1、10kV及以下高压交流电动机调试施工工法10kV及以下高压交流电动机调试施工工法完成单位名称：中国一冶集团有限公司机电安装工程公司主要完成人：李锐 李和平 李德家 季华锋 郑运洪1前 言随着工厂规模的扩大，单台电气设备的容量也越来越大，大容量高压电动机以其较小的启动电流、高运行效率和良好的稳定性能在工业生产中得到了越来越广泛的应用，目前工厂使用的高压电动机主要是10kv及以下等级的交流电动机。根据电气装置安装工程电气设备交接试验标准（GB50150-2006）规定，高压交流电动机在安装时应进行系列交接试验，以利于高压电动机系统安全稳定投入运行。在进行电动机的交接试验时，传统的试验装置和试验方法
2、不仅花费时间较长、操作复杂繁琐而且受限于高压试验安全距离要求，操作人员存在较大的安全风险。为满足工程建设需求，确保10kV及以下高压交流电动机的正常投入运行，本工法采用了一系列新的电气综合试验装置及其改进的交接试验方法，缩短了各种现场条件下的高压试验工期，减少人员设备的投入，提高试验操作人员的安全性，在各类工程中得到了广泛的应用。本工法所应用多功能试验电源装置(实用新型专利号ZL 2011 2 0068300.5)、感性绕组直流电阻快速测量仪（ 实用新型专利号ZL 2009 2 0083687.4）、利用恒压源实现感性绕组直流电阻快速测量的方法（发明专利号ZL 2009 1 0060733.3
3、）、可扩展折叠式高压直流倍压装置（实用新型专利号ZL 2010 2 0125422.9）、无线变频谐振耐压试验装置及其试验方法（发明申请号201310513437.0）、可调压型电动机绕组极性判别装置（实用新型申请号201420280559.X）、一种判别电动机绕组极性的方法（发明申请号201410232413.2 ）均已申报国家专利。在现场应用方面效果明显，技术先进，有明显的经济效益、社会效益及推广价值。2工 法 特 点2.1 在对电动机进行干燥时，使用多功能试验电源装置所特有的200A及以下交流电流输出功能，不仅保证了电动机上施加的低电压不会驱动电动机转动，而且较大的电流可以达到理想的干燥
4、效果，同时装置上自带的仪表显示和旋钮功能，方便操作人员对输出电流的大小进行调节。2.2 在测量高压电动机绕组直流电阻时，利用感性绕组直流电阻快速测量仪测量电动机绕组的直流电阻，不仅读数稳定，抗干扰性强，同时使工作效率得到有效提升。2.3 利用可扩展折叠式高压直流倍压装置进行电动机直流耐压试验和漏泄电流的测定，可根据电机的不同额定电压进行不同的扩展，降低施工成本。2.4 利用无线变频谐振耐压试验装置对电动机定子绕组进行交流耐压试验，改变了传统工频交流耐压试验设备容量大，装置接线复杂，费时较长的状况，试验不仅确保操作人员安全性，同时提高故障检测效率。2.5 采用一种可调压型电动机绕组极性判别装置，
5、快速完成电动机三相绕组的极性检测，降低电动机绕组极性的误判率，提高了试验效率。2.6 本工法规范了10kV及以下高压电动机交接试验施工程序，并为其它各类感性负载电气设备（如变压器）的交接试验提供参考方法。3适 用 范 围本工法适用于10kV及以下高压交流电动机的调试施工，为其它发电机、变压器的检查、调试与运行提供参考依据。4工 艺 原 理 4.1 多功能试验电源装置将常规试验中需要用到的单相调压器、直流稳压电源、大电流发生器、电流表、电压表等设备及元器件进行功能集成，各电源的输出控制以及电源输出幅度的调节都共用一个电路，具有启动电流保护、定时限过流保护过压保护等功能，且装置通过操作面板上不同功
6、能的端口，能够输出电动机干燥所需各种不同等级电流的交流电。 4.2 在采用感性绕组直流电阻快速测量仪检测电动机绕组时，其等效原理电路相当于一个阻值很小的电阻元件R和一个较大电感的电感元件L串联组合，实际直流电阻快速测量时间计算如式（4.1）所示： =L/r （4.1）式中：时间常数； L绕组电感量； r回路中附加电阻的阻值。电动机感性绕组直流电阻测量时间的长短取决于电感量L与电阻r的比值，为了减小时间常数，在回路中增加附加电阻r，利用恒压源提供稳定的直流电压，根据欧姆定律R=U/I，当电压U不变，增加电阻r时，就能够达到快速测量被测量绕组的直流电阻的目的。4.3 利用可扩展折叠式高压直流倍压装
7、置进行高压电动机的直流耐压和漏泄电流测定，装置采用高压变压器及高压电容器、高压二极管构成的倍压整流电路，通过多级串接以获得不同等级的试验电压，且二极管和电容被分别设计为单体元件，有利于根据试验系统的需要进行组装和拆卸，利用积木式结构，整个单元可根据测试物的不同在原先整流电路的基础上增加整流元件与电容，进行元器件的动态组合及功能扩展，实现二到十倍的扩展功能，以达到直流耐压试验要求的电压等级。4.4 在进行高压电动机的交流耐压试验时，采用无线变频谐振耐压试验装置能够通过手操器实现对变频电源的无线控制，在被试品的电容量为定值时，电感条件保持不变的情况下，回路的谐振频率计算如式（4.3）所示： （4.
