神华内蒙古国华准格尔发电有限责任公司4号发电机组D循环水泵电动机为湘潭电机集团有限公司生产的立式电动机，2007-09-30投运，电动机型号为YKSL1600-14/1730-1。2010-09-14在湘潭电机集团有限公司电机修造分公司进行了双速改造，改造后电动机型号为YKKL1600/1070-14/16，将原来14极双Y接线改为14极双Y和16极△2种接线方式，并于2010-10-20投运，其主要参数如表 1所示。4号机组共有2台循环水泵电动机，冬季1台电动机低速运行，夏季2台电动机高速运行，春、秋季根据气温情况1台高速或1台低速运行。

表 1 (Table 1)

表 1改造后循环水泵电动机主要参数

表 1改造后循环水泵电动机主要参数

电动机机座为长方体结构，横截面为方形，在机座东、西两侧面分别装有水—空冷却器；电动机上轴承由推力轴承和导向轴承组成，型号为SMZ12-200-6B；下轴承为圆柱滚子轴承，型号为NU1048ECM；接线盒位于机座南、北两侧，星点接线盒内有29个绝缘子和接线柱，出线接线盒内有3个绝缘子和接线柱，通过改变接线盒内接线柱的连接方式来改变电动机定子绕组连接方式，从而改变循环水泵转速，达到节能的目的。

2012-12-04在电动机启动过程中，DCS画面发“D循环水泵跳闸”信号，就地检查D循环水泵6 kV电源开关“过流Ⅰ段”动作，4号机6 kV B段母线TV发“低压Ⅰ段”信号。断开4号机D循环水泵电源，从开关处测量4号机D循环水泵电动机相间绝缘电阻为0，对地为0.6 MΩ。就地检查发现4号机D循环水泵电动机星点接线盒盖板飞出，接线绝缘子、接线螺杆烧损、接线压板部分烧损，拆除烧损的接线绝缘子、接线压板，烧毁情况见图 1所示。

图 1

Fig. 1

图 1 4号机D循环水泵电动机星点接线盒烧毁情况

（1）电动机星点接线盒内引线连接板设计为开口连接板，接触面积较小。电动机（2Y接线）高速启动时启动电流较大，由于有效接触面积小于设计通流面积，造成引线接线柱和连接板处过热烧熔放电拉弧，并使空气瞬间电离，连接板相间弧光放电短路，导致“过流Ⅰ段”保护动作跳闸。

（2） 电动机W相14号接线柱螺杆丝扣损坏，导致W相14—19号连接板松动，拆除全部连接板确认有18根接线柱螺杆丝扣发生不同程度的损坏。

（1）将开口连接板改为封口连接板（见图 2所示），以增加接触面积和机械强度。

图 2

Fig. 2

图 24号机D循环水泵电动机更换接线连接板

（2） 为电动机接线柱固定螺杆加装背母，防止螺杆松动。

（3）更换损坏的接线柱和绝缘子，处理后测量电动机绝缘电阻、直流电阻合格。

（4）电动机停运时投入加热器，防止绕组受潮，运行人员缩短工作标准中的定期检测电动机绝缘电阻时间，由停运15 d测量改为停运7 d测量，绝缘电阻检测不合格的电动机严禁启动。

自2012-12-23起，电动机运行近3 a未发生类似跳闸事故，但星点接线盒内接线柱螺杆丝扣损坏缺陷未能彻底消除。

（1）电动机接线柱螺杆材质为紫铜，硬度较低，而螺母材质为黄铜，因此频繁拆装导致丝扣容易损坏。

（2）螺母紧固力矩不均匀。

（1）2015-10-26，将接线柱螺杆材质更换为黄铜，直径增加4 mm，见图 3所示。经过反复的拆装试验，未发现螺杆丝扣损坏。2015-11-06，将接线柱螺杆全部更换为直径16 mm（M16）黄铜螺杆后，进行电气试验，结果合格，电动机运行正常。

