電機(jī)絕緣檢測試驗的綜合應(yīng)用

鄒專仁

廣西水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院 廣西南寧 530023

近年來，電機(jī)在人們的生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用可謂是越來越廣泛，而國內(nèi)對電機(jī)生產(chǎn)和檢測的重視程度也越來越高。眾所周知，無論是電機(jī)的新造還是電機(jī)的修理，都需要進(jìn)行絕緣電阻、吸收比、介電損耗等檢測，而相關(guān)技術(shù)人員能夠熟練地掌握相應(yīng)的檢測方法和儀器的使用，但是對檢測原理卻不是很清楚。希望通過本文的闡述，能夠幫助相關(guān)技術(shù)人員更深入的理解電機(jī)絕緣檢測的原理，使其技術(shù)水平達(dá)到一個新的高度，更好地帶動我國電機(jī)絕緣檢測的進(jìn)步，并促進(jìn)我國電機(jī)的進(jìn)一步發(fā)展[1]。

1 絕緣電阻檢測試驗

1.1 絕緣電阻檢測試驗的原理

絕緣電阻測量作為絕緣檢測重要的檢測手段，具有方便、有效、快捷的優(yōu)點，能夠?qū)⒔^緣的整體狀態(tài)進(jìn)行直觀的反映。絕緣電阻試驗的試驗原理是將直流電壓施加在絕緣電阻上，進(jìn)行絕緣電阻電阻值的測量，進(jìn)而反映出絕緣電阻的伏安特性。絕緣電阻檢測試驗是非破壞性試驗，可以對絕緣的分布式缺陷進(jìn)行檢測。在對電機(jī)進(jìn)行絕緣電阻檢測時，檢測的是所有絕緣并聯(lián)的總電阻，這樣在排查故障時要進(jìn)行分段查找。以3000A發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的絕緣電阻檢測為例進(jìn)行說明。檢測過程如下：首先，將18個磁極進(jìn)行串聯(lián)；然后，將兆歐表的兩段分別接磁極線圈引線和轉(zhuǎn)子磁軛；最后，用手搖動兆歐表發(fā)出直流電流，電流從引線進(jìn)入在經(jīng)過18個磁極線圈導(dǎo)線和絕緣之后進(jìn)入磁軛回到兆歐表。

1.2 判斷實驗結(jié)果

在電機(jī)中，有兩個因素會導(dǎo)致絕緣電阻偏低，一是吸潮二是沾污或破損。首先，吸潮。絕緣電阻的阻值會隨著空氣中濕度情況發(fā)生變化。若對絕緣電阻進(jìn)行烘干處理后阻值并沒有發(fā)生明顯的提升，就說明絕緣電阻出現(xiàn)沾污或破損問題，這種問題只能通過分段查找確定故障點，然后對該處的灰塵進(jìn)行清除，對破損的地方進(jìn)行修復(fù)，來提高絕緣電阻的阻值[2]。

2 極化指數(shù)與吸收比試驗

2.1 極化指數(shù)與吸收比試驗的原理

在改進(jìn)電機(jī)絕緣工藝時，每更改一種絕緣結(jié)構(gòu)都需要承擔(dān)較大的風(fēng)險。由于缺少數(shù)據(jù)的支持，依靠傳統(tǒng)的實驗方法無法有效的找到新舊絕緣結(jié)構(gòu)之間的差別，因此新絕緣結(jié)構(gòu)在施行時出現(xiàn)嚴(yán)重批量質(zhì)量問題的可能性較大。而在電機(jī)修理過程中，大修后的轉(zhuǎn)子需要更換全部線圈，檢修的轉(zhuǎn)子只需要進(jìn)行清洗烘干。在生產(chǎn)車間內(nèi)進(jìn)行絕緣電阻檢測時，所有檢測項都全部通過，但是運行一年之后，大修的轉(zhuǎn)子出現(xiàn)的問題較少，檢修的轉(zhuǎn)子會發(fā)生接地匝短問題。

首先，檢測達(dá)到絕緣電阻所需時間。這也是考察電機(jī)絕緣隨時間的變化情況，而這一環(huán)節(jié)也正是實際工作最容易被忽視的。例如對上述的兩種轉(zhuǎn)子進(jìn)行絕緣檢測，采用的設(shè)備為絕緣測試儀。隨著時間的推移，絕緣電阻會不斷增加，當(dāng)絕緣電阻增加到10000兆歐，兩種轉(zhuǎn)子所需時間分別為5秒和10秒，這就表明所需時間為5秒的電機(jī)絕緣性能要比所需時間為10秒的好。

其次，電機(jī)十分鐘后的絕緣電阻，所需要設(shè)備為絕緣測試儀。以修理電機(jī)為例進(jìn)行分析，在2分鐘之后檢修轉(zhuǎn)子的絕緣電阻為上升到2000兆歐，隨后轉(zhuǎn)子的絕緣電阻阻值將趨于穩(wěn)定，基本保持不變。通過對以上兩種指標(biāo)的檢測可以發(fā)現(xiàn)，大修轉(zhuǎn)子和檢修轉(zhuǎn)子的絕緣電阻存在較大的區(qū)別。采用極化指數(shù)和吸收比進(jìn)行檢測時，極化指數(shù)為10分鐘絕緣電阻和1分鐘絕緣電阻的比值，這個比值可以有效的反映十分鐘內(nèi)絕緣電阻的快慢變化。吸收比為1分鐘絕緣電阻和15秒絕緣電阻的比值。

