電機(jī)絕緣監(jiān)測技術(shù)在大型泵站工程上應(yīng)用研究

摘 ?要：絕緣監(jiān)測主要圍繞監(jiān)測局部放電展開，是電機(jī)檢修工作的重要內(nèi)容，通過使用絕緣監(jiān)測技術(shù)可提高電機(jī)檢修效率和自動(dòng)化水平?；诖?，本文詳細(xì)分析了大型泵站中絕緣監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用，并探討了絕緣監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用前景。以期通過合理應(yīng)用絕緣監(jiān)測技術(shù)能夠提高檢修工作效率，從而降低泵站工程運(yùn)行成本。

關(guān)鍵詞：大型泵站工程;電機(jī)檢修;絕緣監(jiān)測技術(shù)

引言：泵站工程電機(jī)需要長時(shí)間高負(fù)荷運(yùn)行，受到電場、導(dǎo)體發(fā)熱、機(jī)械等影響，電機(jī)設(shè)備極容易老化故障，影響到絕緣性能，絕緣性能降低可能引發(fā)安全事故，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。因此需要定期進(jìn)行電機(jī)檢修維護(hù)，從而保障電力設(shè)備安全運(yùn)行，減少泵站工程故障事故。因此需要針對絕緣監(jiān)測技術(shù)展開研究，提高檢修效率。

一、電機(jī)絕緣監(jiān)測技術(shù)在大型泵站工程上應(yīng)用

（一）技術(shù)基礎(chǔ)

電機(jī)絕緣性能可以反映局部放電性能，局部放電性能具有電流脈沖小，上升時(shí)間短，在原點(diǎn)位置上脈沖上升時(shí)間只有1-5ns。放電脈沖頻率約50～250MHz。而噪聲脈沖一般在20MHz以內(nèi)，于高頻譜范圍內(nèi)對局放信號監(jiān)測仍然可以得到高信噪比。如果噪聲信號不能自動(dòng)分離，監(jiān)測結(jié)果無法應(yīng)用。如果噪聲信號可以自動(dòng)分離，監(jiān)測結(jié)果可以應(yīng)用。

（二）技術(shù)原理

產(chǎn)生電火花是由于空隙間存在容性電壓，或空隙間絕緣材料和氣體存在電應(yīng)力差。電火花會瞬間擊穿絕緣材料結(jié)構(gòu)，讓絕緣材料碳化，從而形成更大空隙，影響絕緣性能，最終引發(fā)電機(jī)事故。在高壓絕緣系統(tǒng)中絕緣層和導(dǎo)體之間或鐵芯、線圈表面都可能存在空隙，局部放電產(chǎn)生電火花。尤其是在高溫環(huán)境下作業(yè)，電機(jī)繞組處于振動(dòng)狀態(tài)，受到潮濕、化學(xué)物質(zhì)等作用，絕緣材料惡化，局部放電呈現(xiàn)出倍速增長[1]。對局部放電進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，測量導(dǎo)體小電流脈沖可以監(jiān)測電火花，從而判斷局部放電發(fā)生。在監(jiān)測過程中，需要區(qū)分局放信號和噪聲信號，需要絕緣監(jiān)測儀器自動(dòng)區(qū)分，產(chǎn)生準(zhǔn)確的監(jiān)測結(jié)果。噪聲信號主要由滑環(huán)、電暈、碳刷間產(chǎn)生的火花。通過對脈沖到達(dá)時(shí)間和脈沖波形的對比，能夠?qū)煞N信號進(jìn)行區(qū)分，能夠精準(zhǔn)分離局放信號，保證監(jiān)測結(jié)果準(zhǔn)確。用戶能夠及時(shí)掌握絕緣老化問題，了解放電現(xiàn)象等問題。

（三）裝置構(gòu)成

電機(jī)絕緣監(jiān)測裝置包括放電監(jiān)測儀、傳感器以及專家系統(tǒng)等構(gòu)成，局放監(jiān)測需要將傳感器安裝在電機(jī)上，傳感器可以和監(jiān)測儀連接，定期監(jiān)測局部放電，也可以連接局放監(jiān)測系統(tǒng)持續(xù)進(jìn)行監(jiān)測。局放監(jiān)測儀連接電腦，電腦界面顯示控制功能和監(jiān)測結(jié)果，通過軟件逼真顯示出來，用戶能夠通過放電幅值和放電相位對比，對比二維圖像和三維圖像客觀解釋局放監(jiān)測結(jié)果。傳感器種類、安裝位置以及軟件等都要根據(jù)電機(jī)種類進(jìn)行選擇。

1.傳感器

傳感器和電機(jī)高壓側(cè)連接，包括天線耦合器和母線耦合器兩種，母線耦合器驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格，通過危險(xiǎn)運(yùn)行環(huán)境驗(yàn)證，母線耦合器可以檢測局部放電活動(dòng)，對非必要性電噪聲分離，工作溫度穩(wěn)定在-55～125℃范圍內(nèi)，避免產(chǎn)生電流痕跡。天線耦合器具有較高靈敏度，能夠消除電噪聲。

2.監(jiān)測儀

監(jiān)測儀可以被隨身攜帶，在電機(jī)集中環(huán)境中仍然適用。連續(xù)性監(jiān)測儀可以在電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)下，監(jiān)測電樞繞組絕緣性，在大型電機(jī)絕緣監(jiān)測中適用。連續(xù)監(jiān)測儀可以對數(shù)據(jù)儲存遙控和遙測，并具有自動(dòng)報(bào)警功能。便攜監(jiān)測儀能夠?qū)Σ煌姍C(jī)組成數(shù)據(jù)采集單元，受到中央控制器控制。持續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)可以和電腦連接，連接外部設(shè)備可直接輸入數(shù)據(jù)系統(tǒng)，如電壓、溫度等數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)系統(tǒng)中保存。使用持續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)，可以自動(dòng)啟動(dòng)局放監(jiān)測，并采集局放信號。

