電機常見故障分析及其處理.doc

電機常見故障分析及其處理摘要：發(fā)電機在運行中會不斷受到振動、發(fā)熱、電暈等各種機械力和電磁力的作用，加之由于設計、制造、運行管理以及系統(tǒng)故障等原因，常常引起發(fā)電機溫度升高、轉子繞組接地、定子繞組絕緣損壞、勵磁機碳刷打火、發(fā)電機過負載等故障。與之相似的是電動機的故障也主要有機械故障和電氣故障兩方面。關鍵詞：定子線圈，激磁電流，短路故障，接地故障。電機可分為電動機和發(fā)電機兩類，電動機又可分為同步電動機和異步電動機，發(fā)電機也可分為同步發(fā)電機和異步發(fā)電機，本文將主要圍繞異步電動機和同步發(fā)電機為例，簡要分析電機常見的故障及其處理方法。一、三相交流異步電動機常見故障分析及其處理1.機械方面有掃膛、振動、軸承過熱、損壞等故障。異步電動機定、轉子之間氣隙很小，容易導致定、轉子之間相碰。一般由于軸承嚴重超差及端蓋內(nèi)孔磨損或端蓋止口與機座止口磨損變形，使機座、端蓋、轉子三者不同軸心引起掃膛。如發(fā)現(xiàn)對軸承應及時更換，對端蓋進行更換或刷鍍處理。振動應先區(qū)分是電動機本身引起的，還是傳動裝置不良所造成的，或者是機械負載端傳遞過來的，而后針對具體情況進行排除。屬于電動機本身引起的振動，多數(shù)是由于轉子動平衡不好，以及軸承不良，轉軸彎曲，或端蓋、機座、轉子不同軸心，或者電動機安裝地基不平，安裝不到位，緊固件松動造成的。振動會產(chǎn)生噪聲，還會產(chǎn)生額外負荷。 如果軸承工作不正常，可憑經(jīng)驗用聽覺及溫度來判斷。用聽棒（銅棒）接觸軸承盒，若聽到?jīng)_擊聲，就表示可能有一只或幾只滾珠扎碎，如果聽到有咝咝聲，那就是表示軸承的潤滑油不足，因為電動機要每運行3000-5000小時左右需換一次潤滑脂。電機超過規(guī)定運轉時間后，軸承發(fā)出不正常的聲音，用聽棒接觸軸承盒，聽到了“咝咝”的聲響，同時還有微小“噠噠”的沖擊聲，原因是軸承盒內(nèi)缺油，同時軸承滾柱有的以有細微的麻痕。通過對軸承進行了更換，添加潤滑油脂。在添潤滑脂時不易太多，如果太多會使軸承旋轉部分和潤滑脂之間產(chǎn)生很大的磨擦而發(fā)熱，一般軸承盒內(nèi)所放潤滑脂約為全溶積二分之一到三分之二即可。在軸承安裝時如果不正確，配合公差太緊或太松，也都會引起軸承發(fā)熱。在臥式電動機中裝配良好的軸承只受徑向應力，如果配合過盈過大，裝配后會使軸承間隙過小，有時接近于零，用手轉動不靈活，這樣運行中就會發(fā)熱。2. 電氣方面有電壓不正常繞組接地繞組短路繞組斷路缺相運行等。 電源電壓偏高，激磁電流增大，電動機會過分發(fā)熱，過分的高電壓會危機電動機的絕緣，使其有被擊穿的危險。電源電壓過低時，電磁轉矩就會大大降低，如果負載轉距沒有減小，轉子轉數(shù)過低，這時轉差率增大造成電動機過載而發(fā)熱，長時間會影響電動機的壽命。當三相電壓不對稱時，即一相電壓偏高或偏低時，會導致某相電流過大，電動機發(fā)熱，同時轉距減小會發(fā)出“翁嗡”聲，時間長會損壞繞組。總之無論電壓過高過低或三相電壓不對稱都會使電流增加，電動機發(fā)熱而損壞電動機。所以按照國家標準電動機電源電壓在額定值5%內(nèi)變化，電動機輸出功率保持額定值。電動機電源電壓不允許超過額定值的10%，；三相電源電壓之間的差值不應大于額定值的5%。 電動機繞組絕緣受到損壞，及繞組的導體和鐵心、機殼之間相碰即為繞組接地。這時會造成該相繞組電流過大，局部受熱，嚴重時會燒毀繞組。出現(xiàn)繞組接地多數(shù)是電動機受潮引起，有的是在環(huán)境惡劣時金屬物或有害粉末進入電動機繞組內(nèi)部造成。