高壓電機電氣調(diào)試技術(shù)方法及保護技術(shù)研究

嵇 恒

國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作北京中心，北京 100070

0 引言

高壓電機屬于工業(yè)中比較常用而且不可或缺的機械設(shè)備，通過把自動化控制技術(shù)運用到此類機械設(shè)備中，可以最大限度地實現(xiàn)高壓電機的優(yōu)勢化。通常高壓電機運行時需要較大的電壓支撐，電流相對較小，無須鋪設(shè)大量線纜就可以將企業(yè)的整體生產(chǎn)成本盡可能地降低。高壓電機有額定電流過高的特點，能夠?qū)l(fā)電的電流降低，從而縮小電機體積，可顯著減少設(shè)備的成本。所以，在電力驅(qū)動行業(yè)，高壓電機的使用越來越普遍。

雖然我國電氣設(shè)備的性能越來越好，但國內(nèi)現(xiàn)有的技術(shù)尚未實現(xiàn)良好的電流控制，在實踐中經(jīng)常會出現(xiàn)很多問題，這就需要相關(guān)人員針對高壓電機的自動化控制技術(shù)原理及電氣調(diào)試技術(shù)進行深層研究探索。

1 高壓電機的啟動控制

1.1 直流啟動控制

直流啟動是高壓電機常見的啟動方式，在具體實施過程中，主要分為兩種啟動方式。

（1）有效利用高壓電氣設(shè)備直接啟動。這種模式可以起到很好的安全控制作用，但這種模式經(jīng)常發(fā)生電泄漏事故。

（2）將高壓電氣設(shè)備與綜合保護器連接。當出現(xiàn)某種問題時，綜合保護器可以及時采取安全保護措施控制事故損失。當綜合保護器發(fā)生漏電或短路時，應及時采取停機措施，然后對運行過程中的數(shù)據(jù)參數(shù)進行分析。同時，它綜合保護器還具有傳輸信息的功能，可以在高壓電機的整個運行過程中起到良好的監(jiān)控作用，能夠及時發(fā)現(xiàn)問題的根源，并制訂相應的解決方案。

1.2 變頻啟動控制

變頻啟動的原理是使用高壓變頻器控制高壓電機，在調(diào)速時使高壓電機保持恒轉(zhuǎn)矩，當頻率向上調(diào)整時，電壓也隨著向上調(diào)節(jié)，當?shù)竭_最高頻率時，電壓和供電電壓相仿。在雙極絕緣的作用下，高壓電機可以產(chǎn)生交流高壓電源。這種交流高壓電源可以傳輸?shù)礁邏涸O(shè)備，并且在保持設(shè)備良好運行的前提之下，充分提高高壓設(shè)備運行的安全性。由此可見，高壓變頻器可以有效改變傳輸電流的大小，使整體設(shè)備能夠更加高效、穩(wěn)定運行[1]。

2 高壓電機的電氣調(diào)試方法

高壓電機在投入實際應用之前，需要進行調(diào)試，確定無任何問題之后，才能確保其后續(xù)的正常運行。整個調(diào)試過程中必須保證測試結(jié)果的準確性，以確保調(diào)試設(shè)備的可靠性。

2.1 三項直流電阻的調(diào)試

必須使用精密的直流電橋?qū)θ嘀绷髯枇右詸z測。調(diào)試過程中，需要使用開關(guān)電源對變壓器進行調(diào)壓加工。變壓器經(jīng)過升壓后，連接在放電保護工作間隙旁邊，而另一側(cè)則必須進行接地處理。經(jīng)過處理滿足運行條件后，方可允許電源進入變壓器高壓側(cè)放電保護球間隙[2]。在此過程中，應合理調(diào)試放電保護球間隙裝置的放電間隙，使放電保護值高于試驗電壓，以確保設(shè)備不會因過高的電壓而損壞。

調(diào)試放電保護球間隙裝置的放電間隙時，首先要做的就是切斷電源，還要將電壓調(diào)節(jié)器指針調(diào)整至零[3]。完成上述操作后，連接電流表和電路繞組，再進行下一次的測試。此外，在試驗過程中，為了防止電壓過高而損壞設(shè)備的情況出現(xiàn)，必須嚴格控制電壓升高的速度。試驗內(nèi)容完成后，應逐漸降低電壓并切斷電源。

