高压防爆同步电动机转子励磁绕组的故障分析处理

 
    某油田采用了两台功率为3.3MW的正压通风式交流高压无刷励磁同步电动机（编号分别是CM203C和CM203D，其配套静态励磁装置为WLK－02H型，本文就较为典型的一例故障进行分析。
    2004年9月，该同步电动机突然发生故障停机，保护继电器SR469上显示为过载保护动作。从负荷历史曲线来看，当时有功负荷并未增加，但在发生故障停机时的瞬间无功负荷增加很大，导致同步电机功率因数滞后0.56。
    根据  Siemens S7 PLC和上位监控机上的负荷历史趋势，故障停机的原因有二：一是励磁系统出现问题（包括静态励磁系统和旋转励磁系统），致使转子励磁电流大大减小。励磁减小后定子电流先减小后增大，从而使电机过载保护动作；二是励磁系统工作正常，电动机本体出现故障，特别是电机转子绕组出现故障的可能性很大。
    首先对静态励磁系统进行了测试。在停机状态下，将励磁系统打到“试验”位置进行调试，通过液晶显示屏可清楚地看到，在调试状态下静态励磁系统工作十分正常，用示波器看输出波形也很正常。随后将励磁调节方式切换到“手动”方式，用“增磁” 和“减磁” 按钮增大和减小励磁电流，励磁系统反应正常，从显示面板也可清楚地看到变化，据此可以推断静态励磁部分没有故障。
    由此断定故障应出在旋转整流和电机本体部分。在励磁装置和同步电机生产厂家的现场配合下，准备工作完成后，启动电机，在经过投励设定延时后，电机无法投励，仍然处在异步运行状态，此时功率因数严重滞后，空载电流很大。由此进一步确认了问题出在电机内部。
    为进一步缩小故障查找范围，对电机进行了开盖检查。首先对旋转整流盘部分进行了一个测试，测试电路如图1所示。
    我们严格按照测试步骤进行了如下测试：
    （1）打开灭磁电阻与转子绕组接线点，在其中间串接一只 40W/220V的白炽灯泡；
    （2）断开转子绕组的两个输入端，在其间并接一只100W/220V的白炽灯泡；
    （3）打开励磁机电枢绕组的A、B、C三相出线端，从外部接入试验电源；
    （4）外部试验电源通过三相调压器来控制给定电压；
    （4）在C相功率模块的可控硅Cg两端并接一只二极管，方向如图1所示。经过认真检查，确认电路连接无误后，进行通电试验。通电后10s左右，灯泡