随着大容量、高参数强制循环锅炉的普遍应用，作为大型湿定子电机的典型代表，炉水循环泵电机也得到了广泛应用。随着服役设备数量的增加，炉水泵电机设计缺陷也逐渐暴露出来，尤其表现在其绝缘稳定性上。江苏徐塘发电有限公司4×300MW机组共配置了12台炉水泵电机，均为英国（TYLER）泰勒公司生产，电机主要参数特性为：6kV，F级绝缘，1450r/min，Y接线，湿定子-鼠笼-感应式。分别投用于2002年和2005年。经过3～４年运行电机绝缘普遍低于规程规定的200 MΩ的要求，多台电机运行中因绝缘过低出现故障跳闸，给机组安全带来较大影响，炉水泵电机故障统计如下：
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设备名称 |
投产时间 |
故障时间 |
故障情况 |
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41号炉水泵电机 |
2002年 |
2005年10月 |
运行中跳闸，测试绝缘为3 MΩ |
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42号炉水泵电机 |
2004年8月 |
绝缘<2 MΩ |
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43号炉水泵电机 |
2004年10月 |
绝缘<0.5 MΩ |
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51号炉水泵电机 |
2005年11月 |
运行中负序保护动作跳闸，电机绝缘仅为0.2MΩ |
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52号炉水泵电机 |
2006年4月 |
运行中因绝缘低烧毁并跳闸 |
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53号炉水泵电机 |
2007年4月 |
绝缘<20 MΩ |
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61号炉水泵电机 |
2005年 |
2007年11月 |
绝缘<100 MΩ，低于规程要求 |
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62号炉水泵电机 |
2008年2月 |
绝缘<30 MΩ，低于规程要求 |
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63号炉水泵电机 |
2008年2月 |
绝缘<20 MΩ，低于规程要求 |
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71号炉水泵电机 |
2008年6月 |
绝缘<80 MΩ，低于规程要求 |
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72号炉水泵电机 |
2008年8月 |
绝缘<180 MΩ，低于规程要求 |
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73号炉水泵电机 |
2008年3月 |
运行中断相，绝缘<0.5 MΩ |
由分析可知：第①类电气绝缘故障是主要故障形态，炉水泵电机的故障一般都是绝缘电阻明显下降，如6KV电机下降到50MΩ以下可以认为都有不同程度的电气绝缘故障，但有电气绝缘故障并不是都要更换线圈，而且形成电气绝缘故障的原因是多样性的；在对绝缘故障的炉水泵电机解体检修中分析得知，炉水泵电机电气绝缘故障的现象仍可分为7种，其所占比例如图所示。
其对应的主要原因统计分析如下表所示：
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① |
② |
③ |
④ |
⑤ |
⑥ |
⑦ |
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现
象 |
泵侧线圈端部局部击穿 点、长期带故障运行甚至烧断绕组线。 |
铁芯槽内线圈局部击穿点，甚至烧坏铁芯。 |
严重烫坏定子绕组线、绕组线的绝缘变形呈多边形断面状，表面PA层呈粉状脱落，PE2绝缘层粘接成板状块。 |
中性点接头渗水导致绝缘电阻下降，甚至有中性点接头炸开现象，接头处有铜绿。 |
绕组接头的根部绕组线绝缘损伤，绝缘电阻下降、甚至为零。 |
绝缘电阻下降，受气候影响，擦干净密封导电头，烘干后绝缘电阻又能回升。 |
导电头连接电缆缠绕或与转子相碰磨损绝缘直至绝缘为零。 |
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主
要
原
因 |
①绕组线本身绝缘缺陷，绝缘层有疵点； ②KSB泵线圈下沉； ③穿线时绕组线损伤；④过热变形；⑤薄绝缘绕组线绝缘薄弱，击穿现象多。 |
①绕组穿线工艺损伤；②绕组线绝缘局部疵点；③过热变形；④Tyler公司槽内没有槽楔绕组线，振动易磨损绝缘。 |
①大部分发生在备用泵停转状态，高温炉水长期渗入； ②不排除下端盖密封有微渗漏现象；③KSB泵发生较多； ④运行操作不当。 |
①中性点接头工艺结构设计不合理，没有自密性；②制作工艺不良。 |
采用聚乙烯模压熔接绝缘工艺、高温模体在操作时烫坏。Tyler泵此现象较多见。 |
KSB泵此现象多见，密封导电接头的绝缘子为塑料件，防潮性能较差、耐气候性能差。 |
①连接电缆过长； ②连接电缆固定不当； ③6KV Tyler泵检修时操作不当造成。 |
由于炉水泵直接参与锅炉的高压、高温水循环，工作条件十分严酷、工作性质又十分重要，从炉水泵电机的结构特点、运行工况及故障现象分析着手，针对性地进行技术改进以及采取有效的保护措施以提高炉水泵的可靠性，这对发电厂安全运行有十分重要的意义。通过对比tyler和KSB两种炉水泵的结构特点，结合炉水泵电机故障形态分析，江苏徐塘发电公司电气保护班主要从以下几个方面对炉水泵电机进行结构优化和绝缘改造。
（1）重新选择线径规格。
徐塘发电公司使用6台200kW（U268）炉水泵电机，其绕组线的线芯直径为2.0mm，而TYLER公司早期生产的210kW（U282）的线芯直径为3.6mm。众所周知，刚度与实体直径的4次方成正比，而200kW（U268）炉水泵电机绕组线的刚度仅为210kW（U282）的10 %，也就是绕组线芯线太细。表现出刚度差，在水流的冲击和漏磁场的作用下很容易弯曲变形和抖动，从而和铁芯磨擦产生绝缘磨损。