電動機出現(xiàn)繞組接地后，除了絕緣已老化、枯焦、發(fā)脆外都可以局部處理，繞組接地一般發(fā)生在繞組伸出槽外的交接處（繞組端部），這時可在故障處用天然云母片或絕緣紙插入鐵心和繞組之間，再用絕緣帶包扎好涂上絕緣漆烘干即可。如果接地點在鐵心槽內(nèi)時，若上成邊絕緣損壞，可以打出槽楔修補槽襯或抬出上成線匝進行處理，若故障在槽底或者多處絕緣受損，最好辦法就是更換繞組。繞組中相鄰兩條導線之間的絕緣損壞后，使兩導體相碰，就稱為繞組短路。發(fā)生在同一繞組中的繞組短路稱為匝間短路。發(fā)生在兩相繞組之間的繞組短路稱為相間短路。不論是那一種，都會引起某一相或兩相電流增加，引起局部發(fā)熱，使絕緣老化損壞電動機。出現(xiàn)繞組短路時，短路點在槽外修理并不難。當發(fā)生在槽內(nèi)，如果線圈損壞不嚴重，可將該槽線圈邊加熱軟化后翻出受損部分，換上新的槽絕緣，將線圈受損的部位用薄的絕緣帶包好并涂上絕緣漆進行烘干，用萬用表檢查，證明已修好后，再重新嵌入槽內(nèi)，進行絕緣處理后就可繼續(xù)使用，如果線圈受損傷的部位過多，或者包上新絕緣后的線圈邊無法嵌入時，只好更換新的繞組。繞組斷路是指電動機的定子或轉子繞組碰斷或燒斷造成的故障。定子繞組斷部，各繞組元件的接頭處及引出線附近。這些部位都露在電動機座殼外面導線容易碰斷，接頭處也會因焊接不實長期使用后松脫，發(fā)現(xiàn)后重新接好，包好并涂上絕緣漆后就可使用。如轉子繞組發(fā)生斷路時，可根據(jù)電動機轉動情況判斷。一般表現(xiàn)為轉速變慢，轉動無力，定子三相電流增大和有“嗡嗡”的現(xiàn)象，有時不能起動。出現(xiàn)轉子繞組斷路時，要抽出轉子先查出斷路的部位，一般是滑環(huán)和轉子線圈的交接處開焊斷裂所引起，重新焊接后就可使用。如果是線圈內(nèi)部一般使用斷條偵察器等專用設備來確定斷路部位。三相異部電動機在運行過程中，斷一根火線或斷一相繞組就會形成缺相運行（俗稱單相），如果軸上負載沒有改變，則電動機處于嚴重過載狀態(tài)，定子電流將達到額定值的二倍甚至更高，時間稍長電動機就會燒毀。在各行業(yè)中，因缺相運行而燒毀的電動機所占比重最大。一般電動機缺相是由于某相熔斷器的熔體接觸不良，或熔絲擰的過緊而幾乎壓斷，或熔體電流選擇過小，這樣通過的電流稍大就會熔斷，尤其是在電動機起動電流的沖擊下，更容易發(fā)生熔體非故障性熔斷。有時電動機負荷線路斷線，一般是安裝不當引起的斷線，特別是單芯導線放線時產(chǎn)生的小圈扭結，接頭受損等都可能使導線在運行過程中發(fā)生斷線。由于電動機長期使用使繞組的內(nèi)部接頭或引線松脫或局部過熱把繞組燒斷電動機出現(xiàn)缺相運行時?？傊?，不管是什么樣的缺相，只要能及時發(fā)現(xiàn)，對電動機不會造成大的危害。為了預防電動機出現(xiàn)缺相運行，除了正確選用和安裝低壓電器外，還應嚴格執(zhí)行有關規(guī)范，敷設饋電線路，同時加強定期檢查和維護。電動機的接地裝置。電動機接地是一個重要環(huán)節(jié)，可是有的單位往往忽視了這一點，因為電動機不明顯接地也可以運轉，但這給生產(chǎn)及人身安全埋下了不安全隱患。因為絕緣一旦損壞后外殼會產(chǎn)生危險的對地電壓，這樣直接威脅人身安全及設備的穩(wěn)定性。所以電動機一定要有安全接地。所謂的電動機接地就是將電氣設備在正常情況下不帶電的某一金屬部分通過接地裝置與大地做電氣連接，而電動機的接地就是金屬外殼接地。這樣即使設備發(fā)生接地和碰殼短路時電流也會通過接地向大地做半球形擴散，電流在向大地中流散時形成了電壓降，這樣保證了設備及人身安全。