絕緣預(yù)防性試驗(yàn)在電機(jī)維修中的應(yīng)用

高金海

（甘肅酒鋼集團(tuán)宏興股份公司檢修工程部，甘肅嘉峪關(guān) 735100）

0 引言

電機(jī)絕緣系統(tǒng)極容易在日常運(yùn)行中出現(xiàn)不同類型的安全性問題。以YKK630-4W 異步電機(jī)為例，當(dāng)絕緣發(fā)生安全性問題時(shí)，需及時(shí)進(jìn)行絕緣預(yù)防性試驗(yàn)，如交流耐壓、高壓直流泄漏等試驗(yàn)方法來驗(yàn)證。絕緣預(yù)防性試驗(yàn)對電機(jī)修理和運(yùn)行起著重要作用。

1 絕緣預(yù)防性試驗(yàn)的意義

YKK630-4W 異步電機(jī)的工作原理是輸入交流電流帶動(dòng)負(fù)載做功，繼而完成電機(jī)的正常運(yùn)行。電機(jī)的定子繞組、定子鐵芯以及軸承是電機(jī)的重要組成部分，其有序運(yùn)行是電機(jī)正常工作的基礎(chǔ)，是電機(jī)工作效率與工作質(zhì)量的關(guān)鍵。為了提高電機(jī)的使用壽命，同時(shí)保證出廠后電機(jī)的工作效率與工作質(zhì)量，電機(jī)出廠前需完成多種不同種類的安全性試驗(yàn)。通過試驗(yàn)及時(shí)發(fā)現(xiàn)電機(jī)內(nèi)部的絕緣安全性問題并及時(shí)進(jìn)行彌補(bǔ)。若不能在第一時(shí)間及時(shí)彌補(bǔ)，電機(jī)一旦在實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)安全性事故，將造成不可挽回的損失。必要時(shí)必須整體更換電機(jī)絕緣系統(tǒng)，以保證其后續(xù)使用的安全性與可靠性，從而保證電機(jī)的工作質(zhì)量與工作效率。

2 絕緣預(yù)防性試驗(yàn)及影響因素

2.1 絕緣電阻試驗(yàn)

絕緣電阻試驗(yàn)一種被廣泛使用的簡單便捷的無損害試驗(yàn)。絕緣電阻試驗(yàn)以電機(jī)電阻值為依據(jù)，可以檢測出電機(jī)絕緣系統(tǒng)存在的多種安全性問題?，F(xiàn)階段絕緣電阻試驗(yàn)普遍使用兆歐表作為測量工具。

隨著運(yùn)行環(huán)境的變化，電機(jī)設(shè)備的絕緣強(qiáng)度也會(huì)產(chǎn)生變化，其變化程度受空氣中水分含量的影響，當(dāng)空氣中的水分含量較高時(shí)，因其水分子更易被其吸收，從而導(dǎo)致電阻值降低，空氣中水分含量增加的同時(shí)也增加了材料的電導(dǎo)率，表面泄漏電流受空氣中水分子含量的影響程度更為突出。例如，在雨水天氣或早晚等濕度較大的環(huán)境進(jìn)行試驗(yàn)，測試出的絕緣電阻值相較于干燥環(huán)境更低。

隨著溫度變化，電力設(shè)備的絕緣電阻值也會(huì)產(chǎn)生一定的變化，絕緣材料種類的不同對電阻值也會(huì)產(chǎn)生一定的影響。通常情況下，絕緣電阻值會(huì)隨著外界溫度的升高而逐漸減小，電介質(zhì)的內(nèi)部離子運(yùn)動(dòng)速度加快，水分粒子以細(xì)長線狀的狀態(tài)向兩級伸長，電導(dǎo)值隨之提高。外界環(huán)境溫度較低時(shí)，絕緣物與內(nèi)部水分子之間的距離更為貼近，因此，外界環(huán)境的溫度因素對絕緣電阻值的高低有著極大影響[1]。

