同步电动机运行故障的处理方法

（一）同步电动机温度过高

同步电动机运行中，如定子和转子电流、定子电压、功率因数等都在正常允许的范围内，定子线圈或定子铁芯的温度升高，超过正常运行的数值时，就应判定电动机发生了异常情况。此时，应对各个测量仪表的指示进行分析，找出原因，进行适当的处理。

1.定子温度异常升高

这可能是定子温度表失灵的缘故。测量定子温度用的电阻式测温元件的电阻值有的会在运行中逐步增大，甚至开路，这时就会出现某一点温度突然上升的现象。

2.负载不正常

同步电动机没有按规定的条件运行，会造成电压、电流、功率因数及转速等数据与额定值有较大的差异。电压太高会使铁耗增加，这不但会使铁芯温升增加，也会影响功率因数及转速等数据与额定值有较大差异，还会影响到定子线圈的温升。如果电流过大，线圈铜耗就会增加，直接造成线圈的过热。三相电压不对称，产生逆转磁场，在转子上引起较大的附加损耗，引起转子的温升增加。

3.电机通风不良

电机温升与通风情况有很大关系。当通风不良时，会导致电机温升的增加。通风不良的主要原因是风道被堵塞，如电机的气隙、径向风道及进风口处的空气过滤器等处被灰尘、飞絮等堵塞。

4.机内积尘

在工作条件较差的场所，粉尘、飞絮等进入电机内部，堆积在散热表面上使电机散热困难，引起温度升高。

5.局部温度过高

如果发现电动机的定子绕组有异常现象，可从以下几方面检查：

（1）首先检查电机的负载情况是否正常，如三相电流和电压数值是否在额定值之内，励磁电流是否超出正常数值等。如发现负载不正常，可设法调整负载；如果励磁电流过大，应设法降低，若调整后仍然无效，应考虑转子线圈匝间短路的可能性。

（2）如果电机的运行工况都在正常范围内，温升已超过正常值，就说明电机本身及与它有关的通风冷却系统出现了异常情况，必须找出原因，予以排除。

由于大型同步电动机的定子绕组一般装有测温装置，因此比较容易发现过热现象，运行人员要经常进行检查。

（二）同步电动机定子绕组损坏

电动机由于定子线棒绝缘击穿、接头开焊等情况，会引起接地或相间短路故障。有时由于转子上的零件在运行中飞出或端部固定零件在运行中脱落，也会损坏电动机定子绕组绝缘体引起短路故障。

当电动机发生相间短路事故时，由于故障点通过大量电流，引起电压下降、波动，同时在电动机旁往往可以听到强烈的响声，并在观察窗处可以看见电弧的火花，这时电动机的继电保护装置会立即动作，使电动机立即停止运行。

如果电动机内部起火，应确保开关均已跳闸后，开启消防设施进行灭火。

由于电动机中性点不接地，当定子绕组发生接地故障时，电动机的接地保护动作报警，这时运行人员应按接地电流的大小，根据现场运行规程规定的时间迅速处理。

由于端部防晕处理不好，电容电流过大引起定子端部绕组发热，或因其他原因使电动机端部温度过高，有时可能也会使线棒冒出火花来，甚至着火，值班人员应采取紧急停机措施，然后根据端部的燃烧情况来实施灭火措施。

若电动机的差动保护动作引起断路器跳闸，应立即对差动保护装置进行检查。若发现电机绕组有烧损、闪络之处，应立即进行修理。若未发现电机绕组烧损，用1000～2500V摇表测绝缘电阻，其值降到规定值的1/5以下时，则有隐患。

（三）同步电动机转子接地

大型同步电动机转子接地是转子线圈直接与磁极铁芯之间的绝缘有损坏造成线圈直接与铁芯相碰或局部绝缘电阻降到相当低的程度，这时会发生同步电动机转子接地故障。

对正在运行的电动机，不能用摇表来测量转子的绝缘电阻，可采用直流电压表法来检测。用直流电压表法检测转子绝缘的原理，如图3-16所示。选用一个高内阻的直流电压表 （内阻Rv为20～50Ω），用表及探针测量出正负极电环之间的电压U、正极电环对地电压U1和负极电环对地电压U2，根据所测的U、U1、U2的数值及已知的电压表的内阻Rv，就可用式（3-4）求出转子线圈的对地绝缘电阻RD，即

如果RD接近0.01MΩ，说明转子有接地故障，应停机检查；如果RD接近于零，说明有金属性接地。当转子线圈绝缘电阻很高时，U1和U2都非常小，几乎接近于零。根据这个原理，可用图3-17所示的监视电路对转子线圈的绝缘进行监视。当转子线圈只有一点接地时，线圈和地之间尚未形成回路，故障点无电流通过，励磁回路仍然保持正常的电流状况，电动机仍可继续运行，但必须选择适当的时候停机检修。如果转子回路再有一处接地就形成两点接地故障，电流就不正常，磁路也失去平衡并导致机械振动。

图3-16　用直流电压表法检测转子绝缘(www.xing528.com)