8、3）式中：f谐振频率； L回路电感值； C回路电容值。根据被试品电容量的不同改变试验回路的试验频率，当回路频率达到谐振频率时，试验回路中被试品上的大部分容性电流与电抗器上的感性电流相抵消，用小容量低电压的控制电源获得大容量高电压的输出，以在被试品上获得较高的试验电压，从而达到了交流耐压装置实验的目的和要求。4.5 在使用可调压型电动机绕组极性判别装置判别电动机绕组极性时，通过测试回路在电动机与其相连的对应相绕组上施加某一测试电压等级的直流电，利用电流表检测到感应电流时指针会向某一方向偏转的现象，在检测回路中的电流表内部正反方向各设置一个检测开关，两个检测回路中正反向的检测开关分别串联一不同颜色
9、的指示灯，当电流表指针偏转接触到某个方向的检测开关弹片时，接通该方向的检测开关对应的检测回路，并点亮对应方向的指示灯，根据所点亮的指示灯对应的颜色定义判断与检测回路相连的电动机绕组的极性。5施工工艺流程及操作要点 5.1 施工工艺流程 施工工艺流程如图5.1。 5.2 操作要点 5.2.1 外观检查及清理电动机在运输、装卸、储存、安装过程中容易发生动力学负载引起的破损和环境气候引起的锈蚀，所以试验前必须做好电动机的外观检查和清理工作。检查、清理工作的好坏直接影响到试验和试车阶段的效果，不符合要求的应督促安装单位作出整改。操作要点如下： 1.高压电动机本体及现场周围应清扫干净、无灰尘杂物。图5.
10、1 施工工艺流程图2.检查电动机的外表有无裂纹、损坏，各紧固螺钉及零件是否齐全。3.电动机铭牌及接线标志应清晰，根据铭牌所示数据，如电压、功率、频率、联结、转速等与施工图中要求的型号、电源、负载比较是否相符。4.检查电动机的通风情况及轴承润滑情况是否正常。5.检查电动机风扇罩有无凹陷、裂纹，挡风板是否擦碰风叶。6.扳动电动机转轴转动是否灵活无卡阻，转动时有无杂声。 7.检查电动机三相接线柱的相间和相对地安全距离是否符合要求，不符合要求的应整改或增加防护措施。8.检查电动机外壳接地是否可靠，各连接螺丝是否紧固，绑线是否松动。 5.2.2 测量绕组的绝缘电阻和吸收比 绝缘电阻试验是对电动机主绝缘性
11、能的检测试验，主要诊断机械、温度、电场、化学及潮湿污秽等作用对电动机的影响程度，能灵敏反映电动机绝缘整体受潮、劣化和绝缘贯穿性缺陷，是电动机能否投运的主要参考判据之一。 试验方法：利用兆欧表测量绕组的绝缘电阻和吸收比，将电动机其中U、V、W三相用导线或短接片进行短接，将其中一相接到兆欧表的“L”端子，“E”端子和非被试点可靠接地。测试时，以约120转/分钟的转速顺时针均匀转动摇把，持续1min，将“L”端子撤离被试点后再停止转动摇表，然后进行放电，高压电动机绝缘检测如图5.2.2所示。 测量的定子绕组绝缘阻值不应低于1M/kV，并计算出摇表测得电动机60s的绝缘电阻值与15s的绝缘电阻值之比值
12、不应低于1.2，判断是否符合此要求，如果测量时环境温度与出厂测取温度不相符的，还应折算至运行温度时的绝缘电阻值，不符合要求的电动机还应进行干燥处理。 5.2.3 干燥处理进行换算过后的电动机在运行温度时的定子绕组绝缘电阻低于1M/kV，吸收比低于1.2的，表明电动机在运输、贮存和安装过程中有可能受潮，在进行其他试验项目前应优先进行干燥处理。处理方法：利用多功能试验电源装置作为电源操作箱，将输出端连接至电动机定子绕组，接线如图5.2.3-1所示。利用装置内的单相隔离变压器可以输出200A的交流电功能，给电动机定子绕组施加一个较大的电流，绕组依靠电流所产生的热量进行干燥，同时操作人员还必须依据多功
