（1.华电国际邹县发电有限公司 山东邹城 273522）
摘 要：本文阐述了邹县电厂#8炉六台磨煤机电机转子鼠笼条断裂的原因，对其断裂原因进行分析，并提出相应处理方法及预防措施。为其他同类电机断条故障处理提供借鉴及参考。
关键词：磨煤机电机转子； 鼠笼条； 断裂原因； 处理方法
引言
高压电机是火力发电厂大量应用的动力设备，它们的安全稳定直接决定着发电机组的可靠运行。而电机转子鼠笼条断裂是高压电机经常发生的主要缺陷及故障之一。占转子故障率的60％，这是高压笼型电机故障的突出特点。邹县电厂#8炉磨煤机电机，电机型号：YTM710-6-4，电压10kV，电流125A，功率1700kW，湘潭电机厂生产。#8炉磨煤机电机在自2008年投产以来，已连续运行六年多时间，在2013年12月，#8炉磨煤机电机解体大修中，发现磨煤机电机转子均存在鼠笼条多处断裂现象，断裂点发生在电机转子鼠笼条与端环连接部位, 鼠笼条与端环焊点多处绝缘漆脱落，断条部位呈现均匀分布态势。
1 高压异步电机鼠笼断条的基本特点
（1） 电机断条，尤其是重载下的启动频繁、起动时间长，使笼条受大电流冲击、过热和交变应力的作用，产生疲劳断裂。通常断笼普遍发生在双笼中的外笼，约占断条总算的90%以上，又多在起动过程中断裂，转子槽内松动的笼条容易发生断裂，且发生断条的部位大都在短路环附近的端部。内笼条断裂情况数量不到10%。
(2) 笼条和端环的截面积偏小，电流密度偏大，尤其是起动时由于趋肤效应作用电流密度更大，发热严重引起故障。
（3）电机圆形鼠笼条断条的几率高于矩形笼条断条的几率，约占断条总数的70%以上。
（4）电机外笼条断裂时，笼条在槽内松动、间隙大，没有固定紧，断条电机转子槽内的铁芯多有局部过热变色烧损现象，开焊处的端环孔周围也有过热变色及电弧烧伤痕迹。
在起动过程中受热应力、电磁力、离心力以及焊接残余应力的作用，疲劳断裂和开焊。
（5）笼条断口多发生在与端环的焊口里侧部位，槽内断条数量很少，笼条开焊多发生在笼条与端环的焊接部位。笼条槽内断口处有明显电弧烧伤痕迹，断口两断面吻合严密，呈脆性疲劳性断裂。开焊后笼条在离心力作用下，向外侧甩出会刮伤定子铁芯及线圈，造成定子线圈短路。
（6）鼠笼条断数不多时，在电机起动过程中，可以从定子出风口或定转子间隙看到其冒出电焊状火花，当断笼条数较多时，电动机起动时间明显延长，电流不稳定，电流表来回摆动，并伴有异音，有明显的、不规律的嗡嗡声，电动机振动加剧，以至损坏轴承、基础振松、电机扫膛，断条在转子离心的作用下发生弯曲，损坏定子绝缘及铁芯，造成定子短路故障。
2 磨煤机电机鼠笼断条的原因。
（1）磨煤机电机启动比较频繁，且起动转矩比较大，启动时温升较大，鼠笼条在起动过程中不仅受到电磁力、离心力的作用，还受到难以计算和预测的热应力的影响，使笼条受到交变的应力，反复弯曲变形，疲劳损伤达到一定程度，会造成端环开焊、笼条断裂。
（2）磨煤机电机起动时，电流由零上升到持续最大值的这段时间内，端环短路电流迅速达到最大，并发热膨胀，这必然会产生径向位移和变形，根据发热Ｑ＝ＫＩ2Ｒt原理和电流的集肤效应作用，起动时间愈长，起动电流愈大，笼条弯曲变形愈厉害。
（3）磨煤机电机在转子结构方面原因，鼠笼条伸出铁芯较长，启动时发生高频振动，经过长周期的运行后，导致鼠笼条金属疲劳而发生断裂。
（4）制造工艺产生的应力，由于焊接质量不一致，国产电机转子鼠笼条的焊接多采用手工焊接，焊接温度难以准确掌握，引起笼条热膨胀有差异，造成笼条之间产生的较大温差。当电流的相位不同，传递给端环的振动力会使端环产生扭曲，受力最大的部位是鼠笼条的焊接处，而此处正是鼠笼结构最薄弱点。
（5）热应力传导性能，会使各鼠笼条间产生不均匀的温升，因而各笼条之间将产生不同的轴向位移而使笼条产生轴向的应力。特别是在电动机刚启动的瞬间，振动幅值达到最大值，是电机正常运行时5倍多，随着转速的升高和启动电流的增加而增大。由于各应力作用点大都集中于笼条与端环的焊口附近，这样各种应力的破坏作用，从而使端环产生相当大的热变形。