图3-17　转子回路绝缘的监视电路

（a）单表法监视电路；（b）双表法监视电路

两个接地点位置不同，对电机的危害程度也不一样，如果转子线圈进出线两个端头接地，就相当于整个励磁系统被短路，电机将失磁，励磁回路短路后，产生过大电流而损坏励磁回路。若一个线圈内发生两点接地，就相当于一个线圈内的几匝之间被短路，该磁极磁通量减少。假如两个接地点非常靠近，对电路或磁路的影响均很小。如果发现正在运行的大型同步电动机励磁电流突然增加，励磁电压下降，电动机产生不正常的振动，这时可判断为转子发生两点接地故障或转子励磁线圈有匝间短路故障。

当转子发生一点接地故障后就应立刻设法消除，以防发展成两点接地。如果是稳定的金属性接地故障，而一时没有条件安排检修时，就应投入转子两点接地保护装置，以防发生两点接地故障后，烧坏转子绕组，使故障扩大。

转子绕组发生匝间短路故障时，情况与转子两点接地相同，但这时短路的匝数一般不多，影响没有两点接地严重。

运行中，若出现励磁电流突然增大，励磁电压降低，功率因数升高，定子电压降低，定子电流增大，电动机发生剧烈振动时，可以判断发生了转子两点接地故障或匝间短路故障。这时，如果转子两点接地装有保护装置，则它的继电器将产生作用，此时应立即分开电动机的断路器，使电动机停机，然后对转子和励磁系统进行检查。

（四）同步电动机运行中的失磁

在运行中，由于励磁系统故障、转子励磁回路断线或励磁变阻器接触不良，使转子磁场消失，这种现象叫做失磁。

如果同步电动机失磁，同步转矩降到零，引起失步，转子和电枢旋转磁场之间出现转差，立即进入异步电动机运行，电动机定子与启动绕组就组成鼠笼式异步电动机。由于启动绕组是为短时启动使用而设计的，不能作长期稳定异步运行，否则将烧坏绕组。因此，失磁后必须立即停机，检查失磁产生的原因并排除故障。

同步电动机出现失磁，在配电屏或控制屏上反映出来的主要现象有，转子励磁电流突然下降到零或接近于零，励磁电压也接近于零，定子电流增加并摆动。

同步电动机产生失磁故障的原因，大致有以下几方面：①励磁绕组断线；②励磁系统故障；③电刷接触不良，弹簧失去压力。

（五）电刷及集电环异常磨损

电刷在集电环上长期摩擦会发生一定的磨损。电刷的正常磨损量为每50h磨损0.5mm。如果磨损量超过这个数值就要分析原因，并加以排除。电刷迅速磨损的原因，一般有以下几个方面：

（1）集电环表面潮湿，引起电腐蚀。当环境受污染时，这种腐蚀更为严重。电腐蚀作用使集电环及电刷磨损加剧。

（2）电刷压力不正常。正常压力为0.015～0.04MPa，过大或过小均不适宜。压力太大会引起机械磨损；压力太小容易产生火花，从而产生电磨损。

（3）电刷牌号选用不当或不同牌号电刷混用。

（4）集电环表面不够光洁，引起火花。一般集电坏表面的表面粗糙度应达到0.4μm，但实际上很多集电环都达不到这个要求。这不仅会加速电刷的磨损，还使集电环表面产生麻点，形成恶性循环造成不良后果。

如果经过分析，证实电刷的严重磨损是由于集电环表面粗糙度不好而引起的，应对集电环进行研磨修整。

（六）同步电动机的启动故障及仪表指示失常

1.启动故障

目前大型同步电动机采用异步法启动，这种异步启动相当于一台鼠笼式异步电动机的启动过程。异步电动机中可能出现的启动故障都有可能出现在同步电动机中。当磁极已通入励磁电流，而转子始终不能被牵入同步转速时，说明出现启动故障。其原因大致有：①负载转矩太大；②启动电压太低；③启动用鼠笼式绕组的电阻太大；④转子励磁线圈有匝间短路。

2.仪表指示失常

运行中电动机的某一表计指示失常不一定就是电动机的故障，也可能是仪表本身或仪表测量回路的故障，因此应该认真进行检查分析。某一仪表指示失常，应根据具体情况及其他仪表的指示情况进行分析，判断该表计是否存在故障。可能出现的情况如下：

（1）仅单独一个仪表指示失常，而其他仪表指示都正常，电动机运行情况也正常，则可能是该仪表本身出了故障。

（2）电动机电压表指示为零，而有功功率表、功率因数表等指示也不正常，则可能为电压互感器回路的故障。

（3）电动机某相的定子电流表指示为零，同时有功功率表、功率因数表等指示也不正常，则可能是该相电流互感器回路的故障。

（4）运行中电动机所带的负载正常，但励磁系统的表计指示为零或降低，则表明是励磁系统故障。

仪表本身或仪表测量回路出现故障后，仪表指示不能反映电动机的真实情况，使运行人员不能有效地监视电动机运行状况，因此必须采取措施消除故障。在仪表恢复正常之前，运行人员应尽可能不改变电动机的功率及励磁电流。