燒結(jié)廠主抽高壓電機因啟動困難而造成的電機繞組故障一直困擾著很多鋼鐵企業(yè)，許多鋼廠采用變頻、軟起動器、液阻柜等方式來拖動主抽高壓電機，平穩(wěn)完成啟動過程。

大型同步電機配合高壓變頻器的拖動方案是新建燒結(jié)廠的主流設(shè)備選型方案，其具有輸出力矩曲線平滑，啟動電流小、啟動過程平穩(wěn)等優(yōu)點。但對很多老鋼廠來說液阻柜配合繞線式轉(zhuǎn)子高壓異步電動機依然是主要的生產(chǎn)設(shè)備。

由于燒結(jié)主抽風機功率大、風機轉(zhuǎn)子重量重、轉(zhuǎn)動慣量大等特點，即使高壓電機采取液阻柜降壓啟動的方式啟動，也會帶來不小的啟動電流及沖擊，在啟動過程中往往發(fā)生滑環(huán)打火、線圈絕緣擊穿對地、相間短路等故障。

事故簡介

1月3日18：20燒結(jié)廠集控室接到3號車間停產(chǎn)的通知，待3號主抽、冷卻風機全部停下來后電氣作業(yè)人員照例對3號主抽、冷卻高壓電機進行絕緣檢測及維護保養(yǎng)工作。經(jīng)測試3號車間A線主抽高壓電機轉(zhuǎn)子對地絕緣為0.1 MΩ，遂對3號車間A線主抽高壓電機轉(zhuǎn)子引出線接線柱、滑環(huán)及刷握進行吹灰除塵，酒精擦拭處理。

維保工作結(jié)束后對電機轉(zhuǎn)子對地絕緣進行再次測量，測量結(jié)果為500 MΩ。21：30接生產(chǎn)調(diào)度通知開機生產(chǎn)，3號車間A線主抽高壓電機在啟動過程中突發(fā)“嘭”的一聲巨響，并冒出濃煙，高壓電機“放炮”。

電氣人員打開后端蓋后發(fā)現(xiàn)電機滑環(huán)嚴重燒蝕已不能繼續(xù)使用（如圖2-1、2-2示）。分廠主管立即組織人員更換高壓電機，至1月4日8：30搶修工作結(jié)束，本次故障造成誤時共計660分鐘。

圖2-1 故障電機

圖2-2 滑環(huán)表面燒蝕

原因分析

上述案例，只是我公司眾多YRKK560-4型電機故障中的一例，據(jù)統(tǒng)計燒結(jié)廠自03年以來主抽高壓電機每年發(fā)生故障2-3起，直接、間接經(jīng)濟損失數(shù)十萬元。此設(shè)備居高不下的故障率給我公司生產(chǎn)管理部門及設(shè)備管理部門帶來較大壓力。通過我們深入的調(diào)研與分析，對比其他型號高壓電機，總結(jié)過去的經(jīng)驗，分析此類型高壓電機高發(fā)故障的原因如下：

1 滑環(huán)絕緣套管破裂

通過對該故障電機進行解體，我們發(fā)現(xiàn)該電機滑環(huán)多個絕緣套管存在破裂現(xiàn)象，且裂口中夾雜大量導電性粉塵。因套管直接接觸三相滑環(huán)，破裂且夾雜碳粉的套管絕緣性能大大下 降，電機啟動瞬間轉(zhuǎn)子相間產(chǎn)生的高電壓擊穿滑環(huán)相間的絕緣，直接導致短路放炮故障。

圖3-1 滑環(huán)絕緣套管破裂

2 碳刷磨損快，碳粉多

該電機所選用牌號為J204的金屬石墨電刷，查閱電刷手冊可知該型號電刷額定電流密度較大，但允許圓周速度僅為20m/s，用在此電機上后碳刷磨損較快，產(chǎn)生的大量碳粉積聚在滑環(huán)室內(nèi)部、附著在滑環(huán)相間絕緣體上，這是造成電機絕緣下降的主要原因。

3 滑環(huán)相間間距較小

與其他電機廠同型號電機相比該電機滑環(huán)相與相之間的距離過小，安裝刷握后僅有一公分左右的間距，一旦電刷與滑環(huán)間產(chǎn)生火花，極易通過電弧誘發(fā)相間短路。

