关键词：高压电动机转子断条故障分析应对措施
0引言
全国大型火力发电厂厂用高压电动机故障中转子断条及由此引起的电机烧毁事故占电机故障的80%，经济损失也最大，不仅严重影响了电厂的安全生产，也给国家造成重大经济损失。因此解决高压异步鼠笼断条问题是大型火电厂长期存在的主要生产问题之一。
1转子断条原因分析
电机转子频繁发生断条，是转子受各种应力作用且应力超过了笼条所能承受的极限或是交变应力的长期作用使笼条发生疲劳的结果。主要有以下几方面的原因：
1.1制造工艺产生的应力和启动时交变应力笼条之间产生的较大温差是焊接质量不稳定造成的，由于焊接质量不良，引起笼条热膨胀有差异；另外笼条在启动过程中具有集流效应，使笼条电流大都集中在槽口，引起笼条上下之间有很大的电流密度差，端环中强大的启动电流使之发热产生径向位移，笼条产生背离转子中心的弯曲应力。由于笼条铁蕊冲孔工艺差异使笼条在嵌装时松紧程度不一样，当笼条在槽内存在径向间隙时，则笼条上的径向振动力会传递给端环。由于各笼条的电流相位不同，传递给端环的振动力会使端环产生扭曲，受力最大部位是笼条的焊接处，而此处是鼠笼结构最弱点。由于热传导性能差异使各笼条间产生不均匀的温升，造成各笼条间不同的轴向位移而使笼条产生轴向的拉应力，使笼条电磁振动。特别是在电动机的启动的瞬间，振动幅值达到最大值，是正常运行时的50~60倍，频率为100Hz，振动随着转速的升高和启动电流的增加而增大。
1.2负载变化使鼠笼条产生切向交变应力笼条在槽内有一定的间隙，转子铁蕊和与它保持一定距离的端环共同构成一个扭振系统，运行中由于负载变化，例如钢球磨煤机内的煤和钢球由于重力作用向下堆积，而磨内上部的煤和钢球重量最少，这样磨煤机转动力矩经常变化，电动机转动阻力矩也是变化的。这样使笼条与端环的连接部位受到很大的切向弯曲应力，尤其当原动机的转动阻力矩摆动在共振区附近时，其应力会达到最大，危害也最严重。
1.3制造和焊接工艺差国产鼠笼电机笼条与端环之间的焊接质量较差，焊缝夹渣，焊缝高低不平，更为落后的是笼条与端环之间的连接是平面接触后在内侧焊接，焊接时不注意控制温度，使焊口附近的材料因过热变形，并产生应力，机械强度降低，焊口附近又是应力最集中和宜发生断条的部位。国内焊接工具大多采用氧焊，而不像国外采用氩弧保护焊接和高频或中频焊接先进技术，焊接时先将端环预热，焊后保温冷却，消除热应力。
1.4误操作连续二次以上启动鼠笼型异步电机在冷态下启动一次，笼条和端环的温度会达到很高，第一次启动不成功，应隔2h后才能进行第二次启动。若运行操作人员不注意在短时间内连续第二次甚至第三次启动，笼条和端环的温度就会达到不能允许的程度，机械强度严重下降，发生焊接处开焊和断条事故。
1.5断条后检查不及时和检修质量差鼠笼型电机断条很难查出，断条很少对电机的正常运行影响较小，没有明显特征而难以发现，只有很有经验的运行检修人员能从电机轻微异常声音中判别出来。一旦发现冒火，振动，噪声增大，转速下降等异常时，断条已经很严重了。笼条断条后，断条中仍有电流，其电流经两侧铁心流入相邻的笼条中，这样既增加了相邻笼条的负担，造成相邻笼条断裂，又会烧坏转子铁心。断条在离心力作用下甩出槽口刮伤定子造成定子接地短路，许多电机就是这样烧坏的。修理电机断条故障时，对修理工艺质量不重视，尤其是焊接工艺，由于采用氧焊，焊接温度高，使焊口附近的材质变脆，机械强度下降。另外焊接不预热，焊完后不保温，热应力无法消除使笼条与端环产生应力变形，并使热应力集中在焊接处。重复修理电机将使转子槽孔增大，而新换的笼条又是原尺寸，故检修后笼条在槽中的气隙增大而松动，造成振动增大，电场强度分布不均，修后的电机质量较差。
