陈 新，赵金华

（中国石油吐哈油田分公司，新疆 部善  838202）

 

摘要：吐哈油田采用了两台功率为3.3MW的正压通风式交流高压无刷励磁同步电动机，配套静态励磁装置为WLK—02H型。运行以来，同步电动机转子励磁绕组多次出现故障。本文摘取其中较为典型的一例故障进行分析。

关键词：防爆；同步电动机；励磁绕组；故障处理

中图分类号：TM341  文献标识码：B

 

    吐哈油田采用了两台功率为3.3MW的正压通风式交流高压无刷励磁同步电动机（编号分别是CM203C和CM203D，其配套静态励磁装置为WLK－02H型，本文就较为典型的一例故障进行分析。

    2004年9月，该同步电动机突然发生故障停机，保护继电器SR469上显示为过载保护动作。从负荷历史曲线来看，当时有功负荷并未增加，但在发生故障停机时的瞬间无功负荷增加很大，导致同步电机功率因数滞后0.56。

    根据  Siemens S7 PLC和上位监控机上的负荷历史趋势，故障停机的原因有二：一是励磁系统出现问题（包括静态励磁系统和旋转励磁系统），致使转子励磁电流大大减小。励磁减小后定子电流先减小后增大，从而使电机过载保护动作；二是励磁系统工作正常，电动机本体出现故障，特别是电机转子绕组出现故障的可能性很大。

    首先对静态励磁系统进行了测试。在停机状态下，将励磁系统打到“试验”位置进行调试，通过液晶显示屏可清楚地看到，在调试状态下静态励磁系统工作十分正常，用示波器看输出波形也很正常。随后将励磁调节方式切换到“手动”方式，用“增磁” 和“减磁” 按钮增大和减小励磁电流，励磁系统反应正常，从显示面板也可清楚地看到变化，据此可以推断静态励磁部分没有故障。

    由此断定故障应出在旋转整流和电机本体部分。在励磁装置和同步电机生产厂家的现场配合下，准备工作完成后，启动电机，在经过投励设定延时后，电机无法投励，仍然处在异步运行状态，此时功率因数严重滞后，空载电流很大。由此进一步确认了问题出在电机内部。

    为进一步缩小故障查找范围，对电机进行了开盖检查。首先对旋转整流盘部分进行了一个测试，测试电路如图1所示。

    我们严格按照测试步骤进行了如下测试：（1）打开灭磁电阻与转子绕组接线点，在其中间串接一只 40W/220V的白炽灯泡；（2）断开转子绕组的两个输入端，在其间并接一只     100W/220V的白炽灯泡；（3）打开励磁机电枢绕组的A、B、C三相出线端，从外部接入试验电源；（4）外部试验电源通过三相调压器来控制给定电压；（4）在C相功率模块的可控硅C_g两端并接一只二极管，方向如图1所示。经过认真检查，确认电路连接无误后，进行通电试验。通电后10s左右，灯泡H₂发亮，说明旋转部分能最终投励。断开电源后，接好

示波器，再次通电试验。用示波器测灯泡H_l两端电压波形，开始示波器有波形，经过约10s后波形消失。此试验说明灭磁回路和控制模块能够正常工作。第三次通电试验，用示波器测灯泡H₂两端的电压波形，开始示波器无波形显示，经过10s后波形为三相半控桥式整流波形，波形正常。据此可以断定旋转整流部分工作正常。

    排除了励磁系统故障，最后故障就锁定在电机本体上。随后组织对电机本体进行全面检查，500V摇表测转子绕组对地绝缘，绝缘电阻值大于500MΩ，绝缘良好。后测绕组两端是否导通，用摇表测时，发现转子绕组两端开路。再次用直流电桥检查转子绕组的直流电阻，测量结果为开路，据此可断定转子绕组烧断。经过盘车后将转子绕组旋转了一个角度，仔细检查后找到了一个明显烧黑的地方。

    取下磁极绕组时看到在相邻两绕组焊接处，由于接触部位铜皮较薄，转子在转动过程中磁极松动，使焊接部位发生了疲劳断裂。经过电机厂家重新用铜皮焊接后，经检查测试定子、转子绝缘和直流电阻正常。

    准备就绪后，现场启动电机，投励过程及其它一切正常。电机空载运行2h后停机检查一切正常。重新开机后带负荷运转，无任何异常情况出现。

    因此，大型同步电动机在日常运行过程中应注意两方面：一是励磁系统的监控和检查，二是电机定子和转子的检查。特别是在停厂大检修时，一定要开盖详细检查，并做好紧固工作，以免松动造成不必要的事故。