2.2 極化指數(shù)與吸收比的限值

第一，新造電機(jī)極化指數(shù)大于等于1.5，檢修電機(jī)極化指數(shù)大于等于1.2。

第二，電機(jī)極化指數(shù)大于等于2，表明電機(jī)絕緣具有可靠性。

第三，極化指數(shù)介于1.0-1.1之間，表明電機(jī)絕緣沒有問題，但需要對薄弱點進(jìn)行排查。

第四，極化指數(shù)小于1，表明電機(jī)絕緣需要更換。

第五，吸收比大于等于1.3，表明電機(jī)絕緣合格。

3 介質(zhì)損失角正切值試驗

介質(zhì)損失角正切值試驗又稱為介損試驗，介損值是介質(zhì)損失角正切值的簡稱。如下圖1所示，對絕緣材料施加交流電壓，絕緣材料相當(dāng)于一個電容性阻抗，將通過的它的電流分為有功電流和無功電流，而有功電流與無功電流的比值被稱之為介損值。絕緣損耗主要是在有功電流上進(jìn)行體現(xiàn)的，因此有功電流越小絕緣損耗就越少，介損值就越小。從上述關(guān)系來看，介損值越小越好。新造電機(jī)的介損值為1%-8%，而溫度對介損值也有很大的影響，因此在進(jìn)行試驗時要在統(tǒng)一溫度下進(jìn)行。電機(jī)大修后要求介損值在20℃的溫度下不能超過1.5，30℃的溫度下不能超過2，40℃的溫度下不能超過3%。

圖1 介質(zhì)在交流電壓作用下的等值電路及相置圖

4 直流耐壓試驗

顧名思義，直流耐壓試驗是通過對電機(jī)施加直流電壓進(jìn)行電壓絕緣檢測的，但施加的直流電壓是要求的，必須是高出電機(jī)額定電壓一定值的直流試驗電壓，直流試驗電壓需要持續(xù)作用一定的時間，然后對絕緣情況進(jìn)行觀察，查看是否出現(xiàn)擊穿或其他異常情況。這種測量方法主要是對絕緣的耐電強度進(jìn)行考察。但在此過程中，需要注意以下三點：

第一，直流耐壓試驗也屬于非破壞性試驗。絕緣介質(zhì)相當(dāng)于一個電容性阻抗，在施加直流電壓時，經(jīng)過絕緣的電流非常小，因此損耗也非常小，因此在很長一段時間里，不會降低絕緣的強度。

第二，直流耐壓的標(biāo)準(zhǔn)。由于公司生產(chǎn)的電機(jī)種類眾多，不同種類的電機(jī)其額定電壓也不同。因此在進(jìn)行直流耐壓試驗時，打多少伏的直流耐壓是困擾工作過人員的最大問題。在相關(guān)資料中，對直流耐壓的最大值進(jìn)行了明確的說明，為交流工頻耐壓值的1.7倍，而所需持續(xù)的時間為1分鐘。

第三，絕緣電阻與泄露電流的大小之間具有一定的相關(guān)性。在進(jìn)行直流耐壓試驗時，泄露電流一般會越來越小。這是因為隨著施加直流電壓的時間越長，絕緣電阻的阻值就越來越大，進(jìn)而導(dǎo)致電流越來越小。但在直流耐壓試驗中，若泄露電流超出正常范圍時，也普遍伴隨著絕緣電阻低的顯像管。直流耐壓試驗的電壓高，與絕緣電阻試驗相比更具靈敏性，但也存在一個不足，就是容易出現(xiàn)絕緣的集中式缺陷[3]。

5 工頻耐壓試驗

與直流耐壓試驗一樣，工頻耐壓試驗都是通過對電機(jī)施加電壓進(jìn)行試驗的。但不同的是，工頻耐壓試驗對電機(jī)施加的電壓是工頻試驗電壓，電壓值要高出它額定工作電壓的一定值，同樣需要持續(xù)作用一段時間，然后對絕緣進(jìn)行觀察，查看是否擊穿或其他情況。需要特別指出一點，工頻耐壓下絕緣考察是十分嚴(yán)格的。在利用這種方法進(jìn)行試驗時，可以檢測出電機(jī)絕緣的很多缺陷，特別是對絕緣的集中式缺陷檢查，效果十分顯著。與其他檢測方法一樣，工頻耐壓試驗也存在一定的缺點，其中最主要的缺點是工頻耐壓試驗屬于破壞性試驗，由于絕緣等效一個電容性阻抗，當(dāng)施加交流電壓時，就會產(chǎn)生電容電流，進(jìn)而增加絕緣損耗，同時使絕緣中的缺陷程度進(jìn)一步加劇，導(dǎo)致絕緣出現(xiàn)累積效應(yīng)，使絕緣的損傷疊加起來，導(dǎo)致絕緣損傷更加嚴(yán)重。在進(jìn)行工頻耐壓試驗時，每道工序施加的工頻耐壓都要比上道降低200V。正是因為工頻耐壓試驗存在的缺點，使我們在對電機(jī)進(jìn)行絕緣檢測時要先將上述的其他非破壞性絕緣檢測做完之后再進(jìn)行工頻耐壓試驗。

6 結(jié)語

綜上所述，本文共敘述了五種電機(jī)絕緣檢測方法，在電機(jī)的發(fā)展過程中，絕緣檢測都方法也是與時俱進(jìn)的，要做到隨電機(jī)的發(fā)展不斷地更新。與此同時，我國也應(yīng)加大對電機(jī)絕緣檢測試驗的研究，不斷地對檢測方法進(jìn)行創(chuàng)新和優(yōu)化，以推動我國電機(jī)絕緣檢測的發(fā)展，有效地提高電機(jī)的功能，使其在各個領(lǐng)域中更好地發(fā)揮作用。