二、發(fā)電機常見故障及措施發(fā)電機在運行中會不斷受到振動、發(fā)熱、電暈等各種機械力和電磁力的作用，加之由于設計、制造、運行管理以及系統(tǒng)故障等原因，常常引起發(fā)電機溫度升高、轉子繞組接地、定子繞組絕緣損壞、勵磁機碳刷打火、發(fā)電機過負載等故障。以同步發(fā)電機為例，發(fā)電機運行中常見的一些故障分析如下。發(fā)電機非同期并列發(fā)電機用準同期法并列時，應滿足電壓、周波、相位相同這3個條件，如果由于操作不當或其它原因，并列時沒有滿足這3個條件，發(fā)電機就會非同期并列，它可能使發(fā)電機損壞，并對系統(tǒng)造成強烈的沖擊，因此應注意防止此類故障的發(fā)生。 當待并發(fā)電機與系統(tǒng)的電壓不相同，其間存有電壓差，在并列時就會產(chǎn)生一定的沖擊電流。一般當電壓相差在10%以內(nèi)時，沖擊電流不太大，對發(fā)電機也沒有什么危險。如果并列時電壓相差較多，特別是大容量電機并列時，如果其電壓遠低于系統(tǒng)電壓，那么在并列時除了產(chǎn)生很大的電流沖擊外，還會使系統(tǒng)電壓下降，可能使事故擴大。一般在并列時，應使待并發(fā)電機的電壓稍高于系統(tǒng)電壓。 如果待并發(fā)電機電壓與系統(tǒng)電壓的相位不同，并列時引起的沖擊電流將產(chǎn)生同期力矩，使待并發(fā)電機立刻牽入同步。如果相位差在土30%以內(nèi)時，產(chǎn)生的沖擊電流和同期力矩不會造成嚴重影響。如果相位差很大時，沖擊電流和同期力矩將很大，可能達到三相短路電流的2倍，它將使定子線棒和轉軸受到一個很大的沖擊應力，可能造成定子端部繞組嚴重變形，聯(lián)軸器螺栓被剪斷等嚴重后果。 為防止非同期并列，可在手動準同期裝置中加裝電壓差檢查裝置和相角閉鎖裝置，以保證在并列時電差、相角差不超過允許值。發(fā)電機溫度過高定子線圈溫度和進風溫度正常，而轉子溫度異常升高，這時可能是轉子溫度表失靈，應作檢查。發(fā)電機三相負荷不平衡超過允許值時，也會使轉子溫度升高，此時應立即降低負荷，并設法調(diào)整系統(tǒng)已減少三相負荷的不平衡度，使轉子溫度降到允許范圍之內(nèi)。(2)轉子溫度和進風溫度正常，而定子溫度異常升高，可能是定子溫度表失靈。測量定子溫度用的電阻式測溫元件的電阻值有時會在運行中逐步增大，甚至開路，這時就會出現(xiàn)某一點溫度突然上升的現(xiàn)象。(3)當進風溫度和定子、轉子溫度都升高，就可以判定是冷卻水系統(tǒng)發(fā)生了故障，這時應立即檢查空氣冷卻器是否斷水或水壓太低。(4)當進風溫度正常而出風溫度異常升高，這就表明通風系統(tǒng)失靈，這時必須停機進行檢查。有些發(fā)電機組通風道內(nèi)裝有導流擋板，如因操作不當就會使風路受阻，這時應檢查擋板的位置并糾正之。發(fā)電機定子繞組損壞 發(fā)電機由于定子線棒絕緣擊穿，接頭開焊等情況將會引起接地或相間短路故障。當發(fā)電機發(fā)生相間短路事故或在中性點接地系統(tǒng)運行的發(fā)電機發(fā)生接地時，由于在故障點通過大量電流，將引起系統(tǒng)突然波動，同時在發(fā)電機旁往往可以聽到強烈的響聲，視察窗外可以看見電弧的火光，這時發(fā)電機的繼電保護裝置將立即動作，使主開關、滅磁開關和危急遮斷器跳閘，發(fā)電機停止運行。如果發(fā)電機內(nèi)部起火，對于空冷機組則應在確知開關均已跳閘后，開啟消防水管，用水進行滅火，同時保持發(fā)電機在200rmin左右的低速盤車。