（6）磨煤机负载变化使鼠笼条产生径向交变应力，由于笼条在槽内有一定的间隙。这样使笼条与端环的连接部位受到很大的径向弯曲应力，尤其当电动机的转动力矩在共振区附近时，其应力会更大。
（7）连续二次以上启动鼠笼电机，转子笼条和端环的温度能达到200—300℃的温度，若第一次启动后，应相隔2h后，才能进行第二次启动。尤其是当转子处于堵转情况下，其转子笼条与端环连接处温度更高，笼条随着温度升高，机械强度也会降低得更严重，造成焊接处开焊和断条。
（8）鼠笼型电机断条后很少时，对电机的正常运行影响很小，没有明显特征而难以被发现，只有很有经验的人员，才能从电机轻微断条异常声音判断出来，但是一旦发现时，电机已经出现振动、噪声增大、转速下降、冒火等异常现象，此时断条已经是很严重了。笼条断条后，断条中仍有电流经转子两侧铁心，进入相邻的笼条中，这既增加了相邻笼条的负担，加速相邻笼条的断裂，又会烧坏转子铁芯，断条会在离心力作用下甩出槽口，刮伤定子线圈或铁芯，造成定子接地短路，使电机损坏。
3 电机鼠笼条断裂处理的方法
（1）拆除电机转子端环，将所有鼠笼条抽出。如果铜条断条或裂纹在槽内，首先用铣床铣去端环上对应孔洞内的焊接部位，用与槽型匹配的钢杆顶出断裂的导条，仔细吹扫铁芯槽，检查槽内清洁无杂物。再以重新定制的铜条，尺寸略大一点，打入转子槽内。
（2）笼条与端环焊接，钎焊前彻底清理焊接部位，打好45°坡口，涂上溶剂进行施焊。为了减少内应力和保证强度，要低温钎焊，且均匀加热，当温度达到800℃时，用45%银钎料银焊条焊接，以减少接触电阻；将银焊条触及接头处，让钎料溶化并逐渐填满间隙，焊接4～5 个接头后，旋转180°后，再焊接另一面的接头，要交叉进行焊接，以减少焊接后的残余应力。钎焊后，当端环冷却到180℃时，用10％的柠檬酸水溶液洗刷，并用压缩空气吹干。
（3） 每个笼条间应全部加装垫块。在短路环笼条间放置适型材料及环氧树脂垫块，环氧树脂垫块用0.3*10聚酯纤维网状无纬带缠绕固定。将转子安放在绑扎机上，通过拉紧装置将无纬玻璃丝带拉至转子，调整好合适的拉力及转速，然后进行缠绕绑扎，绑扎厚度不得超过转子铁心外圆。无纬玻璃丝带浸漆烘干固化后，用小榔头敲打可发出清脆的金属声为合格。用锉刀锉平箍环。
（4）在短路环笼条间放置适型材料及环氧树脂垫块，防止垫块在运行中甩出，同时确保外圆低于铁芯外圆。
（5）对于鼠笼条在铁芯槽内松动的转子，制作比原铜条尺寸略大的铜条来打进槽孔，槽孔和铜条应夹紧不能松动、翘起。
（6）对转子进行真空浸漆2遍，并烘干。
（7）对转子进行动平衡校验。转子进行校直，同心度检查。转子断条处理后，转轴及铁芯本体跳动值小于0.03mm。检查转子铁芯、端环、笼条、平衡块等部件正常完好。
4 防止电机鼠笼条断条的措施
（1）磨煤机电机大修时，对电机进行解体检查，检查是否有鼠笼条存在断条情况。
（2）采用先进的技术监测手段，定期对电机的健康状态进行在线监测，发现问题及早处理，防止电机故障的扩大，影响机组的安全稳定运行。
（3）尽量采取措施，缩短起动时间，特别是在热态下减少起动次数，这对防止发生鼠笼断条故障是十分有效的。
（4）避免电机超载、频繁、短时间开启，改善电动机运行工况，制定合适的运行方式，保证电机的安全运行。
5 结束语
加强运行人员及检修人员的责任心，提高对电机运行维护与检修质量，使电机经常保持良好的运行状况，做好电机的定期检查和维护工作，及时判断故障原因，进行相应处理，防止故障扩大，延长电机使用寿命，保证设备安全运行。
作者简介：
王玉炯（1967—），男，山东邹城人，华电国际邹县发电有限公司，高级技师；
刘 熹（1986—），男，山东邹城人，华电国际邹县发电有限公司，助理工程师。
论文作者:王玉炯,刘熹
论文发表刊物:《电力设备》2016年第5期
论文发表时间:2016/6/15
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