3.軟件系統(tǒng)

專家軟件系統(tǒng)能夠利用數(shù)據(jù)庫和統(tǒng)計(jì)分析確定鐵芯、定子線圈和轉(zhuǎn)子線圈是否存在故障，以三維圖形進(jìn)行數(shù)據(jù)的監(jiān)測，對結(jié)果進(jìn)行分析。方便于非專業(yè)人員客觀評估電機(jī)絕緣狀態(tài)，制定維護(hù)運(yùn)行策略。

（四）主要功能

應(yīng)用局放電絕緣監(jiān)測能夠?qū)崿F(xiàn)：（1）不停機(jī)測試。監(jiān)測儀可以在不停機(jī)狀態(tài)下實(shí)時(shí)監(jiān)測電機(jī)，保證監(jiān)測數(shù)據(jù)真實(shí)可靠，有效提高設(shè)備運(yùn)行可靠性，保證設(shè)備經(jīng)濟(jì)效益。在電機(jī)正常運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行絕緣監(jiān)測，能夠避免泵站停機(jī)監(jiān)測，影響到泵站正常工作，不停機(jī)測試可保證正常生產(chǎn)，不影響泵站工程經(jīng)濟(jì)效益。（2）報(bào)警功能。監(jiān)測儀通過持續(xù)監(jiān)控，能夠第一時(shí)間將局部放電情況發(fā)送給維修人員，縮短維護(hù)電機(jī)時(shí)間，維修人員通過觀察局放電脈沖幅值能夠分析故障原因，并進(jìn)行針對性維修。（3）狀態(tài)維修。隨著維修觀念改革，狀態(tài)維修逐漸取代故障維修，能夠降低運(yùn)行成本，提高維修效率，不影響泵站工作。通過 監(jiān)測儀進(jìn)行持續(xù)監(jiān)控，根據(jù)專家系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫預(yù)測可能發(fā)生的故障，提示部件老化問題，指導(dǎo)維修人員進(jìn)行檢修，判斷電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。能夠提前了解故障隱患，并最大程度上減少故障維修費(fèi)用，保證泵站正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

二、電機(jī)絕緣監(jiān)測技術(shù)在泵站工程的發(fā)展前景

泵站工程作為民生工程，關(guān)系到社會運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，很多大型泵站工程需要長時(shí)間、遠(yuǎn)距離調(diào)水，及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理故障隱患，保障機(jī)組安全運(yùn)行，需要保證泵站安全運(yùn)行。在大型泵站工程中，使用的電機(jī)數(shù)量多、功率大，維護(hù)維修難度高，尤其是絕緣監(jiān)測工作，主要使用一年一次的周期性檢查，難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷，不僅影響電機(jī)使用壽命，更威脅到泵站運(yùn)行安全[2]。在泵站工程中應(yīng)用局放絕緣監(jiān)測儀進(jìn)行絕緣監(jiān)測，能夠充分利用監(jiān)測儀、傳感器、信息系統(tǒng)等工具，快速收集監(jiān)測數(shù)據(jù)，采集效率高，數(shù)據(jù)精度高，具有突出優(yōu)勢。可以在不停機(jī)運(yùn)行狀態(tài)下對電機(jī)進(jìn)行監(jiān)測，能夠?qū)崿F(xiàn)對故障的預(yù)測和預(yù)警，輔助維修人員進(jìn)行狀態(tài)檢修，更有利于提高電機(jī)維修效率，降低維修故障成本。

目前我國很多大型泵站已經(jīng)著手建設(shè)并完善局放絕緣監(jiān)測技術(shù)，保證泵站工程安全運(yùn)行，并降低運(yùn)行維護(hù)成本，更有利于提高泵站工程經(jīng)濟(jì)效益。未來還需要進(jìn)一步提高泵站自動(dòng)化程度，加強(qiáng)對電機(jī)狀態(tài)的監(jiān)控，最大程度上減少人力勞動(dòng)強(qiáng)度，使用先進(jìn)監(jiān)測技術(shù)和設(shè)備提高泵站運(yùn)行穩(wěn)定性。并進(jìn)一步推廣絕緣監(jiān)測技術(shù)在小型泵站中應(yīng)用，提高小型泵站自動(dòng)化水平。絕緣監(jiān)測技術(shù)在我國泵站工程中有著廣闊的應(yīng)用前景，需加大力度進(jìn)一步推廣，充分發(fā)揮出泵站工程的社會效益。

結(jié)論：綜上所述，在大型泵站中應(yīng)用電機(jī)絕緣監(jiān)測技術(shù)能夠提高電機(jī)檢修水平，提高檢修效率。絕緣監(jiān)測技術(shù)借助于傳感器、監(jiān)測儀、軟件系統(tǒng)等設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)測，具備不停機(jī)測試、報(bào)警功能、狀態(tài)維修的功能，可以滿足電機(jī)檢修工作要求。未來還需要進(jìn)一步推廣絕緣監(jiān)測技術(shù)在大中小泵站中的應(yīng)用，提高檢修效率，保證泵站穩(wěn)定運(yùn)行，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉進(jìn)，羅仁江，楊勇.電機(jī)絕緣在線監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐[J].化工管理，2020（35）：137-138.

[2]黃寅，王鵬，李金泉，等.基于FPGA的變頻電機(jī)絕緣擊穿監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].國外電子測量技術(shù)，2019，38（10）：70-74.

作者簡介：金辰璐（1989年11月—），女，漢族，安徽省黃山市人，碩士，工程師，研究方向：水利水電工程電氣設(shè)計(jì)。