水泥磨主电机两次跳停的原因及处理

1 事故经过

2009年5月某日11:20，我集团某公司的水泥磨主电机在运行中突然跳停，电气人员迅速到达现场，发现主电机高压柜微机保护装置显示：“一段过流速断动作”。

微机保护装置的参数及历史数据显示：一段过流速断定值设为7.34 A；电机跳停时的三相电流分别为8.62 A、8.68 A、8.81 A，均超过动作值，系 “一段过流”保护动作而引起主电机跳停。根据上述情况，电气人员进行了如下排查：

（1）测量定子电缆绝缘：高压开关柜至主电机、高压柜至电容补偿柜的电缆相间、对地绝缘值都在200 MΩ以上（2 500 V摇表），属于正常；

（2）测量转子电缆绝缘：相间、对地绝缘值都在200 MΩ以上（500 V摇表），亦正常；

（3）测量定子绕组绝缘：相间、对地绝缘值都在200 MΩ（2 500 V摇表）以上，正常；

（4）测量转子对地绝缘：也在200 MΩ（500 V摇表）以上，正常；

（5）检查水电阻启动柜的短接接触器、铜排等，未发现异常；

（6）检查电机集电环、碳刷、引线等，未发现异常；

（7）测量电机定子直流电阻，情况亦正常；

（8）测量电机转子直流电阻时，发现转子一相开路。

于是将电机前、后端盖打开，发现电机前端（负载端）转子端部的三个星形连接点一处开焊、一处裂纹、第三处没有异常，接点处环形铜排存在松动迹象。

由于受工具、材料的限制，公司立即联系当地一家电机专业维修厂，其专业人员到现场查看情况后，认为：铜排松动引起转子星形连接点开焊断裂，断裂瞬间引起运行电流增大，导致一段过流保护跳停。于是用银焊修复开焊的连接点，并固定松动的铜排。

抢修工作至次日8∶15结束，历时约20 h， 8∶20磨机正常开启。

运行约4 h（中午12:11），电机再次跳停，微机保护装置显示“一段过流速断动作”。三相电流分别为19.87 A、19.75 A、19.25 A，都大大超出动作设定值；有了上次经验，断定是电机故障引起保护跳停，并推测故障情况较为严重。

电气人员直接将电机前、后端盖打开，检查电机定、转子绕组，发现定子端部附近多处绝缘击穿、接地放炮；通过测量后断定电机定子一相接地、转子接地。昨日处理过的部位（即星点焊接处）完好无损；将电机转子抽出约400 mm后，看到电机转子铁芯端面一处压板松动、甩出，将电机定子绕组多处划伤，在损伤严重处击穿接地。如图1、图2所示。

2 应对措施

根据情况判定，该电机短时间内不可能修复，时值生产销售旺季，公司随即第一时间向集团汇报，恳请集团协调可暂时代用的电机。

得知集团某个正在建设的项目有同厂家、同规格型号的电机后，公司派人连夜赶往项目工地组织调运，同时迅速邀请具备此类电机维修能力的数家企业的技术人员来公司，进行招投标，明确要求他们提出自己的技术方案、工期保证、工程报价等。

借用的新电机经过调运、安装、调试，仅用54 h，就顺利实现了带负荷运转，最大限度地减少了水泥磨停机时间。

3 原因分析

两次电机跳停前的生产过程中，电机的各种运行参数都一直很稳定。电机负荷不高，一直维持在80%左右（该电机额定电流241 A，运行电流194.6 A）；电机轴瓦温度不高，一直维持在50～55 ℃左右；电机绕组温度虽然较稳定，但自生产线投运以来，此电机的绕组温度一直保持很高的水平（5月份为110 ℃），夏季都在130 ℃左右。

分析认为，该电机的两次故障，都是由于电机质量存在着较大缺陷造成，但也与平时的维护、保养不及时有很大的关系。该电机自投产以来，运转率一直处于比较高的水平，却从没有进行较全面的维护、保养（只是更换过碳刷）。转子星形连接点的焊接裂纹、开焊，主要是由于铜排松动引起运转过程中受力加大造成，但也可能是存在虚焊、焊不透等问题，在运行中受力和热的作用，造成焊点裂纹、脱焊。运行中转子星形连接点的开焊，导致负荷电流突然增高，引起一段过流速断保护动作，造成前面提到的第一次停机。

第二次停机，也是由于电机存在着较大的质量缺陷（主要是压板的焊点焊接质量较差）。电机长期运行中，在转子的离心力、转子电流发热等因素作用下出现压板焊点开焊、松动、脱落，导致压板甩出，将定子绕组划伤、绝缘破坏，并在损坏最严重处造成定子击穿接地，定绕组多处烧毁；转子压铁在刮擦定子线圈的同时受到定子的反作用力，使转子线棒变形断裂，造成转子接地。

4 维修方案及效果

由于转子、定子线圈多处击穿、放炮，且自2003年以来电机长期高温运行造成的绕组多处绝缘老化、开裂，为了不给以后的生产运行留下安全隐患，分清甲乙双方责任，在调查论证的基础上，公司制定了整机大修方案：定子绕组、转子绕组全部更换，并尽可能地进行适当的扩容、增大负载能力，以降低定子温度；维修方（乙方）对设备的整体性能负全部责任，保证维修出厂电机的所有技术参数、性能指标都能达到行业或国家标准；维修方对维修周期作出承诺，确保按时完工并返厂；具体实施方案和技术保证措施，由维修方以合同附件的形式提出。

由于决策正确、组织有力、措施得当，维修方只用了15 d的时间，就完成了整机大修和测试。电机重新安装调试后，由于进行了适当的扩容（约10%），电机运行电流下降了15 A（约8%），定子温度下降了20 ℃，效果非常理想。

5 经验教训

通过这次事故，使我们深刻认识到：对于高压大型电机，应树立定期保养、定期大修、定期进行预防性测试的观念。预防性测试，包括线圈直流电阻值、绝缘材料交直流电压的耐压值，都非常重要。电动机在运行过程中，其绝缘材料会随着运行周期、工况变化而逐步老化，因此测量各相线圈的直流阻值是否平衡，以便发现线圈匝间、相间有无短路，焊接点、接头部位有无缺陷发热问题。通过这些预防性测试，结合运行状态检测，可以发现电动机本身存在的静态事故隐患，以便将这些易造成重大毁坏性事故的问题消灭在萌芽状态，避免造成更大的经济损失。这项工作非常重要，对于已经运转多年的或运行状况欠佳的设备，每年均应进行。对于技术力量、设备（工具）有限的企业，可与专业维修厂家建立长期合作关系，借助他们的力量搞好高压大型电机的定期保养、维护工作。