淺析高壓電機絕緣性能降低原因分析與預防措施

鐘志倫

摘要：高壓電機是許多設(shè)備的必要組成成分，也是這些設(shè)備的動力源。高壓電機運行質(zhì)量影響著發(fā)電機組的安全運行。高壓電機的故障在很大程度上來源于絕緣損壞，絕緣損壞會影響電廠的安全運行。本文就高壓電機絕緣性能降低的原因和預防措施進行了具體論述，以期減少因高壓電機絕緣損壞而造成的嚴重損失。

關(guān)鍵詞：高壓電機；絕緣性能；匝間絕緣

前言

本文首先分析了匝間絕緣、電腐蝕和電暈、電動機和電纜接觸不良、機械原因等降低高壓電機絕緣性能的原因，然后討論了選用質(zhì)地優(yōu)良的絕緣、選擇技術(shù)工藝質(zhì)量優(yōu)良的廠家、選用性能優(yōu)良的電壓保護器、降低工作環(huán)境中粉塵含量等高壓電機絕緣性能降低的預防措施，并對全文進行總結(jié)。

1.高壓電機絕緣性能降低原因分析

高壓電機絕緣性能的優(yōu)劣主要依靠電機耐電強度來判斷，而高壓電機絕緣性能的降低需要考慮匝間絕緣、電腐蝕和電暈、電動機和電纜接觸不良和機械原因，下面本文對這些影響高壓電機絕緣性能的因素具體加以分析。

1.1匝間絕緣

通常情況下，高壓電機的運行電壓在6KV左右，電機的絕緣匝間能夠耐受500V電壓，而絕緣層利用單玻雙層亞胺薄膜包扎。研究數(shù)據(jù)顯示，電機電源系統(tǒng)的過電壓在低于千分之五，因而瞬時高壓不能損害電機。然而，雷電過電壓的危害性較大，既能損壞電機主絕緣，又能破壞匝間絕緣。電機線圈匝間正常運行的電壓可以用以下的公式來表述：

公式中的z表示電機槽數(shù)、n表示線圈匝數(shù)、m表示電機相數(shù)、a表示并聯(lián)路數(shù)。線圈匝間電壓通常為20V[1]。

線圈采用熱壓成形的直線部分能夠減少氣隙，而線圈端部的手包絕緣和主絕緣性能都比直線部分差。電機運行時會出現(xiàn)端部應力集中、電場畸變、頻繁起動電機使導體和絕緣介質(zhì)因溫度膨脹系數(shù)產(chǎn)生的差異等都會導致匝間絕緣耐受力的增加，致使匝間絕緣出現(xiàn)薄弱點。電機運行年限越長，受外部沖擊次數(shù)越多，由于匝間絕緣損壞而造成的故障也越多。

1.2電腐蝕和電暈

電腐蝕和電暈一般發(fā)生在電機線圈直線槽口、外部氣隙和鐵心槽內(nèi)，這是因為在制作線棒直線部分時運用了無溶劑漆浸漬熱壓成型技術(shù)，從而避免了線圈內(nèi)部氣隙的形成。在熱固性槽壁與防暈層接觸不良時，電磁的振動會導致槽內(nèi)間隙火花放電，使局部溫度過高，進而腐蝕絕緣表面，影響絕緣性能，而且腐蝕位置會因接觸條件和振動的改變而轉(zhuǎn)移[2]。

1.3電動機和電纜接觸不良

高壓電機引線線鼻的制作原料多為銅，電機鼻與銅電纜的良好接觸可以促進設(shè)備的正常運行，而由于銅氧化或接觸不良引起的電阻阻值增加會增加局部溫度，燒斷線路，產(chǎn)生對地放電、缺引和相間短路故障，尤其對鋁芯電纜的使用更要加強防御。

1.4機械原因

受峰低谷負荷的影響，電機的頻繁起動會增加轉(zhuǎn)差率和轉(zhuǎn)子感應電勢，進而導致轉(zhuǎn)子電流溫度的升高。電機的頻繁啟動會降低絕緣耐熱性，電定子線棒端部未設(shè)置絕緣防護，對熱脹冷縮較為敏感，容易引起絕緣擊穿。調(diào)查研究表明，線圈靜態(tài)收縮應變大于2.5kg這個極限值時，會使擊穿電壓瞬間為零。環(huán)氧玻璃粉絕緣的收與縮極限值分別為2.1kg和1.9kg，一旦超過此值，會出現(xiàn)絕緣斷裂和剝離、折斷現(xiàn)象。通常情況下，電機起動的單個線圈電磁力可以用以下公式來表述：