2.2 高壓電機保護器技術(shù)參數(shù)的調(diào)試

電氣調(diào)試是確保高壓電機正常運行的重要因素。負責管理的相關(guān)員工應對高壓電機電氣調(diào)試工作予以高度重視。

電氣調(diào)試的范圍主要包括高壓電纜、真空接觸器、高壓變頻器、綜合保護器、高壓避雷器等。確定調(diào)試參數(shù)是提高工作效果的途徑，并且可以滿足高壓電機自動控制技術(shù)的實際要求。必須嚴格按照高壓電機出廠證明書上標注的各種技術(shù)基本參數(shù)和電機裝置的實際工作狀態(tài)確定高壓電機保護器中各種技術(shù)的實際工作參數(shù)，并必須經(jīng)過一次高壓不送電和二次線路仿真的操作實驗，保證所有操作顯示值均處于正常狀態(tài)[4]。

2.3 電力裝置和絕緣電阻

必須嚴格按照高壓電器裝置的交接試驗規(guī)范和檢驗標準實施電力裝置的調(diào)試，同時在高壓耐壓的前后都要對絕緣電阻進行試驗，保證阻值符合規(guī)范標準[5]。

在測定的過程中，手搖表的速度必須保持勻速，并控制在120 r/min 以下，在15 s 和60 s 時進行讀數(shù)處理，并將數(shù)據(jù)記下，進而算出比較準確的阻力系數(shù)與吸收比。在完成讀數(shù)后，必須先拿開試驗表筆，而后再慢慢降低搖表速度，以避免在測試中產(chǎn)生的高壓電流反沖現(xiàn)象造成絕緣的阻值出現(xiàn)波動[6]。

2.4 高壓電機的電阻測量和泄漏電流測試

高壓電機的電阻測量和泄漏電流測試是高壓電機電氣調(diào)試中測量高壓電機電阻時的難點，必須確保設(shè)備與電阻之間的連接器完全連接，以確保電流流動，減少測量過程中的誤差。

在泄漏電流測試的工作過程中，在測試的規(guī)定時限內(nèi)，必須保證高壓電流表指針不產(chǎn)生閃動現(xiàn)象，一定時間后電流慢慢降低，然后再將電源切斷，泄漏電流必須符合規(guī)定標準。泄漏電流的測試儀必須實現(xiàn)有效保護的機制，防止泄漏電流，否則將會影響測試工作人員的安全。測量相關(guān)電氣調(diào)試的問題之后，確保相關(guān)剩余電流流入相接的土地，然后再進行后續(xù)處理。嚴格控制整個調(diào)試過程，制訂合理的調(diào)試方案，確保各項工作嚴格按照規(guī)劃和相應的技術(shù)要求進行，保障整體調(diào)試工作的安全性和可靠性。

2.5 其他電子元件

必須嚴格檢測高壓真空接觸器自動分閘線圈位置的動作電流、合閘后操作線圈，并需要對其所回收的電流系數(shù)、主接點的終端耐壓以及在主接點部位產(chǎn)生的直流電阻加以測量。對高壓變頻器和綜合電機保護器等電子元件，也需要采用高壓、耐壓方式進行實驗測量[7]。還可選擇不同的技術(shù)參數(shù)，對實驗動作和指令進行仿真處理，以保證設(shè)備使用的靈活性和可靠性。

2.6 定期測試保護

高壓電器的工作狀態(tài)與壓力變頻轉(zhuǎn)換器、綜合保護手柄、壓力真空斷路器等有密不可分的聯(lián)系。維修人員必須掌握綜合保護控制器和變頻器的基本設(shè)定，并根據(jù)出廠說明書進行設(shè)定，以利于發(fā)現(xiàn)和解決故障。

在對高壓電機進行檢驗時，一定要嚴格遵守高壓電機交接試驗規(guī)范的檢驗標準。采用合格的手搖表定期檢測高壓電機絕緣值。此外，技術(shù)人員還必須完成各種測試，包括定子輸入線圈的電流測試、絕緣阻力和交流耐壓試驗、軸承轉(zhuǎn)子動平衡試驗、振蕩測試等，以便掌握有關(guān)技術(shù)參數(shù)，了解不同元件的運轉(zhuǎn)狀況，如此才能更好地解決各類問題，保證高壓電機的正常運轉(zhuǎn)。另外，在潮濕天氣，如果設(shè)備的絕緣值低，有可能是接線箱內(nèi)及端子部分受潮所致，用熱風幕等設(shè)備對著接線端口吹風，定時測量絕緣值狀況，直至絕緣值合格即可[8]。

