电动机定子绕组线圈是固定在定子铁芯槽内，并通过高压引出线连到电机的接线盒，通常定子绕组和高压引出线的绝缘材料为F级(极限工作温度155℃)；但在电机故障中由绝缘结构破坏所占的比例较高[1-3]。目前在发电厂用来驱动各种叶轮水泵、叶轮风扇等大型机械的动力设备基本采用高压电机；在成品储存、安装、运行过程中高压电机的绝缘结构也更易受潮，而电气故障对电机性能及运行寿命会产生直接影响，也将关系到机组安全运行。本文通过在发电厂建设过程中，从电气角度对6kV高压电机定子绕组的受潮、高压引出线绝缘层材料老化等故障进行处理；了解电机定子绕组受潮后反映绝缘指标的数值变化及现场的处理方法，高压引出线在定子膛内的加固措施等[4-5]。

高压电机定子绕组受潮

以2台6kV(功率2700kW)一次风机电机绕组的受潮进行分析，电机到货后先库存。2008年3月9日一次风机电机安装完成，经常规电气试验采用2500MΩ兆欧表测得定子绕组的绝缘电阻值数据如表1所示(其中R15〞表示绕组在15s时的绝缘电阻值、R60〞表示绕组在60s时的绝缘电阻值，吸收比为R60〞/R15〞的比值)。

表1 定子绕组的绝缘电阻值数据

高压电机故障图1

从表1可以看出，电机每相绕组间绝缘电阻值相差很大，而一次风机U电机C相绕组绝缘电阻值偏低，一次风机W电机B相绕组绝缘电阻吸收比1.143(规范标准比值1.2)不符合要求[6-7]。而后立即投入电机自身的1.2kW加热器装置对绕组加热至12日，测得一次风机M电机C相绕组RC15〞=6MΩ、RC60〞=10MΩ，一次风机W电机B相绕组RB15〞=500MΩ、RB60〞=700MΩ。17日采用1kW碘钨灯对一次风机U电机绕组空间加热24h，测得C相绕组绝缘电阻RC15〞=5MΩ、RC60〞=6MΩ。

通过电机自身加热器及外施碘钨灯对绕组的加热处理未能改变受潮状态，20日起对一次风机U电机绕组采用铜耗加热法处理至25日，电机绝缘电阻值与膛内温度变化试验数据如表2所示(其中“-”表示数据未测量)。

表2电机绝缘电阻值与膛内温度变化试验数据

高压电机故障图2

高压电机故障图2-1

从表2可以看出，电机绕组绝缘电阻随温度变化明显，随电机膛内冷却温度的下降绕组绝缘电阻返回到铜耗加热法处理前值。而后进一步采用铜耗加热法再对一次风机U电机绕组连续加温，电机膛内温度控制在100℃以内、持续时间36h，当电机膛内温度下降到50℃后测得绕组绝缘数据：RA15〞=2200MΩ、RA60〞=3700MΩ；RB15〞=2200MΩ、RB60〞=4400MΩ；RC15〞=1200MΩ、RC60〞=1500MΩ；并用BGG型直流高压发生器对一次风机U电机绕组进行直流耐压试验数据如表3所示。

表3 一次风机U电机绕组进行直流耐压试验数据

高压电机故障图3

一次风机W电机也采用铜耗加热法对绕组加热处理，测得电机绕组绝缘数据：RA15〞=1500MΩ、RA60〞=4000MΩ；RB15〞=1200MΩ、RB60〞=3000MΩ；RC15〞=1200MΩ、RC60〞=3500MΩ。随后也用BGG型直流高压发生器对一次风机W电机绕组直流耐压试验，A相绕组泄漏电流I3kV=2.0μA、I6kV=4.2μA、I9kV=6.8μA，当试验电压加至9kV时BGG型直流高压发生器过电流保护动作；再对电机绕组绝缘测试：RA=5MΩ；RB15〞=1300MΩ、RB60〞=3500MΩ；RC15〞=1300MΩ、RC60〞=3500MΩ，判断W电机的A相绕组击穿。

根据上述电机绕组绝缘电阻及直流耐压试验的数据，充分表明电机绕组受潮严重。电机采用电加热器或碘钨灯加热处理绝缘电阻是下降，主要是它加的热量是通过绝缘材料由外向内传递，可使得绝缘材料内水份受热膨胀连续的交联在一起；同时电机膛内原始水份受热后的部分蒸发会使膛内湿度略增，所以绝缘电阻会下降。当采用铜耗加热法处理时由通入定子的电流使其绕组产生空间旋转磁场对处于堵转状态的转子作切割运动，在转子的铁芯中感应出的涡流经过磁阻在铁芯中产生热量；同时定子绕组的电阻也将产生铜耗并在持续升高的温度下迫使绝缘材料内纤维状线条水份能有效汽化，并排出绝缘材料内层空间，所以绝缘电阻值会明显上升。至于严重受潮的电机，当电机停止铜耗加热处理后在导体温度下降过程中，绝缘材料内剩余的汽化水份或未被蒸发的原水份再次重新形成极细的纤维状线条，使得绕组绝缘电阻值有下降现象。