13、能电源装置上自带的盘面数字表进行监测和设置输出极限报警，保证输出到定子电流不得超过电动机每相绕组的额定电流。干燥过程中，应多选取几个测温点，以防有局部过热现象。测温一般采用电动机自带的铁芯或线圈间的测温元件测量，也可自备红外线测温仪测量。实际干燥时，应每隔1小时测量一次线圈绝缘电阻和吸收比，测量前须断开多功能电源装置电源，测量后记录数值并绘制干燥曲线，如图5.2.3-2所示。 干燥的初始阶段时，由于温度的升高和排潮关系，绝缘电阻会有所下降，一段时间后阻值会回复上升，在绝缘电阻大于规定值和吸收比稳定保持45小时不变后，则可认为干燥结束，即可停止干燥处理。 5.2.4 测量绕组的直流电阻 测量电动
14、机绕组的直流电阻，可以检查出绕组内部导线、引线和绕线的焊接质量好坏，绕线所用导线的规格是否符合设计要求，接线柱、引线等载流体的接触是否良好，三相电阻是否平衡等。试验采用恒压源法制作的感性绕组直流电阻快速测量仪进行检测，试验前应先将快测仪的P1、C1端引出线接到电动机U相接线柱上，P2、C2端引出线接到电动机V相接线柱上。操作顺序如下： 1.接入电源并合上电源开关，电池电流开关置于测量位置。 2.调节档位选择开关使电流表显示值在100附近； 3.调节微调旋钮使电流表显示值为整数100； 4.按下测量控制按钮，读取电压表的显示值，此值乘以档位选择开关对应的盘面指示倍率即为被测UV相间绕组的电阻值，
15、同理可测量电动机其他两相间阻值。 测量后记录试验数值，不符合试验要求的应在厂家指导和协助下对电动机进行拆开检查和处理。 5.2.5 定子绕组的直流耐压试验和漏泄电流测量和测量电动机绝缘电阻不同，直流耐压试验主要考核电动机的绝缘强度有无气隙和损伤，而通过泄漏电流的变化能更准确的判断电动机绝缘整体有无受潮、劣化现象、绝缘表面是否洁净等。当电动机内部远离铁心的绝缘有缺陷时，交流耐压是不容易被发现的，但是在直流耐压试验下，由于没有电容电流，端部绕组不论离铁心多远，导体和绝缘表面之间都会产生一个相当高的电位差，把远离接地部分的端部绕组的绝缘检查出来。试验采用可扩展折叠式高压直流倍压装置进行，试验方法如下
16、：1.电动机直流耐压试验时间如果距离上次电动机定子绕组绝缘测量时间12小时以上，则须使用兆欧表再次对电动机进行绝缘检查，符合1M/kV的绝缘阻值要求才可使用直流倍压装置进行直流耐压试验。2.可扩展折叠式高压直流倍压装置在使用前应检查其完好性，联接电缆不应有断路和短路现象。3.根据实际试验要求电压等级进行元器件的组合，变压器的输入绕组与直流倍压装置操作控制箱相联接，高压绕组端联接到倍压装置输入端。将微安表头安装到倍压装置的高压输出端上，并将配套的专用高压线分别接到微安表上和被试品上。 4.检查接地线联接是否可靠，高压安全距离是否符合要求，严禁各接地线相互串联使用，以免击穿时地电位抬高形成反击，损
17、坏仪器。 5.将电动机中性点分开的可将三相中任意一相用导线短接到高压输出端，另外两相和设备外壳可靠接地，连接好试验线路后即可升压。6.试验电压按每级0.5倍额定电压分阶段升高，每阶段停留1min，记录泄漏电流并对被试物充分放电，试验完成后拆除试验连接的临时线路。试验期间泄漏电流随时间的变化出现漏泄电流不稳定，漏泄电流随时间延长而增大或随试验电压升高急剧上升情况的，说明电动机绝缘有缺陷，应找出缺陷部位进行处理，泄漏电流只能用做判断绝缘情况的参考，符合要求才可进行交流耐压试验。 5.2.6 定子绕组交流耐压试验绝缘电阻和吸收比试验、泄漏电流和直流耐压试验等虽然能发现很多绝缘缺陷，但因其试验电压等级
