提高6kV高压电动机电气绝缘强度的措施研究与应用

发表时间:2020/6/8   来源:《科学与技术》2020年4期   作者:艾春香、陈任凡、王铁山、李文芳
[导读] 本文阐述了塔石化化肥装置6kV高压电动机自2010年至2017年间发生的因电机绝缘问题引起的停车、跳机事件

         摘要:本文阐述了塔石化化肥装置6kV高压电动机自2010年至2017年间发生的因电机绝缘问题引起的停车、跳机事件,在处理绝缘故障时所采取的一系列预防性排查、电缆头更新制作、绕组引线更新、更换、引线端子更新压接、绝缘防护加强等技术措施。通过总结、分析,在充分满足设备安全的前提下,适当调整相关工艺参数和方法,采用了更适应现场条件的电机电缆头连接、绕组引线增强标准、端子双压接搪锡、接线盒喷涂绝缘加强防护以及专为提高检维修质量而制定的《电机检维修工作标准》等工艺方法和技术、组织措施,对提高炼化装置高压电动机长周期安全平稳运行的意义做了概述。
         关键词:炼化装置;高压电动机;事故预防;绝缘加强
前言:随着国民经济的高速发展,化工产品在各类领域中的应用很普遍,而炼化生产作为化工原料基础供给,那么它的工艺装置生产连续性则要求很强;电动机作为整个生产装置的动力拖动设备,在生产装置运行中也使用频繁,且生产装置多属于高温、高压、易燃易爆炸危险环境,一旦电动机在运行过程中发生过热短路接地等电气故障,便可能造成生产装置跳车,及引发爆炸、火灾、人身伤亡和设备损坏等重大事故,给企业带来不可估量的经济损失;因此电动机的长周期安全平稳运行是炼化企业安全、连续、平稳运行的基本保证。
一、炼化装置高压电动机存在问题
         炼化装置的电动机由于装置生产的需要一般均处于长周期运行状态,而且某些电机属于单机运行无备机,在长期运行过程中若存在设备保养不及时、安装质量不过关、选型不合适、设备本体存在缺陷等,就会发生电动机绕组或电缆过热老化绝缘破损引起电气击穿造成短路接地等现象。塔石化化肥装置从2009年开车至今,曾在2010年至2017年间发生过几台高压电动机因接线盒内部电缆头短路接地、电机绕组引线连接端子处断线短路接地等故障跳机影响生产装置平稳运行的问题。为此我们多方查阅相关资料,并与南阳防爆电机厂家、3M电缆头生产厂家多次交流探讨,以及对故障高压电动机现场实际检查分析,发现这几台故障电机均是由于接线盒内电缆终端头制作工艺不规范、电机绕组引线发热老化、引线端子压接存在缺陷、接线盒绝缘距离防护低等原因引发。
二、问题研究及解决措施
         电气设备制造工艺要求不同和安装施工人员技术参差不一及装置建设初期存在许多人们容易忽略的因素,造成电气设备在使用中潜藏着一些缺陷和隐患,使得电动机在长期运行中逐渐的暴露出来;加之电气设备在日常的检修维护中,因人员力量薄弱经验不足质量不能保证等也使这些问题进一步的暴露出来。因此,为汲取事故教训,从15年起制定了一系列针对这些问题的解决方案,利用检修期间对全厂其余6kV高压电动机接线盒及绕组引线逐个开展隐患排查,对存在电缆头制作不规范、电机绕组引线老化、引线端子压接不牢靠、接线盒绝缘防护薄弱存在问题的电机采取绝缘加强技术防范措施,防止事故的再次发生。目前这两年已取得成效。
         技术措施一:解决电机接线盒内电缆终端头制作不规范的问题。前期电缆终端头三根相线在接线盒内留存长度过长,以至于在连接到接线柱上时强制弯曲连接,超出国家标准要求(10D-15D),且应力管外预留部分尺寸超出应力管保护范围及制作电缆终端头的绝缘套管均使用在每相线前端,三指套至绝缘套管有铜屏蔽层这一段使用的是低压绝缘胶带,电缆连接到接线柱后相与相接线柱之间距离过近,且未采取有效的隔离措施,这些原因致使电缆主绝缘在同时承受电气应力和机械应力的不断作用下,最终导致主绝缘薄弱部位(受损部分)发生绝缘击穿现象,最终导致相间短路。为此对排查有此类问题的电缆终端头,重新由3M厂家技术人员严格按照3M冷缩终端头说明书规范要求制作电缆头不超出保护范围;制作材料采用聚氯乙烯三芯3M冷缩终端头。
         技术措施二:解决电机绕组引线接线端子处压接不牢靠问题。电机绕组引线接线端子仅采用单道机械压接,与电机过桥引线采用插接式连接,在电缆与其连接时引线端子压接处易受外部机械力的影响,在长周期运行中会造成接触电阻变大运行时发热,最终导致引线熔断接地。因此,对21台电机绕组引线连接端子压接不合适的采取双道压接并采取搪锡处理。
         技术措施三:增电机绕组引线绝缘老化的问题。由于原电机绕组引接线型号为标准JB6213.3-2006 6kV 50mm2,允许连续运行的最高温度为90℃的JEM?铜芯乙丙橡皮绝缘氯醚护套;而查找历史记录现场电动机实际运行夏季部分电机绕组温度在110℃左右,造成引线老化皲裂绝缘降低。

