高压电动机定子绕组端部绝缘绑扎技术改进

盖永波　逯华磊

摘 要：随着电站单机容量的不断提升，配套的电动给水泵电机容量也在相应提升。在机组低负荷期间，一些电站将电动给水泵电机停用，又在升负荷时启动，以此作为节能降耗的一项重要举措来实施，这就给大型电动给水泵电机定子端部的固定提出了更加苛刻的要求。重点阐述了大容量电泵电机定子端部绑扎技术的改进和实际效果，以期为大容量高压电动机适应频繁启停工况提供可靠的保证。

关键词：电动给水泵电机；定子端部绑扎；绑扎技术；降耗方式

中图分类号：TM305.1 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.08.091

在三相交流异步电动机的定子绕组运行时，会受到交变电磁力的作用。由于相邻绕组之间产生的电磁力与流过电流的乘积成正比，所以，在电机正常启动或遇到异常情况，比如短路、堵转的过程中，端部绕组除了会受到机械振动外，还会受到非常大的电磁力作用，例如绑扎不牢，端部绕组会变形位移，严重时还会出现绝缘磨损的情况，进而引发电机烧损事故。因为大容量（10 000 kW及以上）高压电机的启动电流大，启动时受到的电磁力更大，而且在机组低负荷期间，一些电站将大容量的高压电机停用，在升负荷时启动，以此作为节能降耗的一项重要举措来实施，所以，这就对定子绕组端部固定提出了更高的要求，并且设计和制作难度也越来越大。

一般情况下，高压电机定子绕组端部的固定方法是：端部在切向上是固定在相邻绕组线棒间侧面间隙中的，所以，要选择厚度与间隙大小相近的涤玻绳绑紧；对于上、下层绕组端部之间产生的径向电磁力，将绕组的端部用绑扎绳扎紧，并牢固地绑在绕组端部径向外侧的端部绑环上，由绑环和绑扎绳承受多产生的电磁力。

1 电泵电机定子端部绑扎存在的问题

近年来，国内某电机厂制造的同类型大容量电动给水泵电机（10 000 kW以上，10 kV）发生过多台次启动时电机烧损的情况。根据兄弟单位出现的问题，我公司利用机组检修机会，对在装的6台相同类型电机解体检查，发现所有电机绕组端部均有缺陷——端部线圈绑环松动；极间连接线与端部固定支架存在摩擦，出现黄粉；个别电机线圈引出线处绑扎松动，绕组端部R角处的绑绳松动，如图1、图2所示。

图1 电泵电机出线侧端部存在的缺陷 图2 电机端部绑绳松动

1.1 端部绑绳松动的原因

目前，高压电机定子多采用VPI整浸工艺，其绝缘结构是粉云母带包扎线圈，线圈端部用涤玻绳绑扎，线圈与端部绑环用绳施力绑扎时，未收紧或绑后浸漆不透，使得绑绳与线圈黏合力小。同时，二者接触的部分不同程度地出现了绝缘损伤，进而降低了其绝缘性能。当线圈按工艺要求加热嵌线时，使靠近鼻端线圈端部的绝缘软化。这样，便使得绝缘受到了损害，进而影响其使用寿命。

由于端部绝缘受到端部绑环压陷后，与支架圆弧面形成了吻合接触，当绕组端部受到交变电磁力或轴向力的作用时，绑线会向直径小处位移，很快就会导致该处绝缘磨损。这种绝缘结构线圈端部的磨损主要是由绑扎松动引起的。同时，由于大型高速电机节距较大，极间距离也大，所以，定子绕组普遍存在端部尺寸长、喇叭口较大等特点，这时，就需要增加几道绑绳。

1.2 电机端部绑扎存在的问题

电机端部绑扎存在的问题有以下2点：①端部绑绳较细，并且该绑扎方法不能发挥应有的作用；②大容量的电机只绑扎了2道，在绕组出槽口处没有对其有效加固。端部绑扎存在的问题如图3所示。

2 改进方案及实施

图3 端部绑扎存在的问题 图4 端部绑环处的改进

图5 极间连线处的改进 图6 极间连线与支架处增加适型材料

针对上述电机存在的问题，可采取以下的改进措施：①在线圈端部绑环绝缘上平包1层厚4 mm的适应材料（羊毛毡），以起到与线圈间衬垫的作用。因为羊毛毡比较软，并且有一定的压缩量，所以，能使嵌线绑扎的线圈绝缘不再被端部绑环压陷。同时，这样做也增加了绑扎处的接触面积，从而保证了线圈与端部绑环紧密接触。当绕组含漆固化后，有利于端部在径向和切向的固定，如图4所示。②为了彻底消除端部极间连线绑绳存在的隐患，断开了所有极间连线的焊接点，重新装配连接线，采用了“搭焊”的工艺。在焊接时，采用焊料为 25%以上的银焊条，焊完后打磨尖刺部分，打磨合格后才能进行粉云母带包扎，且不少于 10 层，外包1层0.1 mm玻璃丝带。在连接线之间，采用绝缘垫块可以保证相互间位置的固定。因此，在连接线与固定支架间垫适应的材料（羊毛毡），再与支架一起绑扎固定，如图5、图6所示。③将原Φ5的涤玻绳更改为Φ10的涤玻绳，以增加其强度，并将原来的缠绕式绑扎方法改为绑绳扎紧、打结的方法，锁住头和尾，防止绑绳整圆松散。最后，在线圈出槽口和绕组近顶端位置各增加一道绑绳，并在顶端各线圈间隙内填加羊毛毡，浸漆后形成一个整体，以增加线圈的强度，防止振动和受电磁力变形，如图7、图8所示。

图7 端部需增加的绑绳 图8 端部绑绳绑扎方法改进

3 改进后的优点和效果

在端部绑环与线圈、极间连线与支架处均增加了4 mm的羊毛毡，这些适型材料除了可以有效防止主绝缘被磨损，还增加了其强度。

将原Φ5的涤玻绳更改为Φ10的涤玻绳，改进了绑绳的绑扎方法，并在端部出槽口和绕组近顶端位置分别增加了一道绑绳。改进后，增强了端部的整体刚度，使端部成为一个整体，进而有效防止电动力对绕组造成的损坏。

4 总结

在端部绑扎改进后，公司开始执行新的降耗方式，即根据机组负荷执行电泵启停的节能降耗方式。因为电机频繁启动，所以，要在2年后再次检查电机端部的绑扎情况。在检查过程中，并没有发现因定子绕组端部绑扎和固定不牢而产生的质量问题。事实证明，端部绑扎技术改进后，彻底消除了原来绑扎方法存在的隐患，且现在使用的方法得当，效果明显。同时，在保障重要辅机的安全运行时，这种方法也为机组的长周期、稳定运行提供了可靠的保证。

参考文献

[1]方日杰.电机制造工艺学[M].北京：机械工业出版社，1993.

[2]陈世坤.电机设计[M].北京：机械工业出版社，2000.

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作者简介：盖永波（1973—），男，1993年毕业于长春电力学校，工程师，主要从事电气设备检修方面的工作。逯华磊（1983—），男，2006年毕业于华北电力大学，工程师，主要从事电气设备检修方面的工作。

〔编辑：白洁〕