绝缘电阻可以判断内部绝缘材料是否受潮，或外绝缘表面是否有缺陷，是反映电机绕组绝缘的基本条件；耐压试验能有效判断绝缘材料的缺陷。从一次风机U电机耐压试验看，电机三相绕组的耐压试验数据与其在安装后的绝缘电阻值相对应；在直流耐压试验时随着试验电压值上升且在电压持续作用下，泄漏电流表指针晃动的次数增多，说明受潮区域介质有击穿但未造成绕组绝缘材料整体性的击穿。而一次风机W电机在安装后三相绕组的绝缘电阻值整体较低，且绝缘电阻的吸收比也小于一次风机U电机，绝缘材料发生击穿的概率要大于一次风机U电机；也说明严重受潮的电机在耐压试验过程中会随时发生对绕组绝缘材料整体的击穿。

由于电机已严重受潮，工程现场没有条件对电机进行再处理，经返厂解体检查：2台电机定子绕组对地绝缘电阻分别为RU=1MΩ、RW=5MΩ；并对电机定子退出机座、绕组进烘除潮后，绕组对地绝缘电阻分别为RU=50MΩ、RW=200MΩ，并重新按浸漆工艺守则浸VIP(真空压力)对2台电机定子绕组的绝缘处理后，再次测得绕组对地绝缘电阻RU=1.32GΩ、RW=2.41GΩ。

根据上述受潮电机处理过程分析，一般先对电机绕组加热器加热除潮，此方法对于已受潮严重的电机在加热后膛内潮气很难排出膛外；而后采用碘钨灯烘烤，潮气可以通过碘钨灯放置开口处排出膛外；*后采用铜耗加热法或热风干燥法除潮，其对电机绕组加热可以有效的将大部分潮气排出膛外。电气试验数据符合要求后立即接入额定电压工作电源投运电机，电机运行时再产生足够热量继续将绕组加热使内部潮气充分散发，通过电机自身风扇有效将电机膛内潮气排出膛外；在电机停机断电后则应立即投入电加热器以保持电机膛内干燥并避免被外界潮气侵入，确保绕组绝缘电阻值稳定。同时应定期测量电机电加热器电阻值，检查是否有烧坏的现象。需指出的是，对于严重受潮的高压电机，为争取工程建设的进度应直接返厂对电机进行修复。

2 定子绕组高压引出线绝缘层老化

以6kV(功率250kW)开式水泵电机为例进行分析，绕组绝缘等级为F级按B级温升考核，电机6kV电源柜在试运中出现AC两相高压熔丝熔断后保护动作跳闸。在检查电机上部空气冷却器时发现紧贴着定子机座棱角处一相绕组高压引线的绝缘层开裂，距绕组线圈侧约20cm且绝缘层变黑，在与机座棱角区域有明显放电痕迹；其他绕组高压引线绝缘层也均有不同深度的裂纹，且在与定子机座相接触部位的高压引线绝缘层表面红色防晕漆已变成黑色；判断电机绕组高压引线的绝缘层开裂使定子绕组对地短路，造成电机接地故障而跳6kV电源馈线柜。

通过对开式水泵及其他同型号电机绕组的高压引线部分检查，发现高压引线在安装工艺、绝缘材料等方面有问题。从安装工艺方面，电机绕组高压引线在定子膛内没有固定的电气隔离或防振摩擦措施；高压引线断裂部位正处在定子机座棱角部，在电机转子振动的作用下与机座棱角发生摩擦，加剧引线绝缘层材料的损坏。再从电机高压引线绝缘材料方面，在定子机座本体为接地的情况下，与机座棱角相碰处高压引线的绝缘*为薄弱，从而此处的电力线分布集中；同时持续在潮湿环境下运行加快绕组高压引线绝缘材料的老化，*终使电机绕组发生接地短路。

根据施工现场条件，对电机绕组的高压引线段先采用绝缘胶带包扎二层、再用粉云母带包扎三层、*后用玻璃丝带包扎三层增加其绝缘强度，特别在棱角相碰处需增加绝缘胶带包扎层数，杜绝电机绕组高压引线段在膛内直接固定在定子金属筋上；而后用普通胶木线夹固定在电机定子金属筋上，使定子绕组高压引线通过普通胶木线夹与定子机座间有效的空间隔离。对于同类型电机的高压引线部分，也采用相同方法加以处理而及时消除了隐患，使电机安全的运行。

所以对于高压小功率电机在膛内的绕组高压引线段，在现存条件下可通过增加绝缘材料(如环氧树脂板、绝缘胶带)来实现空间的电气隔离，特别是在潮湿环境下工作的高压电机更应具备；以提高电机高压引线段的绝缘强度，并减缓电机在潮湿环境工作时对绕组绝缘层材料产生的老化作用。

综合上述分析，对到货的成品电机，应严格按厂家提供的电机资料说明书等要求存放，并定期对电机进行检查和保养；在电机的安装过程中，应依据厂家、设计资料及安装、调试规程等编制的作业指导书认真安装，发现问题立即分析处理。在工程建设现场发生的高压电机绝缘故障，通过对建设进度的调整、有效地协调处理及组织对修复电机的运输等工作，确保了机组的按时并网发电。