火勢熄滅后，仍應保持一段時間的低速運轉，待其完全冷卻以后再將發(fā)電機停轉，以免轉子由于局部受熱而造成大軸彎曲。氫冷和水冷發(fā)電機一般不會引起端部起火。 對于在中性點不接地的系統(tǒng)中運行的發(fā)電機，發(fā)生定子繞組接地故障時，只有發(fā)電機的接地保護裝置動作報警。運行人員應立即查明接地點，如接地點在發(fā)電機內(nèi)部，則應立即采取措施，迅速將其切斷。如接地點在發(fā)電機外部，則應迅速查明原因，并將其消除。對于容量15MW及以下的汽輪機，當接地電容電流小于5A時，在未消除前允許發(fā)電機在電網(wǎng)一點接地情況下短時間運行，但至多不超過2h，對容量或接地電容電流大于上述規(guī)定的發(fā)電機，當定子回路單相接地時，應立即將發(fā)電機從電網(wǎng)中解列，并斷開勵磁。 發(fā)電機在運行中，有時運行人員沒有發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的突然波動，汽機司機也沒有發(fā)來危急信號，但發(fā)電機因差動保護動作使主斷路器跳閘，這時值班人員應檢查滅磁開關是否也已跳閘，若由于操作機構失靈沒有跳閘時，應立即手動將其跳閘，并把磁場變阻器調(diào)回到阻值最大位置，將自動勵磁調(diào)解裝置停用，然后對差動保護范圍內(nèi)的設備進行檢查，當發(fā)現(xiàn)設備有燒損、閃烙等故障時應立即進行檢修。發(fā)現(xiàn)任何不正常情況時，應用2500V搖表測量一次回路的絕緣電阻，如測得的絕緣電阻值換算到標準溫度下的阻值與以往測量的數(shù)值比較時，已下降15以下，就必須查明原因，并設法消除。如測得的絕緣電阻值正常，則發(fā)電機可經(jīng)零起升壓后并網(wǎng)運行。發(fā)電機轉子繞組接地 發(fā)電機轉子因絕緣損壞，繞組變形，端部嚴重積灰時，將會引起發(fā)電機轉子接地故障。轉子繞組接地分為一點接地和兩點接地。轉子一點接地時，線匝與地之間尚未形成電氣回路，因此在故障點沒有電流通過，各種表計指示正常，勵磁回路仍能保持正常狀態(tài)，只是繼保信號裝置發(fā)出“轉子一點接地”信號，其發(fā)電機可以繼續(xù)進行。但轉子繞組一點接地后，如果轉子繞組或勵磁系統(tǒng)中任一處再發(fā)生接地，就會造成兩點接地。 轉子繞組發(fā)生兩點接地故障后，部分轉子繞組被短路，因為繞組直流電阻減小，所以勵磁電流將會增大。如果繞組被短路的匝數(shù)較多，就會使主磁通大量減少，發(fā)電機向電網(wǎng)輸送的無功出力顯著降低，發(fā)電機功率因數(shù)增高，甚至變?yōu)檫M相運行，定子電流也可能增大，同時由于部分轉子繞組被短路，發(fā)電機磁路的對稱性被破壞，它將引起發(fā)電機產(chǎn)生劇烈的振動，這時凸極式發(fā)電機更為顯著。 轉子線圈短路時，因勵磁電流大大超過額定值，如不及時停機，切斷勵磁回路，轉子繞組將會燒損。 為了防止發(fā)電機轉子繞組接地，運行中要求每個班值班人員均應通過絕緣監(jiān)視表計測量一次勵磁回路絕緣電阻，若絕緣電阻低于05M時，值班人員必須采取措施。對運行中勵磁回路可能清掃到的部分進行吹掃，使絕緣電阻恢復到05M以上，當轉子絕緣電阻下降到001M時，就應視作已經(jīng)發(fā)生了一點接地故障。 當轉子發(fā)生一點接地故障后，就應立即設法消除，以防發(fā)展成兩點接地。如果是穩(wěn)定的金屬性接地故障，而一時沒有條件安排檢修時，就應投入轉子兩點接地保護裝置，以防止發(fā)生兩點接地故障后，燒損轉子，使事故擴大。 