公式中的k表示線棒數(shù)，β1、β2表示線圈漸開線首尾和所計算點處的的夾角。電磁力集中、線圈端部和小聯(lián)線處曲率半徑小等因素都可能提高絕緣損傷機率[3]。

2.高壓電機絕緣性能降低預防措施

高壓電機絕緣性能的降低會直接影響電廠的正常運轉(zhuǎn)，甚至可能出現(xiàn)更為嚴重的后果。因此，提高高壓電機的絕緣性能會間接增加電廠收益。在采取防御措施時，可以考慮選用優(yōu)質(zhì)絕緣材料、廠家、電壓保護器，降低工作環(huán)境中粉塵含量，進而提高高壓電機絕緣性能。

2.1選用質(zhì)地優(yōu)良的絕緣材料

高壓電機絕緣在受到高溫、強電場、機械效力、污穢積淀、潮濕和臭氧等威脅時易老化，但如果選用優(yōu)質(zhì)的電工復合膠、運母、絕緣漆和合成膜纖維材料，就會減少機械應力、延緩氣隙產(chǎn)生、減慢脆化進程、減少游離和炭拆除現(xiàn)象的發(fā)生，進而減緩絕緣老化速度，降低能量的損耗。

2.2選擇技術(shù)工藝質(zhì)量優(yōu)良的廠家

技術(shù)工藝在電機生產(chǎn)過程中起到了重要的作用。例如，“真空浸潤”技術(shù)可以提高漆膠的滲透率，減少氣泡的產(chǎn)生，增加介電系數(shù)和電場強度，從而降低比熱阻和電阻率，減少甚至避潮氣入侵和免局部放電，最終達到延緩抗老化的目的。

2.3選用性能優(yōu)良的電壓保護器

電機使用過程中存在許多問題，如暫態(tài)過電壓、操作過電壓、大氣過電壓等，這些過程產(chǎn)生的波陡度和波幅會嚴重積累甚至擊穿電機縱絕緣和主絕緣。過電保護器能夠保護電機不受電壓的破壞，但需要選擇優(yōu)質(zhì)的電壓保護器，因為劣質(zhì)的電壓保護器不但不能保護電機，反而會危害電機絕緣安全，對電機造成破壞。因此，需要選擇性能優(yōu)良的電壓保護器，減少過電壓的危害。

2.4降低工作環(huán)境中粉塵含量

粉塵由橡膠粉和滑石粉組成，可以粘附在電機表層，影響電機散熱效果，導致電機老化加速。高壓電機的工作環(huán)境會有較多的粉塵，電機表面和和設(shè)備所在場地會積壓灰塵，這些灰塵滲入繞組可能在絕緣上形成污穢，阻礙散熱效果，進而降低絕緣阻值。面臨粉塵的威脅，工作人員應該多查看電機的工作情況，同時注意保養(yǎng)電機，定期更換軸承潤滑油。此外，工作人員應該認真檢查電機故障，做好電機隱患的防御工作，確保電機的正常運行[4]。

3.總結(jié)

總而言之，高壓電機的絕緣材料會因溫度、電氣、機械和環(huán)境的影響而加快老化速度。因此，工作人員應該加強防御，認真分析絕緣材料老化的原因和老化程度，做好必要的常規(guī)處理，盡量延緩絕緣材料老化進度，延長高壓電機使用壽命。

參考文獻：

[1]李振忠，孫攀.高壓電機絕緣監(jiān)測裝置及其應用分析[J].科技創(chuàng)新與應用，2013，02（16）：41.

[2]劉冰.基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的高壓潛水電機絕緣壽命預測[D].合肥工業(yè)大學，2012.

[3]閻威.高壓電機使用變頻器的優(yōu)缺點[J].黑龍江科技信息，2013，03（28）：105.

[4]黃曉峰.淺析高壓電機運行時的絕緣措施[J].河南科技，2013，03（19）：87-88.