高压电机定子线圈腐蚀原因分析

〔摘  要〕 介绍了高压电机定子线圈的腐蚀情况，阐述了腐蚀的特点及部位，分析了线圈发生内、外 
腐蚀的原因，对防止高压电机定子线圈腐蚀提出了几点建议。

   〔关键词〕 高压电机；定子线圈；腐蚀

    长期的运行经验和电机定子绕组事故现象表明，发电机及高压电动机定子线圈的腐蚀损坏现象已相当普遍，严重地影响了电机的安全运行和使用寿命。引起电机定子绕组事故的最普遍原因是定子线圈油污腐蚀及定子铁芯槽楔、垫块、垫条松动，定子绕组端部绑绳松动断裂，致使线圈在运行中产生振动，造成主绝缘磨损腐蚀被击穿。
   1  电机定子线圈腐蚀的特点及部位
从高压电机定子绕组线圈主绝缘击穿的现象来看，线圈主绝缘的腐蚀损坏大致可分为2类：一类是从线圈外部主绝缘开始向内的腐蚀损坏，通常称为外腐蚀；另一类是从线圈内部绝缘开始向外的腐蚀，通常称为内腐蚀。
  1.1  线圈主绝缘外腐蚀损坏
  (1) 电机定子绕组端部和定子铁芯内线圈振动，使线圈主绝缘腐蚀损坏。这是外腐蚀损坏事故中最为普遍也最为严重的现象。造成这种腐蚀损坏的主要原因是，电机在运行中，因其端部绕组在电磁力的作用下产生振动，致使线圈在定子铁芯槽内端部固定不牢，发生槽楔、线圈层间垫条、端部间隔垫块和绑绳松动脱落，线圈与绑绳及间隔垫块之间出现摩擦，防晕半导体漆破坏发生电晕腐蚀，从而造成槽部和端部线圈主绝缘击穿。

    (2) 定子铁芯内部磁性物质的磨损腐蚀。这种情况主要是由于检修过程中没有认真清理、吹扫定子绕组，导致绕组线圈缝隙及其它死角处遗留了一些微小的磁性杂物，在电机运行时磁性杂物被吸附在线圈主绝缘表面，在电磁感应及电磁力的作用下，磁性杂物呈旋转方式运动，将线圈主绝缘磨钻出坑洞。

    (3) 定子线圈的油污腐蚀。目前，大型发电机及高压电动机轴瓦都普遍存在漏油现象，因而电机线圈因油污腐蚀烧毁的事故也相当普遍。这类故障发生的部位基本集中在电机定子槽口、绕组端部和绕组鼻端引线处。其特点是油污附着在线圈上，对线圈主绝缘起溶解浸蚀作用，使主绝缘与导线分层线圈整体绝缘强度降低，长时间运行后造成定子绕组相间短路、接地短路等故障。

    (4) 定子铁芯硅钢片对绝缘的磨损腐蚀。在压装定子铁芯的过程中，如果硅钢片叠片不整齐，或者定子铁芯通风槽钢及端部压指压装固定不良，或者在检修中损伤了定子铁芯，都会造成电机运行时发生振动，磨损绝缘，最终导致线圈的主绝缘被击穿。

1.2  线圈内腐蚀

    多次事故统计和故障线圈解剖的结果表明，线圈的内腐蚀也比较严重。对大量内腐蚀线圈的解剖分析表明，内腐蚀一般都是从绝缘与导线间的气隙气泡、线圈直线与端部的R角、线圈引出线假线焊接等部位开始的。内腐蚀现象首先是线圈内部绝缘变白并逐步扩大，随后烧损绝缘形成坑洞并积有大量绿色粉末，从而加速导线股间及主绝缘的腐蚀损坏，直至主绝缘击穿。另外，温度过高导致的热老化也是造成内腐蚀的一个重要因素。
2  线圈发生内、外腐蚀的原因分析