轉子繞組發(fā)生匝間短路事故時，情況與轉子兩點接地相同，但一般這時短路的匝數(shù)不多，影響沒有兩點接地嚴重。 如果轉子兩點接地保護裝置投入時，則它的繼電器也將動作，此時應立即切斷發(fā)電機主斷路器，使發(fā)電機與系統(tǒng)解列并停機，同時切斷滅磁開關，把磁場變阻器放在電阻最大位置，待停機后對轉子和勵磁系統(tǒng)進行檢查。發(fā)電機失磁 發(fā)電機失磁原因。運行中的發(fā)電機，由于滅磁開關受振動或誤動而跳閘，磁場變阻器接觸不良，勵磁機磁場線圈斷線或整流子嚴重打火，自動電壓調(diào)整器故障等原因，造成勵磁回路斷路時，將使發(fā)電機失磁。失磁后表計上反映情況。發(fā)電機失磁后轉子勵磁電流突然降為零或接近于零，勵磁電壓也接近為零，且有等于轉差率的擺動，發(fā)電機電壓及母線電壓均較原來降低，定子電流表指示升高，功率因數(shù)表指示進相，無功功率表指示為負，表示發(fā)電機從系統(tǒng)中吸取無功功率，各表計的指針都擺動，擺動的頻率為轉差率的1倍。失磁后產(chǎn)生的影響。發(fā)電機失磁后，就從同步運行變成異步運行，從原來向系統(tǒng)輸出無功功率變成從系統(tǒng)吸取大量的無功功率，發(fā)電機的轉速將高于系統(tǒng)的同步轉速。這時由定子電流所產(chǎn)生的旋轉磁場將在轉子表面感應出頻率等于轉差率交流感應電動勢，它在轉子表面產(chǎn)生感應電流，使轉子表面發(fā)熱。發(fā)電機所帶的有功負荷越大，則轉差率越大，感應電勢越大，電流也越大，轉子表面的損失也越大。 在發(fā)電機失磁瞬間，轉子繞組兩端將有過電壓產(chǎn)生，轉子繞組與滅磁電阻并聯(lián)時，過電壓數(shù)值與滅磁電阻值有關，滅磁電阻值大，轉子繞組的過電壓值也大。試驗表明，如果滅磁電阻值選擇為轉子熱態(tài)電阻值的5倍時，則轉子的過電壓值為轉子額定電壓值的24倍。失磁后允許運行時間及所帶負荷。發(fā)電機失磁后，是否可以繼續(xù)運行，與失磁運行的發(fā)電機容量和系統(tǒng)容量的大小有關。大容量的發(fā)電機失磁后，應立即從電網(wǎng)中切除，停機處理。發(fā)電機容量較小，電網(wǎng)容量較大，一般允許發(fā)電機在短時間內(nèi)，低負荷下失磁運行，以待處理失磁故障。 對于允許勵磁運行的發(fā)電機，發(fā)生失磁故障后，應立即減小發(fā)電機負荷，使定子電流的平均值降低到規(guī)定的允許值以下，然后檢查滅磁開關是否跳閘。如已跳閘就應立即合上，如滅磁開關未跳閘或合上后失磁現(xiàn)象仍未消失，則應將自動調(diào)節(jié)勵磁裝置停用，并轉動磁場變阻器手輪，試行增加勵磁電流。此時若仍未能恢復勵磁，可以再試行換用備用勵磁機供給勵磁。經(jīng)過這些操作后，如果仍不能使失磁現(xiàn)象消失，就可以判斷為發(fā)電機轉子發(fā)生故障，必須在30min以內(nèi)安排停機處理。 6.發(fā)電機過負荷運行 運行中的發(fā)電機應在規(guī)定的額定負荷或以下運行，否則發(fā)電機定、轉子溫度將超過其允許數(shù)值，使發(fā)電機定、轉子絕緣很快老化而損壞，所以當發(fā)電機過負荷時，應進行調(diào)整，減低負荷。當系統(tǒng)發(fā)生事故，使電力不足或因系統(tǒng)運行情況突變而威脅到系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定時，允許發(fā)電機在短時間內(nèi)過負荷運行，此時值班人員應密切監(jiān)視定轉子繞組溫度，其數(shù)值不得