高壓電機的絕緣性能指標、影響因素和預(yù)防措施

宋帥

摘 要：高壓電動機是依據(jù)電磁感應(yīng)定律實現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換或傳遞的一種電磁裝置，是各種機械設(shè)備的動力源。作為電能生產(chǎn)、傳輸、使用和電能特性變換的核心裝備，電動機在現(xiàn)代社會所有行業(yè)和部門中占據(jù)著越來越重要的地位。因此保證電動機可靠安全運行意義重大，而影響其最大因素就是電氣絕緣性能。本文就高壓電動機絕緣性能和預(yù)防措施進行了具體論述，以減少因高壓電機絕緣性能降低損壞所導(dǎo)致的嚴重損失和事故發(fā)生。

關(guān)鍵詞：電動機;絕緣;因素;預(yù)防

引言：

本文首先介紹電動機性能的重要作用以及各種技術(shù)指標，各種降低絕緣性能的諸多因素，然后簡要講解了一些提高電動機絕緣性能的預(yù)防措施，最后對全文進行總結(jié)。

一、電動機的絕緣性能及測量參數(shù)

高壓電動機是指額定電壓在1kV以上的電動機，常使用的是6kV和10kV電壓。高壓電機在運行期間，始終處于各種內(nèi)部運行因素和外界因素共同作用的影響下，其絕緣性能也會不斷發(fā)生變化。這些內(nèi)外界因素主要包括外部電場、環(huán)境、腐蝕度、溫度、濕度、電壓、電流、操作、老化、絕緣材料等。絕緣性能下降嚴重還會導(dǎo)致發(fā)生事故、停機、跳閘火災(zāi)、觸電傷亡等，嚴重影響設(shè)備安全和人身安全，下面本文對絕緣性能參數(shù)具體分析。

1.1檢查電氣設(shè)備的絕緣性能，測量其絕緣電阻是最基本、最實用、最有效的方法。

絕緣電阻是加直流電壓于電介質(zhì)，經(jīng)過一定時間極化過程結(jié)束后，流過電介質(zhì)的泄漏電流對應(yīng)的電阻。常用的測量工具有數(shù)字兆歐表和指針兆歐表（又被稱為搖表）

下面的一首口訣是關(guān)于電動機絕緣電阻合格與否的測量的“快速估算口訣”大家一起來看看吧

口訣：電機運行保安全，使用之前測絕緣。

絕緣合格值多少，熱態(tài)數(shù)值有國標。

電機電壓每千伏，絕緣電阻超一兆。

低壓電機冷態(tài)值，最低限值為五兆。

高壓電機未定數(shù)，供需雙方好協(xié)商。

故通過測量絕緣電阻來發(fā)現(xiàn)絕緣擊穿和嚴重熱老化、局部和整體受潮、臟污等。因此絕緣電阻合格是判斷電動機能否啟動的一個重要條件，尤其是高壓電動機。如果達不到規(guī)定的絕緣電阻標準而強行啟動，電機將會損壞，造成的損失將是巨大的。

下表給出了不同測量電壓下絕緣電阻的極限值。

1.2測量極化指數(shù)和吸收比

極化指數(shù)是指在同一次試驗中，加壓10min時的絕緣電阻值和加壓1min時的絕緣電阻值之比。

電氣試驗規(guī)程中明文規(guī)定：容量在200kW以上的低壓電動機以及電壓為10000V及以上的高壓電動機應(yīng)測量吸收比。

在絕緣測試中，某一時刻的絕緣電阻值是不能全面反映電動機的絕緣性能的優(yōu)劣的，這是由于以下兩方面原因：一方面，同樣性能的絕緣材料，體積大時呈現(xiàn)的絕緣電阻小，體積小時呈現(xiàn)的絕緣電阻大。另一方面，絕緣材料在加上高壓后均存在對電荷的吸收比過程和極化過程。所以要求電機的絕緣測試中應(yīng)測量吸收比和極化指數(shù)，并以此數(shù)據(jù)來判斷絕緣狀態(tài)的優(yōu)劣。在判斷電動機絕緣性能時，不能僅僅依靠絕緣電阻一項指標，其不能反映電動機的受潮程度，絕緣受潮后吸收比或極化指數(shù)降低，因此它是判斷絕緣。受潮的一個重要指標。