18、和电压频率均与电动机实际工作运行状况相差较大，不能准确检测出电动机存在的某些故障问题。定子绕组交流耐压试验作为交接和预防性试验的主要项目，是检测电动机绝缘状况判断的最为有效地手段。 本试验方法利用自行研发的无线变频谐振耐压试验装置对电动机采取交流变频谐振耐压试验，克服传统耐压试验技术存在的不足，创新性地实现了人体与高压带电体安全隔离操作，从软件上实现试验数据的自动录入和自动判断，确保试验过程的安全性、试验数据的精确可靠性。经过几个工程的施工证明具有很强的可操作性。操作要点如下： 1.由于交流耐压试验时间如果距离上次电动机绕组绝缘电阻测量时间12小时以上时，为防止期间电动机存在再次受潮或绝缘损坏
19、，应再次使用兆欧表检测电动机的对地绝缘，绝缘阻值在不低于1M/kV的情况下，才可进行试验，做好记录并对被试物充分放电。 2.将无线串联谐振装置连接电源，将高压出线连接到高压电动机接线柱上，非被试点短接接地后即可进行试验。 3.合上空气开关，在无线触摸屏上正确设置当次试验的起始频率、终止频率、起始电压、分压器变比、过压保护、过流保护、闪络保护等参数，并选用无线控制模式下的半自动试验方式进行试验。4.试验前启动扫频功能，从起始频率开始直到终止频率为止，进行该频率范围内的自动扫频作业寻找谐振点，并自动跟踪系统的谐振状态。5.系统找到谐振点后，分阶段调整试验电压升高至目标电压，若此时过压保护动作，系统
20、将自动停止试验，可能原因是调节电压升压过快，超过目标电压限值，此时可停止输出，手动重新开始缓慢升压，当电压升到试验的耐压值时，打开系统自动计时功能，持续时间为1min。 6.试验1min时间到，则系统自动降低试验电压至零点，此时可切断试验电源，利用放电棒充分放电，再次检测被试物的对地绝缘，做好记录并对被试物充分放电，拆除试验连接的临时线路。 7.整个试验完毕，将触摸屏与电脑连接，将当次试验的数据上传到电脑，进行记录和分析并整理出调试记录。试验时由无线触摸屏控制变频器完成整个串联谐振回路的调谐、升压、计时、降压、过流以及出现闪络保护和过压保护动作。实际操作时，应根据现场条件和试验需要自由选择无线
21、还是有线控制，自动还是手动试验，无线和有线控制的触摸屏在交流耐压试验操作步骤上完全一样。 5.2.7 检查定子绕组极性及其连接的正确性高压电动机交直流耐压试验合格后，即可进行接线工作，但某些情形下电动机出现定子绕组标识不清，六接线头无法清楚识别的状况。此时就需要检查定子绕组极性，错误的接线方式容易引起三相电流不平衡，绕组过热，转速降低甚至不转等状况。因此必须分清六接线头的首尾端才可进行电动机动力电缆的接线工作。试验利用可调压型电动机绕组极性判别装置，先用万用表的欧姆档分清各相绕组的两个接头，然后按图5.2.7所示，将测试回路输出接口的A、A端通过导线连接到电动机的U、U相绕组的两端，检测回路接
22、口的B、B端通过导线连接到电动机的V、V相绕组的两端，检测回路接口的C、C端通过导线连接到电动机的W、W相绕组的两端。检测前根据被测电动机容量、绕组间的等效变比，由换挡按钮选择合适的测试电压等级，检测时按下测试按钮，此时操作人员可根据不同颜色指示灯的亮灯情况判断其余两相电动机绕组的极性，如果观测到指示灯L1与L3亮，则U、V、W是同名端；如果观测到指示灯L1与L4亮，则U、V、W是同名端；如果观测到指示灯L2与L3亮，则U、V、W是同名端；如果观测到指示灯L2与L4亮，则U、V、W是同名端。判断出所有定子绕组极性后，应按照电动机铭牌上的接线方式，正确连接定子绕组。5.2.8 转向和相序的确定