图 3

Fig. 3

图 3 4号机D循环水泵电动机接线柱螺杆

（2） 结合工作经验，接线柱螺母的紧固力矩为19 Nm时，丝扣不损坏且紧固合适。改后丝扣损坏数量较以前明显减少。

接线柱螺杆丝扣损坏及处理情况见表 2所示。

表 2 (Table 2)

表 2 4号机D循环水泵电动机接线柱损坏及处理情况统计

表 2 4号机D循环水泵电动机接线柱损坏及处理情况统计

按华北电网有限公司《Q/HBW 14701—2008电力设备交接和预防性试验规程》^[2]（以下简称《规程》）规定，3 kV及以上电压等级或100 kW及以上容量的电动机各相绕组直流电阻不应超过最小值的2%；中性点未引出者，可测量线间直流电阻，相互差值不应超过最小值的1%。4号机D循环水泵电动机每年进行1次电动机定子绕组直流电阻预防性试验，2014年之前各项试验均未发现问题，且定子绕组线间直流电阻互差未超过0.65%。

2014-11-21进行电动机电气试验，当电动机绕组接线形式为2Y接线时，线间直流电阻值为：UV相0.3043 Ω，UW相0.3004 Ω，VW相0.3042 Ω，互差为1.30%；绕组接线形式为△接线时，线间直流电阻互差为0.89%（合格）。2015-07-01进行电气试验，当电动机绕组接线形式为2Y接线时，直流电阻值为：UV相0.3147 Ω，UW相0.3105 Ω，VW相0.3148 Ω，互差为1.38%；绕组接线形式为△接线时，线间直流电阻互差为0.87%（合格）。从2组试验数据可以看出，绕组接线形式为2Y接线时，线间直流电阻互差超过《规程》允许值，并呈逐步增大趋势。

（1）电动机绕组本身存在缺陷，在生产过程中，存在虚焊、假焊或电动机内部接线接触不良情况，如多根导线并联时存在断根、多根导线中的某根接触不良等。绕组中存在短路现象，绕组的几何尺寸出现较大偏差以及绕组匝数误差等。

（2）电动机频繁启动，由于电磁力的原因，定子线圈端部和引线将受到较大的电动力作用。随着电动机运行年限的增加，定子绕组的绝缘材料逐渐老化，线圈端部槽口处和绕阻连接线焊接部位易受电动力破坏，导致开焊断股。

（3）绕组导体材质或结构存在问题导致直流电阻不平衡，即电动机绕组本身的导电率超标以及由于导体的截面不均匀引起直流电阻不平衡^[3]。

（4）星点接线盒内绕组引出线与接线柱压接、焊接不良，接线柱紧固螺丝松动，接线压板接触不良导致直流电阻不平衡。

综合上述分析，结合电动机运行情况和历史检修数据，初步判断造成直流电阻不平衡的原因为原因（2）和（4）。

（1）2015-10-18，对电动机进行定、转子分解，清理烘干。

（2）对电动机绕组（2Y接线）施加电压至1350V，时间2 min，测量三相电流结果为：U相203 A，V相203 A，W相203 A，三相电流平衡。用红外测温仪检查定子绕组，未发现有明显过热部位。

（3）针对3.2中原因（4），对电动机接线柱压接情况，即压板情况等进行检查紧固后，测量线间直流电阻互差为1.36%，判断不是由于该原因引起。

（4） 检查外观，电动机定子绕组端部弓形引线、过渡引线、进出线，未发现过热、变色、焦枯、松动、磨损等现象；对个别有疑点的接头，剥开绝缘未发现焊接表面有脏污和凹痕。

（5） 2015-10-20，打开星点接线盒内中性点连接板，测量三相直流电阻，结果为U相0.1558 Ω，V相0.1601 Ω，W相0.1557 Ω，相间互差2.82%，超过《规程》允许值，可以判断V相直流电阻偏大。根据定子绕组V相展开图（见图 4）和接线图（见图 5）^[4]，打开V相所有连接片，分段测量V相直流电阻，测量结果见表 3。从表 3可以看出，28—20段直流电阻为0.1092 Ω，判断该分段绕组存在故障。