2防止鼠笼型电机笼条断条和开焊的措施
2.1加固笼条伸长部位或采用楔形笼条对笼条伸出较长的电机在两端伸长部位补焊一短黄铜条，一端焊在端环上，一端顶在铁心上。将短铜条与原笼条平面焊接在一起，这样可防止笼条在运行中窜动，同时一旦笼条与端环连接外开焊，也会由于短铜棒与原笼条焊接在一起而不会由于离心力甩出刮伤定子线棒造成相对地短路烧毁定子的事故。
2.2改造端环与笼条连接方式排粉风机电动机频繁断条后，将端环平面上开一矩形孔并将笼条加长伸进端环外侧，采用两端焊接可以延长转子使用时间。对磨煤机的端环采用适当增大几何尺寸，将凹形槽的凹槽深度加深，更多卡住笼条伸长部位。这样不仅提高了端环的机械强度，而且降低了端环的启动电流密度，对防止断条是有效的。对笼条伸出过长的电机转子在笼条外侧和端环内侧加焊一根30×4mm紫铜板三面焊接，形成一条加强筋，既增加了端环的几何尺寸，又缩短了距铁心的距离。
2.3选用梯形鼠笼型电机电动机与机械选配的容量比应大于1.3，费用虽然大一点，但这些费用在长时间发电和无须更换笼条及断条造成烧毁电机费用中早已收回。若在基建选型时对水泵，风机制造厂配套电机选用高启动力矩和梯形笼条使容量比大于1.3以上，可以避免电厂频繁断条所造成的巨大的经济损失。
2.4对在笼条伸长部位用无纬环氧玻璃绳绑扎的评前几年鼠笼电机发生断条时，就在JSQ-700kW系列鼠笼型引风机电机上采用在笼条伸长部位用无纬环氧玻璃绳交叉绑扎技术，然后涂刷环氧树脂固化办法，运行一段时间后又发生断条现象，解体检查发现无纬环氧绳与笼条的结合面被高温烤焦松动，断条后无纬玻璃绳仍旧挡不住因离心力甩出的断条而刮伤定子线棒，这是因为笼条在启动时温度高于200~300℃，而环氧无纬玻璃绳最怕高温，热积累逐步将无纬环氧玻璃绳与笼条的结合部烤焦碳化而松动失去紧固力。所以除非采用耐高温的固化剂，否则只能将断条的时间间隙稍为延长一点而并不能杜绝断条和断条后笼条因离心力甩出刮伤定子线棒的事故频发现象。
3定子线棒损坏情况及修理
电厂鼠笼型电机定子损坏故障时有发生，这类故障是由于转子笼条甩出后刮伤定子线棒。大型电机端部在极相组连接处发热短路事故也时有发生，故障点主要在定子线圈极相组连接引出线接头处，发生的时间在投运后不久启动中。电机厂给水泵电机发生第一台极相组连接线烧断时，便将全部极相组连线导线截面积增大，并对另外3台给水泵电机全部返工补焊处理，运行至今未发生烧断现象。
4轴承质量问题
轴承质量故障占电机故障比例很高，关键问题是轴承质量差，寿命短，有时刚换上去运行不久就发生振动和发热。这表明国产轴承材质硬度低，热处理工艺不过关，运行一段时间后，轴承间隙增大，造成电机振动，使笼条振动加大，引起断条。另外Y系列电机轴承端盖钢板太薄，没有加强筋，钢性差，造成振动使轴承损坏，更换轴承周期短，电动机大修周期一般为2~3年，检修规定要更换轴承，即使轴承质量好的也要换掉，这样轴承拔出次数过多使轴颈外径变小，造成轴承跑外园发热烧轴承。
而磨煤机轴承按制造厂说明书标定寿命可达10万h，运行10多年从未更换过轴承，也没有发生过轴承损坏现象，大修时只是将润滑油进行更换，可见轴承的质量非常关键。