23、对部分机电一体化设备，接线的同时还需确定电动机转向和相序。不同的负载对电动机转向要求不同，电动机不能与机械部分脱开解锁进行空载试车，且不允许反转的情况下，就要求在设备运转前确定电动机的正确转向和相序。 试验方法：电动机定子三相绕组是按120o电角度缠绕在定子铁心上时，把绕组的尾端用导线连接在一起，首端W端子作为公共端并与两块指针式毫伏表的输入端相连，另一端分别与U、V端子相连接，首端U、V端子则与电池的正、负极相连接，其接线方式如图5.2.8所示。根据负载要求确定电动机转向，通过直流蓄电池在绕组上施加一个电场，然后按负载要求的方向瞬间转动一下电动机的转轴，电动机定子绕组会感应出一个电势，增加或
24、抵消施加的电场。若此时观察到在转子瞬间转动的时候，1#毫伏表指针正向偏转，而2#毫伏表指针则反向偏转。在转子速度由最快到逐渐停止的时候，1#毫伏表指针反向偏转，而2#毫伏表指针正向偏转时，可以确定该电动机定子绕组的引出线U，V，W是反相序，反之则可判定为正相序，测试完成后方可进行电动机电缆的接线工作。5.2.9 运行考核高压电动机在进行以上所有试验项目且符合试验要求后，应再次进行检查，确定符合运行条件时，即可起动电动机，其检查项目如下： 1.工艺安装已施工完毕，电动机侧控制设备安装完毕，电动机动力电缆接线牢固、正确、接地可靠，电缆的相间和对地绝缘阻值符合要求。 2.高压柜综保参数和保护投退按照
25、图纸设计要求设置，零序互感器接线方式正确，送电前高压柜门封闭。 3.模拟检查电动机与其他的联锁装置、信号装置和动作是否正确。 4.检查控制保护回路接线的正确性，并做空操作试验。 5.试车现场过路通畅，照明正常。 6.试车前所有交接试验的调试记录已报监理审批。满足以上要求后可对高压电动机进行空载试车，检查电动机是否有异常的振动，电动机旋转的风声、电磁声应均匀，电动机前后轴承及电动机定子温度应在规定范围内，电动机空载转动运行时间为2h，记录电动机的空载电流，一般为3040额定电流值，若空载电流太大应分析原因。当电动机与其机械部分的连接不易拆开时，确认与试车有关的电气、仪表安装及相关工程调试完毕，具
26、备了投用条件，经业主和监理同意可连在一起进行转动试车。电动机空载试车正常的，可随同工艺要求，带机械试车。试车前，检查继电保护、控制开关、联锁装置，满足要求即可进行负载试车，在加负荷时，电气试车人员必须密切监视电动机负荷电流的增长，不得超过电动机铭牌上的额定电流值，若出现超值时，应迅速通知工艺减负荷，负荷试车考核时间一般为4872小时。通过考核后，该电动机即可投入生产运行。5.3 劳动力组织（表5.3） 劳动力组织情况表 表5.3序号单项工程所需人数备注1工程负责人1协调现场施工2安全员1负责高压试验安全措施及监管3质量员1施工质量监督4调整电工2高压电动机调试施工作业5安装电工2电缆接线工作及