3 高壓電機保護

3.1 外界檢測裝置保護

實際應用工作中，有很多高壓電機外界檢測裝置，如定子測量設(shè)備、前軸測量設(shè)備、后軸測量設(shè)備、測振設(shè)備及其潤滑系統(tǒng)等。測量設(shè)備通常是把測量到的信息經(jīng)過變送器轉(zhuǎn)化為小電壓或小壓力的信息后傳送到PLC 中，在PLC 編程過程中將其常閉點串入啟動電路中。當環(huán)境溫度、振動、油壓等達到規(guī)定的警報值時，計算機顯示屏上就會產(chǎn)生警報信息。當規(guī)定值達到跳機值時，連接的常閉點就會斷裂，產(chǎn)生跳機。維修人員可以立刻發(fā)現(xiàn)并及時解決警報及跳機的問題，確保設(shè)備的安全。在控制電路設(shè)計中應該獨立設(shè)置各個儀表監(jiān)測裝置電源以及PLC 輸出線路，避免引起跳電情況發(fā)生，造成部分功能損壞。

3.2 定期維護保護

定時維護也是維護高壓電機的一個關(guān)鍵工作，定期維護在一定意義上能夠減少故障的產(chǎn)生。及時清除電機機座外部的灰塵、油泥。

（1）在粉塵較多、環(huán)境條件較差、氣溫較高的地區(qū)，清潔和更新油脂的周期較短。如環(huán)境灰塵較多，最好每天清掃一次。高壓電機的軸承通常工作前六個月左右清潔一次，但清潔后就必須換上合格的油脂。在實際使用過程中，也可按照高壓電機運行時間、工作環(huán)境的狀況、油脂的品種確定適當?shù)那鍧嵑蛽Q潤滑脂周期[9]。

（2）出于安全運行的需要，定期維護工作一般都是在停機日期對高壓電機進行全方位檢測。組織專門的維修技術(shù)人員檢測高壓電機接地端是不是有閃絡和打火的印跡，緊固螺釘有無松動，端套、地腳、軸承行業(yè)頂蓋螺釘有無松動。檢查各固定部分螺絲，包括地腳螺絲、端蓋螺絲、軸承蓋螺絲等，將松動的螺母擰緊。檢查接線盒接線螺絲是否松動、燒傷[10-11]。

（3）絕緣材料的絕緣能力因干燥程度不同而存在差異，所以檢查電機繞組的干燥程度非常重要。電機工作環(huán)境潮濕、工作間有腐蝕性氣體等因素，都會破壞電絕緣。最常見的是繞組接地故障，即絕緣損壞，使帶電部分與機殼等不應帶電的金屬部分相碰。缺乏預防措施則可能會出現(xiàn)電機無法使用、滲漏、地腳和機殼破壞等現(xiàn)象，不僅影響電機正常工作，還會危及人身安全[12]。另外還需要定期檢測電子設(shè)備絕緣值和機殼接地狀況，保證電子設(shè)備正常運行，保障人身安全。

（4）除了按上述幾項內(nèi)容，高壓電機運行一年后要大修一次，對電機進行一次徹底、全面的檢查、維護，增補電機缺少、磨損的元件，徹底消除電機內(nèi)外的灰塵、污物，檢查絕緣情況，清洗軸承并檢查其磨損情況。發(fā)現(xiàn)問題，及時處理[13]。

（5）在高壓電氣設(shè)備調(diào)試過程中，首先，在檢測耐壓直流泄漏時，必須確保試驗設(shè)備做到可靠接地，并制定出一個絕緣區(qū)域來隔離試驗現(xiàn)場，禁止與調(diào)試工作無關(guān)的人員進入場所，以避免造成任何意外的危險事故。實驗完成后，還需要對電纜的兩級進行檢測，確保沒有放電現(xiàn)象，防止高壓儲能對他人造成身體傷害。其次，在直流電阻測量過程中，必須保證測量電極和電機電極之間連接的安全性和可靠性。只有這樣才能有效地減小測量誤差，從而確保電阻值能夠滿足三相平衡的要求[14]。

4 結(jié)束語

高壓電機設(shè)備應用前景十分廣闊。目前，我國工業(yè)市場高速發(fā)展，對電機設(shè)備的要求越來越高，即便我國在高壓電機的技術(shù)層面已經(jīng)做出了有效改進，但是還是很難滿足市場與日俱增的需求。目前國內(nèi)市場中高壓電機的使用非常普遍，為整個電子行業(yè)提供了極大的便利。高壓電機不僅降低了電纜敷設(shè)成本和電機生產(chǎn)成本，還降低了傳輸過程中的電耗，從而大大提高了資源利用率。在高壓電機的實際使用中，由于其工作環(huán)境的特殊性，維修技術(shù)人員必須掌握相應的理論知識和故障分析技能，合理使用自動控制技術(shù)，并對故障進行調(diào)試和分析。準確掌握高壓電機的工作狀態(tài)，保證其安全平穩(wěn)地運行。