4 滑環(huán)燒蝕

該型號電機使用的滑環(huán)材質(zhì)為普碳鋼，自03年使用至今未進行過滑環(huán)保養(yǎng)及更換，在漫長的使用過程中碳刷對滑環(huán)的機械磨損及電氣磨損均會造成滑環(huán)表面凹凸不平、磨損不均引起電刷彈跳較大，接觸不勻，從而在電機啟動瞬間受大電流的影響產(chǎn)生火花，嚴重時打火致使滑環(huán)表面燒蝕。

5 帶電體空間距離過近

滑環(huán)室底板可導電部分距滑環(huán)空間距離過近，當電機產(chǎn)生電弧火花時飛弧容易在此位置形成對地短路放炮現(xiàn)象，嚴重時引起轉(zhuǎn)子繞組損壞。

6 維護工具及方法不正確

通過深入跟蹤，對分廠高壓電機的維保工作進行現(xiàn)場調(diào)研，發(fā)現(xiàn)除塵清理工作存在以下幾個問題：①除塵所使用的主要工具為吹風機，風量大，但風壓較低，除塵效果不好；②吹風機風管較粗大，諸多細節(jié)及角落、狹窄之處根本無法清理；③使用紗頭廢料進行重點絕緣部位的擦拭工作，不但擦不干凈還會掉落線頭，既無法徹底除塵，又不符合精細化維護的要求。

總之，目前原有的維護工作工具不恰當，方法不正確，標準不達標。

整改方案

1 對電機進行技術(shù)改造

1.1 加大滑環(huán)相與相之間的空間距離，由改造前的35mm加大至改造后的87mm，使得空間距離及爬電距離都得到明顯加大，電機在運行過程中難以在滑環(huán)部位形成相間短路。

圖4-1 滑環(huán)改造前

圖4-2 滑環(huán)改造后

1.2 將滑環(huán)及刷握材質(zhì)更換為銅質(zhì)滑環(huán)、銅質(zhì)刷握，提高電流的通過性，以減少碳刷與滑環(huán)之間的發(fā)熱；

1.3 在轉(zhuǎn)子軸上重新制作滑環(huán)室排風風葉，以此增加滑環(huán)室空氣流動性能將磨損的碳粉及時吹出

1.4 割除滑環(huán)室底部的鐵板，并制作除塵風道。一方面加大了電機滑環(huán)帶電體與底板之間的空間距離，另一方面通過風道將積聚的碳粉排出。

1.5 將原J204電刷更換為美爾森LFC554軟石墨電刷，如表4-1示，LFC554碳刷允許電流密度為13A/cm2與原型號相差不大，允許速度提升至90m/s以減少碳刷的磨損形成的碳粉，并增長碳刷使用周期。

表4-1 碳刷性能參數(shù)

2 制定合理的高壓電機維護技術(shù)要求

• 2.1 改用0.4MPa的壓縮空氣配套自制風嘴進行滑環(huán)清灰，且時長不低于10分鐘；
• 2.2 用耐壓25Kv的電器專用清洗劑清洗劑對滑環(huán)各部位噴吹清洗，以風干后用手摸無黑色沾染物為合格標準；
• 2.3 改用無塵布蘸無水乙醇對關(guān)鍵絕緣部位進行擦拭。

3 落實高壓電機管理規(guī)定

• 3.1 縮短點檢周期為二小時巡檢一次，要求電工認真執(zhí)行；
• 3.2點檢項目除了原有振動、溫度等項目外，增加滑環(huán)溫度檢測項目，確?；h(huán)溫度不超80℃；
• 3.3 一旦電機滑環(huán)出現(xiàn)火花現(xiàn)象，則建議提前進行非計劃檢修，將設(shè)備故障控制在最小范圍之內(nèi)；
• 3.4燒結(jié)廠實行區(qū)域責任制，明確每臺高壓電機的責任人，按考核細則獎勵、考核到個人。

結(jié)論

通過對我公司燒結(jié)廠一臺主抽高壓電動機滑環(huán)打火故障的介紹，引發(fā)了我們對于該類型電機故障的探索及其對策的研究。在現(xiàn)場調(diào)研后發(fā)現(xiàn)原有高壓電動機滑環(huán)的檢查、維護及管理工作存在一定的疏漏和缺陷。通過本次技術(shù)上的改造及管理上的改進，使得該型號電機故障得到有效控制，自改造結(jié)束至今未再發(fā)生過高壓電機滑環(huán)打火故障，本次攻關(guān)工作取得圓滿成功。

本文編自《電氣技術(shù)》，標題為“燒結(jié)主抽高壓電機故障的探索及對策”，作者為羅偉、管麗娜。