27、安装质量的整改合计7人/6材料与设备 本工法无需特别说明的材料，采用的机具设备见表6。 仪器与机具表 表6名称型号规格单位数量用 途兆欧表ZC11D-10 只1高压绕组绝缘检测多功能试验电源装置3572R-SS套1电动机干燥控制箱感性绕组电阻快测仪RKC-10A套1绕组直流电阻测量可扩展折叠式高压直流倍压装置CB81套1直流耐压试验无线变频耐压试验装置ZYTS-WX 套1交流耐压试验可调压型电动机绕组极性判别装置TY1D套1电动机绕组极性判别数字万用表Fluke17B只2测量指针毫伏表VT-185只2判断电动机相序直流蓄电池6-GFM-38/12V,38A对2判断电动机相序扳手GB4440-8
28、4把2螺丝紧固平口起子8*150MM/ SATA把2改线剥线钳SDL-A2010把1剥除电线头部的表面绝缘层尖嘴钳CR-V PP+TPR 把1单股导线接头弯圈对讲机GP2000对2 通讯联络7质 量 控 制 7.1 质量控制标准电气装置安装工程电气设备交接试验标准GB50150-2006；三相异步电动机试验方法GB/T 1032-2005；设备厂家说明书、出厂试验报告及相关技术资料。7.2 质量控制要求高压电动机的交接试验测试要求和标准符合国标要求，如表7.2所示。 试验测试要求 表7.2序号项 目试验测试标准和注意事项1测量绕组的绝缘电阻和吸收比 额定电压在1000V以上，折算至运行温度时的
29、绝缘电阻值，定子绕组不应低于1M/kV。1000V及以上的电动机应测量吸收比。吸收比不应低于1.2，中性点拆开的应分相测量2电动机干燥处理 干燥时电动机线圈的温度不得超过70,在开始烘干的23小时内温度不超过150，干燥过程中应每隔1小时测一次线圈绝缘电阻和吸收比，在绝缘电阻和吸收比稳定45小时不变后，即可认为干燥结束3测量绕组的直流电阻 1000V以上或容量100kW以上的电动机各相绕组直流电阻值相互差别不应超过其最小值的2%，中性点未引出的电动机可测量线间直流电阻，其相互差别不应该超过其最小值的1%4定子绕组的直流耐压试验和漏泄电流测量 1000V以上及1000kW以上、中性点连线已引出至
30、出线端子板的定子绕组应分相进行直流耐压试验，中性点未引出的不进行此项试验。试验电压为定子绕组额定电压的3倍。在规定的试验电压下，各相泄露电流的差值不应大于最小值的100%；当最大泄露电流在20uA以下时，各相间差值与出厂试验值比较不应有明显差别，根据绝缘电阻值和交流耐压试验结果综合判断为良好时，各相间差值可不考虑5定子绕组交流耐压试验 10kV异步交流电动机定子绕组交流耐压试验电压不低于16kV，同步电动机转子绕组的交流耐压试验电压值应为额定励磁电压的7.5倍，且不应低于1200V，但不应高于出厂试验电压值的75%6检查定子绕组极性及其连接的正确性 定子绕组必须确定其绕组的极性和连接的正确性才
31、可进行接线，中性点未引出者可不检查极性7转向和相序的确定 提前确认电动机的正确转向，电池接通电机线圈时间不宜超过1.5s 7.3 质量保证措施 7.3.1 调试应严格按照国标电气装置安装工程电气设备交接试验标准GB50150-2006执行。7.3.2 调试所需的检验、试验设备必须按检定周期进行检定，确保测量、试验数据准确，试验仪表具有计量合格证并在有效期内使用。 7.3.3 执行审核设计图纸资料，审核给定的保护整定值，审核安装质量及设备规格型号的“三审”规定，不能单纯按图施工。 7.3.4 做好施工人员技术培训工作，提高全员质量意识和技术素质。7.3.5 坚持技术交底制，每道工序前必须针对调试程序、工艺、方法、技术标准等交底到每个参与调试施工人员，杜绝因技术指导错误而影响施工质量。7.3.6 交接试验接线后必须由另一人检查，包括试验接线有无错误，各仪表量程是否合适。