  电机定子线圈发生内、外腐蚀的原因，主要是由于线圈主绝缘在电机运行中，长期在电磁振动、高温度和高电压3种因素的作用下而遭到振动磨损、电晕腐蚀及绝缘热老化，使线圈整体绝缘出现脱壳、分层、烧灼、磨损和绝缘强度降低等现象，最终造成绝缘击穿故障。

2.1  电磁振动磨损腐蚀

    电机在运行中产生的各种机械振动，都会磨损腐蚀线圈绝缘，其中最主要的是电磁振动对电机端部绕组及槽口的影响。如果定子铁芯压装质量不好，绕组端部绑扎工艺不良，使线圈在槽内因固定不良而产生幅值很大的振动，层间垫条和测温元件垫条就会在上下层线圈之间来回窜动而磨损上下层线圈，使线圈主绝缘受损。更严重的是，如果线圈运行中导线通过的电流产生2倍频电磁振动力，则不仅会使线圈与铁心及绕组端部间隔垫块发生振动，使主绝缘表面磨损，而且还会使导线与主绝缘之间，导线的匝间、股间产生摩擦振动，造成导线的匝间、股间松散、短路、断股。同时，在短路部位产生附加损耗与温升，会加速局部主绝缘老化，降低绝缘强度，甚至在正常工作电压下也会造成绝缘击穿故障。因此，电磁振动是造成线圈主绝缘外腐蚀和内腐蚀损坏的主要原因。

2.2  电晕腐蚀

    电机运行中，线圈绝缘承受着较高的电场强度，如果绝缘表面防晕层与定子铁芯接触不良，线圈在槽内发生振动就会磨损绝缘表面防晕层。此时，绝缘表面对铁芯就有较高的电位，在磨损部位产生电晕放电，造成局部瞬时高温，将线圈主绝缘及其它附属绝缘材料烧灼、烧焦。电晕放电还能产生破坏力较强的化学反应，严重腐蚀绝缘和线圈导线，所以内腐蚀严重的部位都集有大量绿色粉末。另外，绕组端部防晕处理不好，会造成电容电流过大，引起定子端部绕组发热，加速端部绕组绝缘热老化腐蚀。

2.3  绝缘热腐蚀

    电机鼻端的水电接头因焊接工艺不良而发生焊接点过热甚至开焊，定子铁芯端部漏磁通增加铁损，线圈防晕层磨损发生电晕放电，定子铁芯进入大量油污堵塞铁芯通风孔，线圈水路空心导线堵塞，都会造成绕组局部或整体温度过高。当温度超过绝缘的容许值时，绝缘的粘接能力和机械强度降低，使绝缘流胶、老化、起层、松散、脱壳，加快了绝缘热腐蚀的速度，缩短了线圈的使用寿命。

3  几点建议
    (1) 严格执行绕组端部的绑扎工艺，增强对鼻端、引线、渐开线部位的绑扎连接，以增加端部各部件的整体强度，提高端部抗振能力和抵御短路冲击的能力。

    (2) 严格执行发电机水电接头的焊接工艺，在电接头两侧进行溜焊，以加强鼻端水电接头的整体性，防止导线在发电机运行中发生振动疲劳断裂。

    (3) 在电机检修期间，应对电机两侧做端部双倍频振动测试，对存在100 Hz固有频率的部位要重点进行绑扎处理，以消除端部固有频率的振动。

    (4) 电机检修期间，要认真检查槽口的封口槽楔，对松动的槽楔要重新处理。同时检查线圈槽口部位的半导体防晕层是否受到磨损，如果出现磨损，可用注射器将半导体漆顺槽壁与线圈的间隙灌入，以修补磨损部位，防止线圈电晕放电腐蚀。

    (5) 定期对电机端部油污进行清洗。清洗后将端部加热烘干、整体喷漆，以提高端部整体绝缘的强度。

    (6) 加装发电机定子绝缘局部放电监测仪，随时监测发电机定子绝缘的放电，为故障检修及周期维护提供依据。

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