關于排澇泵站大型電動機定子絕緣問題的探討 _知識百科

隨著城市防洪排澇等級的提高，各類大型軸流泵、混流泵、離心泵已投入到排澇泵站的運行中，由于泵站通常建在低洼易澇地區，潮濕、通風不良等環境因素，以及運行過程中水工、機械和運行方式等工況的影響，經常會造成機組配套的大型電動機定子絕緣性能降低。據不完全統計，由定子繞組絕緣問題而造成的泵站停機事故約占全部停機事故的三分之一左右，已嚴重影響到城市的防洪排澇。因此，分析排澇機組定子絕緣電阻降低的原因，并找出合理的解決辦法應是當下泵站管理人員亟待探討的問題。
1、定子繞組絕緣降低的危害
在熱狀態下，一般中小型低壓電動機的絕緣電阻值應不小于0.5兆歐，高壓電動機每千伏工作電壓定子的絕緣電阻值應不小于1兆歐。但經過多年的排澇運行后，我們發現機組定子的絕緣性能有所下降，如紅旗浦排澇站裝機的3臺250KW排澇機組經過幾年的運行后，在非汛期的設備檢查中運行人員對其電動機定子絕緣進行測量，發現3臺電動機的對地絕緣電阻均在0.5MΩ左右，說明定子繞組的絕緣性能已下降，必須查明原因并進行修復，以避免造成不必要的損失。
排澇機組若長期定子絕緣性能偏低，則在汛期或者臺風期間，承泄區出現超標準水位時，排澇機組因揚程增加而導致軸功率上升，特別是電源工作電壓在1000V以上的大型高壓電動機，在運行過程中極易發生定子線圈匝間或者相間短路而燒毀電動機，直接影響機組的壽命。
2、定子絕緣電阻降低的原因
我們依據多年的排澇運行經驗，結合排澇機組特定的環境和工況，對泵站大型電動機定
子繞組絕緣降低的原因進行分析。
以三相異步電動機為例，影響其絕緣性能的主要指標包括：
a、槽絕緣：防止繞組對鐵芯（地）短路；
b、匝間絕緣：防止繞組匝間短路；
c、層間絕緣：針對雙層繞組來說，防止層間繞組短路；
d、相間絕緣：防止三相繞組相間短路。
造成電動機定子繞組絕緣性能降低的原因主要有：環境污染、工況因素、泵房溫度影響等方面。
2.1環境污染——潮濕、吸塵和其他污染物
排澇機組多安裝于河道地勢較低側，其環境因素造成了機組定子線圈容易受潮受污染，污染物中含有鹽分、酸性或堿性物質、金屬離子、水份等，這些物質粘在定子線圈表面，腐蝕絕緣材料導致其電導率增大，電阻率降低，同時絕緣介質極化大大增強，介質中出現不同的介質分層，層面上有一個電荷重新分配的介質分層極化過程，其間會產生介質損耗。當線圈受污、受潮越嚴重，介質損耗也就越大，介質損耗使絕緣介質內部發熱，溫度上升，使得介損更加嚴重直至絕緣不斷老化，最終導致電機的絕緣電阻不斷降低。
2.2工況因素——機械、水工、運行方式的影響
排澇機組承擔著城市防洪排澇的任務，因此在汛期特別是在臺風或者洪水期間，承泄區水位超過標準水位甚至達到警戒水位時，排澇機組因揚程增加將導致軸功率上升，水泵經常超負荷運轉，容易引起電動機過載造成絕緣老化。此外排澇期間泵站經常出現進水渠道攔污柵雜物擁堵現象，加之進水流道設計不合理等因素，造成上游來水不暢，水泵淹沒深度不夠，機組負荷變化大、承載不均，甚至出現機組頻繁啟停的現象。由于定子繞組與定子鐵芯、槽楔材質不同，開機期間，定子線圈溫度上升較鐵芯快（高于鐵芯溫度20～30℃），其膨脹程度大于定子鐵芯和槽楔；而當機組頻繁啟停或負載波動較大時，根據定子的結構特點，其繞組線圈被嵌套在定子槽道內，由于熱脹冷縮現象和長期運行后絕緣材料特性的變化，槽楔就會出現松動現象；此外，運行中的線圈由于受到不斷交變的徑向電磁力的作用而發生振動，定子線圈防電暈層逐漸磨損，將會引起電動機槽部定子線圈表面與槽楔、槽壁之間失去良好接觸而產生火花放電，造成電暈和電腐蝕，最終造成電動機定子絕緣降低或損壞。如魁岐排澇站大型斜臥式水泵，其配套的2000KW高壓雙速電動機在大修期間就發現定子槽楔材料老化收縮、下墊條老化松動跑出等現象，后在大修過程中采取撤換老化槽楔，更換較厚的楔下墊條，再打入新槽楔，涂上環氧膠等一系列處理措施，電動機的性能才得以修復和提高。