图 4

Fig. 4

图 4 4号机D循环水泵电动机定子绕组V相绕组展开图

图 5

Fig. 5

图 54号机D循环水泵电动机定子绕组2Y接线图

表 3 (Table 3)

表 3 4号机D循环泵电动机V相绕组分段直流电阻测量值

表 3 4号机D循环泵电动机V相绕组分段直流电阻测量值

（6）将28—20段分支绕组两端按要求接入直流双臂电桥，选至测量位置，拆开端部绕组绑扎线，找出其端部接头和过桥线，用胶皮锤敲打以及用撬棍撬动，发现在撬动线圈22—31之间的过桥连线时，电动机检流计电流变化较大，其余连线检流计几乎无变化。确认线圈22端部双根并绕出线与单根过桥线连接，其中的1根开焊（见图 6）。对该故障点用银铜重新焊接后，测量直流电阻为0.0987 Ω。

图 6

Fig. 6

图 64号机D循环水泵电动机绕组端部开焊处照片

（7）2015-10-22，恢复所有的端部连接，测量线间直流电阻为：UV 相0.3085 Ω，UW 相0.3071 Ω，VW相0.3084 Ω，互差0.46%，满足《规程》要求。

（8）恢复端部绑扎线，更换所有绕组接头接线柱，对绕组进行清理、烘干、2遍浸漆。

（9）电动机组装后各项电气试验结果合格，电动机试运合格。

《规程》规定：额定电压在3000 V及以上者，在交流耐压试验前，定子绕组在接近运行温度时的绝缘电阻不应低于1 MΩ/kV；投运前室温下（包括电缆）不应低于1 MΩ/kV。2014-09-23运行人员定期测量电动机绕组绝缘时，4号机D循环水泵电动机（包括电缆）三相对地绝缘电阻为0.6 MΩ，不满足《规程》要求。2015-07-01进行电动机定期电气试验，测量三相对地绝缘电阻为2000 MΩ。2015-07-02电动机投运前测量电动机三相对地绝缘电阻（带电缆时）为101 MΩ，绝缘电阻呈减小趋势。

（1）循环水泵房周围环境潮湿，密封胶条老化，潮气、灰尘侵入定子绕组，致使绝缘性能下降。

（2）冷却器内部管路漏水，浸入定子绕组。

（3）轴瓦漏油导致定子绕组绝缘层老化，端部槽口碰磨等。

（4）接线绝缘子材质差，易受潮。

（1）2015-10-21，对电动机定子绕组进行了烘干清理、2遍浸漆处理，清理冷却器后打压，发现东侧冷却器4根水管渗漏，对其进行了堵管处理，堵管数量未超过总管数量的5%^[5]，更换了全部密封胶条。

（2）2015-10-26，将电动机回装，进行修后试验，测量三相对地绝缘电阻为12000 MΩ。

（3）2015-11-02，电动机接引线时测量U相对地绝缘电阻为300 MΩ。

（4）2015-11-03，打开星点接线盒内U相绕组连接板，分段测量对地绝缘电阻，对于绝缘电阻低的绕组，拆除绝缘子，重新测量，直至绝缘电阻恢复至正常值，共更换了5个绝缘子。将连接板回装后测量绕组三相对地绝缘电阻，恢复至12000 MΩ。

（5）在电动机接线盒内放置了干燥剂。电动机停备用时，及时投运空间加热器。

本文通过对4号机D循环水泵电动机故障原因的总结分析，找出了处理电动机接线柱丝扣损坏、2Y接线定子绕组直流电阻不平衡、绕组性能下降缺陷的方法，彻底消除了电动机故障隐患，为此类电动机的缺陷处理提供指导和借鉴。