在1分鐘后測量絕緣電阻一次，10分鐘后再測量一次，以確定極化指數(shù)。

將兩次的測量結(jié)果相除：PI=RC10分鐘/RC1分鐘

在同一次絕緣電阻試驗中，1分鐘時的絕緣電阻與15秒時的絕緣值之比。

將其值相除：K=RC60秒/RC15秒

為避免此類吸收比可能產(chǎn)生的誤判斷，常對于吸收比小于1.3的進行極化指數(shù)測量來進一步判斷絕緣優(yōu)劣。

二、影響高壓電動機的絕緣性能的因素

環(huán)境溫度：若運行時，其溫度已超出絕緣材料的耐受溫度，則會對絕緣性能產(chǎn)生不利影響，甚至會損壞電機。一般而言，絕緣強度隨著溫度的升高而降低，而溫度越低，絕緣強度會變得高些;

環(huán)境濕度：繞組絕緣層是否受潮，也會改變影響絕緣材料的絕緣性能。濕度大絕緣電阻小，反之絕緣電阻變大;

環(huán)境其他因素：比如大氣壓力、周圍氣體的化學(xué)成分等;

電壓、電流因素：比如工作電壓、內(nèi)部和外部過電壓、過電流的影響;

機械因素：在電機正常工作時，由于負載變化、沖擊、振動等也會對其絕緣材料有不利影響;

啟動頻次：高壓電動機的頻繁啟動直接影響其使用壽命，還會導(dǎo)致絕緣性能降低。這是因為啟動時電機要承受大電流的沖擊，繞組要承受電機和熱應(yīng)力的疊加作用。由于繞組絕緣材料與銅導(dǎo)體膨脹系數(shù)不同，在啟動時絕緣材料與導(dǎo)體之間形成很大的剪切應(yīng)力，導(dǎo)體與絕緣材料之間的固定將被破壞，絕緣將分層或撕裂以至發(fā)生絕緣擊穿。

三、高壓電動機絕緣性能降低的預(yù)防措施

本人所在單位是城市公共供水企業(yè)，承擔全市1000多萬人口的原水供應(yīng)重任。我單位共安裝8臺水泵機組其中電機是天津產(chǎn)西門子。電動機功率普遍在1120kW，電壓等級是10kV，屬于高壓電機。因此保證電動機安全可靠運行，對供水安全意義重大。當然提高高壓電機的絕緣性能首當其沖，方法很多在此不再贅述。僅就電動機驅(qū)潮加熱措施進行闡述。

8臺電機出廠內(nèi)部配置有防冷凝加熱器，其參數(shù)為電壓220-240V～，發(fā)熱功率288-343W。由于訂貨時建設(shè)方未加特殊要求，所以該設(shè)備裝置的投退依靠人工操作安裝在其配套“電動機機械運行保護裝置”中的空氣開關(guān)。從實際使用情況來看，存在諸多問題和風險，一是增大運行人員的操作勞動強度;二是容易發(fā)生錯誤操作，有時停機忘記投入送電，開機后忘記退出，操作正確與否，全憑員工責任心。而且如果高壓電動機運行時投入防冷凝加熱器，會使電機內(nèi)部溫度升高，這可能造成財產(chǎn)損失、影響供水安全;三是投退不及時，不能保證提高電機的防潮性能，從而降低電機的絕緣性能。同時和單位推行的智能化、自動化、人性化理念格格不入。為此我方進行了深入調(diào)查研究，總體設(shè)計要求是在電動機接通高壓電運行時，防冷凝加熱裝置應(yīng)立即關(guān)閉斷電。在高壓電動機停車斷電后延時一定時間接通防冷凝加熱裝置。如何實現(xiàn)自動化投退呢？本人查閱相關(guān)圖紙和現(xiàn)場勘察，利用高壓電動機開關(guān)柜斷路器輔助常閉點作為投退信號，再通過通電延時型時間繼電器實現(xiàn)在電動機送電運行時立即關(guān)閉防冷凝加熱器，電動機斷電停車時延時2小時后接通防冷凝加熱器。其電氣原理圖如下：

四、結(jié)束語

總而言之，高壓電動機的絕緣性能的好壞直接影響著設(shè)備安全、供水安全。千方百計提高高壓電機的絕緣性能具有現(xiàn)實意義。要多措并舉，做好現(xiàn)場環(huán)境溫濕度常態(tài)監(jiān)視，加強通風散熱工作，做好日常設(shè)備巡視巡查，特別是防冷凝加熱系統(tǒng)的維護保養(yǎng)，及時消除缺陷，認真整改隱患，最大限度保障供水不間斷，以此來提高人民群眾的獲得感、幸福感、安全感。

參考文獻：

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[2]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.

（徐州粵海水務(wù)有限責任公司? 江蘇 徐州? 221433）