林绍斌，吴文轩，罗镇城，王一凡，张水龙

（中核国电漳州能源有限公司，福建漳州 363000）

0 引言

对于高压电机设备而言，由于工作电压等级高，对设备的各个部件绝缘要求很高，若某部件出现绝缘薄弱点，可能导致绝缘击穿，电机烧毁不可用[1]。核电站高压电机由于长期运行，绝缘性能可能随着运行时间的增长而降低，且不同地理位置和区域电机对绝缘的要求存在差异，在考虑高压电机的的绝缘水平时，必须要考虑其工作环境，对于工作环境较潮湿，电机启动较频繁的，对绝缘要求将更高。某核电站高压电机在工作过程中已经发生绝缘击穿问题。为了保护设备和用电安全，有必要采取有效措施来避免高压电机发生绝缘击穿故障。

1 某核电站高压电机运行状态

某核电站的6.6 kV 电机自运行以来，电机运行正常，无频繁启动记录。

2 高压电机烧毁分析

2.1 事件简述

2020 年，电机上游母线报零序电压高高报警，差动保护、过流速断保护动作，电机电源开关跳闸。

时间顺序：

（1）报系统零序电压高、高高报警，C 相相电压下降，A、B 相相电压升高，判断C 相发生单相接地。

（2）C 相单相接地引发BC 相间短路接地。

（3）B、C 相间短路接地持续71.8 ms，B 相一次电流达13 317.3 A，电机过流速断保护动作，差动保护同步动作，电机电源开关跳闸。

电机故障前后参数见表1，故障部位见图1。

表1 电机故障前后参数

图1 故障部位

定子故障点位置上有二槽线圈已烧融，二槽的面线为C相，二槽的底线分别为B 相和另一C 相；定子铁芯从引出线端起轴向方向8 档铁芯完好，中间7 档有不同程度烧损，轴向方向共有21 档（以通风槽间隔铁芯为一档），烧毁槽部位长250 mm、宽120 mm、深110 mm。

如图2 所示，烧毁部位主要是两个槽，槽分为上下两层，上层为C 相极相组（每相由4 个极相组组成），其中一个槽的下层为B 相极相组，另一个槽下层为C 相极相组。

图2 故障部位简图

2.2 电气试验

脱开故障极相组，剩余正常极相组：U（A）-4；V（B）-3；W（C）-2，对剩余正常极相组进行电气相关试验（表2）。

表2 电气试验结果

B 相匝间有2 个极相组匝间试验波形重合，试验合格，有一组极相组波形不重合，判断该组有线圈存在匝间短路故障（图3）。

图3 B 相一极组波形异常

2.3 原因分析

这次电机的故障分析认为是由于B 相定子线圈先发生匝间短路，发热量增大，随着电机继续运行，故障进一步扩大，引起相间短路，最终导致相间短路接地故障，电机烧毁。

电机制造完成后，电机绕组的绝缘水平主要依靠电机的制造质量以及日常的维护、监测项目。对于高压电机而言，及时掌握电机的绝缘老化程度极为重要，而某些核电站高压电机分为解体维护和日常维护，日常维护主要是通过绝缘电阻和直流电阻来衡量电机绝缘情况，但无法发现潜在的绝缘缺陷；解体大修有耐压试验等内容，但是高压电机解体周期一般都长达数年，无法及时发现电机绝缘缺陷。

3 电机改进措施及效果验证

3.1 对厂家制造电机关键点进行见证

对电机设备绝缘效果产生重要影响的因素主要有两个，分别为制造质量和维护质量。实践表明，通过优化试验内容、增加试验项目、增加关键点见证等措施能够及时发现电机设备潜在的绝缘缺陷，有效保障电机的安全稳定运行。

综合上述的分析并结合具体情况，鉴于高压电机厂供货电机在同行电厂的使用情况、质量普遍一般，建议对高压电机厂供货的高压电机、对制造关键点（下线、浸漆、耐压试验等）安排人员到厂家进行监督（通过质量计划选点的方式），发现偏差及时提出、督促纠正，确保电机制造质量。

3.2 对电机优化试验内容

对高压电机进行定期的局放试验、介损试验、紫外线放电检查和匝间冲击耐压试验。

介质损耗试验：通过测量介质损耗因数来判断设备绝缘性能的试验。

局放试验：缘介质在高电场强度作用下，发生在电极之间未贯穿的绝缘缺陷，发现设备结构和制造工艺的缺陷、绝缘材料老化情况。

匝间冲击耐压试验：电力设备在运行中，绝缘长期受着电场、温度和机械振动的作用会逐渐发生劣化，通过耐压试验能够鉴定电机绕组绝缘强度。

紫外线放电检查：局部放电都伴随紫外线，通过紫外线成像可以检测到外部放电现象和放电位置。

新增4 项试验项目旨在通过试验检查电机绕组的绝缘性能，及时发现电机绝缘缺陷[2]。

3.3 新增试验效果验证

解体与故障电机同型号同位置的另外2 台电机并进行相关试验，发现电机V 相绕组端部绝缘层表面破损、轴承座绝缘层损伤、电机引出线电缆损伤、电机绕组端部有电晕痕迹和电机定子槽楔松动等问题（图4）。

图4 电机V 相绕组端部绝缘损伤

2 台电机存在的这些问题，若按照以前的维修内容，根本无法发现这些潜在的绝缘问题，且这几台电机离下一次解体检修还有好几年，随着机组运行可能导致绝缘潜在故障进一步扩大，影响电机安全稳定运行，高压电机又是核电站的重要设备，影响核电站稳定运行。故采用新增的4 个试验项目，可以有效检验电机的绝缘水平，提早发现潜在的绝缘缺陷，并及时消除，从而保证电机安全稳定运行。

4 结束语

通常而言，核电站均建在比较偏僻的区域，临近海边，受海水影响，空气湿度盐度较高，对电机绝缘要求更高。恶劣的工作环境可能导致电机设备更容易遭受环境的影响，继而引发绝缘降低等问题，严重威胁电机的正常稳定运行。实践表明，通过优化试验内容、增加试验项目、增加关键点见证等措施能够及时发现电机设备潜在的绝缘缺陷，有效保障电机的安全稳定运行。