由电机本身铜损产生的温度来使电机内部干燥，电机定转子在干燥时会同时发热，干燥速度比较快，一般用于高压受潮电机的干燥。同时在DCS画面，电机的绕组温度必须低于其规定的绝缘等级要求的温度，为保证安全，最好低于其规定温度10℃以下，一般干燥时绕组温度控制在70℃～80℃为最佳。监测电机本体的温度变化，每隔2 小时，做一次巡视和记录，电机接线盒做好带电标识，防止其他人勿碰。

结语：

通过以上分析，对发电厂的电机有进一步的了解，对电机的绝缘预防有系统性的认识，为设备的制造和选型及后续的安装调试有指导性意见。电机受潮后干燥的具体方法较多，生产运行中应根据现场情况选用适当的干燥方法对电机进行处理，需要注意电机温度不能超过其允许值，不能对电机绝缘产生新的破坏；干燥期间监测好设备电流、电压、温度，做好人身和设备的安全防护。针对环境潮湿、多雨，为保证电机不因受潮影、进水影响其投运或安全运行，应制定具体的电机防潮措施，加强设备的巡视检修，确保设备长期可靠安全运行；设备做好了安全运行，才能提高工厂的经济效益。