故将原绕组引线更换为标准:JB6213.4-2006 10kV 95 mm2 、允许连续运行最高温度为180℃的JGG硅橡胶高温高压耐油防腐电线电缆,增加绕组引线绝缘性能。
         技术措施四:提高接线盒绝缘距离防护强度。由于电机制造厂在制造时部分高压电机接线盒空间狭小,电缆连接到接线柱后相间距离以及对地距离过近,部分在100mm左右超出最低标准,且在无有效隔离措施下,会增加电缆相间短路和接地的风险。针对这一绝缘防护薄弱点,采取了接线盒内增加绝缘材料涂刷绝缘漆以及绝缘护套隔离的措施。
三、推广应用
         经过前期对剩余高压电动机的排查,对15台电动机电缆头重新实施制作;对19台电机引线实施更换;对21台电机绕组引线连接端子采取双压接搪锡处理;对9台电机接线盒绝缘防护薄弱点实施增加绝缘材料、涂刷绝缘漆等绝缘防护技术手段。其中,排查时发现尿素P101A电机引线破裂、合成301C电缆头连接绝缘破损重大隐患避免了引发更大的事故。
         这些技术措施的实施,我们逐渐摸索出一套电机检修维护经验,建立了塔石化《电机检维修标准》,要求每次电机检修时,严格按照标准执行检查电机接线盒内接线及引线绕组连接点检查和直流电阻测试,及时发现问题并建立电机维护数据台帐及图片库,便于跟踪。同时在塔石化分公司及炼化板块审查中得到认可,与南阳防爆集团交流也得到厂家认同,对同行业同领域工作有重要的参考价值。
          四、结束语
         对于炼化装置的高压电动机常出现的一些问题处理,是对工作中新知识汲取、技术探讨和经验积累的一个过程;解决好电机故障处理技术的关键难题,是为化肥装置的安全平稳运行以及提高经济效益基本保障,才能真正起到保驾护航的作用。为此,电气工作经验是在不断的摸索和探讨中建立起来的;此次针对炼化装置高压电动机绝缘加强防护,为指导电机故障处理提供更有效的思路,为电机检修检查工作指引方向,为今后更好开展电机维护工作提供宝贵经验,为单位的技术发展做出重要贡献。
        
参考文献
         [1]《高压电动机运行与检修》                           [Z]
         [2]《电缆线路施工及验收规范》    GB     50168—92     [Z]
         [3]《高压电气设备绝缘技术监督规程》DL/T 1054-2007     [Z]
         [4]《3M冷缩高压电缆终端制作手册》                    [Z]
         [5]《旋转电机施工及验收规范》    GB    50170—92      [Z]                                    
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