电动机绕组匝间故障的原因及处理

[摘 要] 电动机绕组匝间故障形成的主要原因有：绕组本身的线材质量不高、加工工艺性缺陷和各种过电压冲击损伤。分析了其危害，并介绍了匝间故障的诊断和处理方法，还重点通过对低压散嵌绕组和高压成型绕组匝间故障的处理实例提出了增强匝间绝缘的方法

[关键词] 电动机 绕组 匝间 故障 处理

随着经济建设的不断发展，各行各业对电动机的需求量日益增长。作为主要的动力机械，要保证其安全、可靠、经济地运行，必须进一步提高电动机的修理质量。电动机的故障一般可分为电气故障和机械故障两种，其中绕组匝间故障是电动机本身的一种较为常见的电气故障。

1 匝间故障的原因及危害

(1)电动机绕组的匝间接触面积与绕组的匝长基本相同。匝间绝缘往往是电磁线本身的绝缘或很薄的附加匝间绝缘，如薄膜或云母垫条等。匝间绝缘的介电强度远不如对地绝缘。此外，匝间绝缘在绕线、嵌线、拉形、复形、烘压等工序中都可能受到损伤。

(2)电动机在运行中绕组绝缘承受工频电压、瞬时过电压、操作过电压和雷电过电压。这些电压同时作用于对地绝缘和匝间绝缘上。

额定匝间工[频电压仅几十伏，对匝间绝缘损伤少。损伤匝间绝缘的主要因素是各种过电压。过电压是一种非周期性的瞬态电压，称为冲击过电压，其峰值可高达额定电压的数十倍，波前时间可短至0.1 us。在幅值升降的同时以一定速度进入到电机绕组。如果在波前时间内波前部分全部进入线圈第1匝内，则匝间绝缘承受到峰值电压，如果进入第1～2匝内，则减为一半。一般认为在高压电机中，由于导线排列整齐，冲击波的幅值均匀分布在绕组的第1只线圈各匝之间，匝间绝缘承受的冲击电压为幅值除以第1只线圈的匝数。在散嵌绕组中具有随机性。从第2只线圈开始，分布电容衰减的作用使幅值下降。因此，匝间绝缘是电机绝缘结构中的薄弱环节。现场运行实践也证明，匝间绝缘的故障率最高。

(3)匝间故障的短路匝在电动机内部，在交变磁场的作用下，产生感应电动势，短路匝自成回路，感应电动势就在这个电阻很小的闭合回路中产生很大的电流。该电流高达额定电流的若干倍，使短路匝的温度比其他匝高，时间一长，绝缘材料便老化、焦脆脱落，由匝间绝缘损坏开始，最终可能导致相间或对地绝缘的击穿，最终烧坏电动机。所以，要延长电动机的运行寿命，提高匝间绝缘的优良机电强度和工艺性能很有必要。

2 匝间故障的诊断

可使用RZJ型匝间耐压测试仪来进行电动机绕组匝间故障的诊断。

原理：以检测被试品的阻抗对称平衡情况为基本原理，用冲击波比较法，以高压脉冲对电动机进行等效过电压的无损伤模拟试验。利用测试仪本身的显示器观察波形和对比分析，可直观、迅速、正确地测定绕组匝间耐压及各种故障。

绕组匝间绝缘如有缺陷，在一定的冲击波电压下将被击穿，而形成匝间短路。匝间绝缘击穿时，有时会伴有放电火花和放电声，试验波形显示放电毛刺和跳动，波形不重合。

3 匝间故障的处理

(1)对低压散嵌绕组，在绕线和嵌线过程中，要仔细检查线材质量，观察漆膜绝缘层色泽是否均匀，有无划磨伤、气泡等。如有要用薄膜或透明胶带包垫好。在现场，一台DSB－75A型电动机，额定电压为660V/1.14kV，额定电流为82A/47.3A，接法/Y.48槽4极，4路，每把匝数2l，匝间电压7.85V。这台电机在绕组浸漆前白坯用匝间耐压测试仪做匝间试验，电压在升到2kV左右时，有一相波形不重合。把这相联线打开，分4个极相组，电压可降到lkV左右。每两组逐一比较，发现有一组线波形不重合，端部有轻微放电声。用划线板划拨导线，改动一下匝间排列顺序或塞进绝缘纸，波形跳动，说明此处是故障点、仔细检查时发现导线有两处漆膜脱落相碰，用薄膜包上，联好线再做匝间试验，波形重合，放电声消失，试验合格。有时匝线材质量不高，在绕线、嵌线过程中操作不当，都会在绕组匝问试验中暴露出故障来。如果在槽内和端部按上述方法找不出故障点或不好处理，可把有故障的线把起出槽子，更换导线或重新排绕一遍，再嵌进去，避开匝间薄弱点，使绕组匝间耐压达到标准要求。

(2)对高压成型绕组，在线把绕制前及加工过程中要仔细检查线材的绝缘层，有损伤或包绕不匀的用云母或薄膜隔垫；线把在绕包主绝缘之前和热模压之后都要做单把匝间试验，预防绕组嵌线之后做整体试验时才发现匝问不好，给处理带来不便，增加人力和材料的浪费，影响用户正常生产。对成型线把旧线复用的，在剥去原云母主绝缘时要注意不要划割伤导线和匝间绝缘层。原匝问有云母垫条的要保留，松散的线把在整形后可浸一遍绝缘漆，加强匝间绝缘，粘牢并填充线匝间隙，使匝间互相黏合成一个紧密实体，防止内部空气游离，减少匝间绝缘击穿故障。

(3)对安装在重要的生产场所，环境特殊，容量大，启动、制动及正反转频繁的高压电动机，为防止各种过电压对电机匝间绝缘的破坏，其定子绕组的电磁线匝问绝缘的耐热等级应比正常工作方式高。可在线把加工时增加第l～2匝间绝缘厚度，或在相端首把中增加匝间绝缘厚度，以提高匝间绝缘强度。现场可用环氧粉云母带绕包或加垫云母垫条的方法处理。一台北京重型电机厂生产的YKl600－2型电机，容量1600kW，电压6kV，电流177A，48槽，2极，匝数5匝，匝间电压43.3V，安装在煤矿井下水泵房作泵用电机。这台电机匝间电压偏高，使用条件特殊，在大修重绕线把时边绕边加包一层粉云母带，加强线把的匝间绝缘。实践证明，经过这样处理后，电机匝问故障基本消除，延长了使用寿命，减少了设备购置、维修费用，保证了煤矿的正常生产。