對于10 000 pF 以上的大容量設(shè)備，為避免試絕緣電阻試驗(yàn)數(shù)據(jù)不真實(shí)，試驗(yàn)前應(yīng)先將大容量設(shè)備充分放電10 min，以免試驗(yàn)數(shù)據(jù)受剩余電荷影響，導(dǎo)致絕緣預(yù)防性試驗(yàn)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。

2.2 直流高壓泄漏電流試驗(yàn)

直流漏電流是指直流高壓下泄漏的電流，也被稱為電導(dǎo)電流，初期階段包括吸收電流、電容充放電電流[2]。對漏電流試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行研究分析，及時(shí)找出絕緣問題并進(jìn)行妥善解決，是直流漏電流試驗(yàn)的最終目的。根據(jù)相關(guān)現(xiàn)場試驗(yàn)數(shù)據(jù)可得出以下結(jié)論：

（1）直流泄漏電流數(shù)值不再具有穩(wěn)定性時(shí)，其主要原因是絕緣有斷裂性缺陷，從而造成電流的劇烈擺動(dòng)。遇到此類問題時(shí)，可在第一時(shí)間檢查其引出線蠟管是否出現(xiàn)破裂損傷，若無破裂損傷情況，問題大多數(shù)出現(xiàn)在槽口或端部離地較近的地方。

（2）隨著時(shí)間的延長，直流泄漏電流也隨之增強(qiáng)，此種情況說明絕緣系統(tǒng)內(nèi)部被潮氣侵入，或是絕緣系統(tǒng)存在分層、松弛以及高阻性缺陷等問題[3]。同時(shí)，在同一相鄰試驗(yàn)電壓下，直流泄漏電流數(shù)值突然出現(xiàn)急劇性的失衡式增長，泄漏電流數(shù)值增長幅度超過20%，則證明絕緣系統(tǒng)內(nèi)部被潮氣侵入，或絕緣系統(tǒng)內(nèi)部存在臟污問題。若泄漏電流在某電壓值下出現(xiàn)不正常的急速增長，即電子活動(dòng)增加，說明出現(xiàn)不容忽視的安全性問題，有擊穿的危險(xiǎn)，損壞情況極為嚴(yán)重。通常情況下，高壓導(dǎo)線連接被測設(shè)備時(shí)，往往直接暴露在外界空氣中，當(dāng)其表面場強(qiáng)達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，導(dǎo)線在一定程度上對地形成駁雜散亂的泄漏性電流，泄漏性電流雖數(shù)值較小，但仍會(huì)對直流高壓泄漏電流試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性產(chǎn)生一定影響，為此，在實(shí)際高壓泄漏電流試驗(yàn)過程中，不應(yīng)忽視駁雜散亂的微小泄漏性電流。

在測量直流泄漏電流的過程中，測量結(jié)果主要受電介質(zhì)溫度變化的影響。電力設(shè)備絕緣材料，即電介質(zhì)溫度越高，離子受到束縛的狀態(tài)就越容易產(chǎn)生變化，在電場作用下，做定向移動(dòng)的離子數(shù)量及移動(dòng)速度都將增加，電導(dǎo)率隨著溫度升高而增大?；诖耍柙谕饨绛h(huán)境溫度相對穩(wěn)定的前提條件下，將測試所得的電流數(shù)值結(jié)果進(jìn)行仔細(xì)分析與探討研究[4]。

2.3 交流耐壓試驗(yàn)

目前，最為直觀有效的鑒定電氣設(shè)備絕緣安全性與可靠性的方法是交流耐壓試驗(yàn)。電機(jī)設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行中，絕緣系統(tǒng)隨著時(shí)間的推移，受外界環(huán)境因素的影響，如溫度的變化以及機(jī)械振動(dòng)強(qiáng)度的影響，會(huì)逐漸出現(xiàn)安全性質(zhì)量問題，如老化、磨損、劣化等現(xiàn)象，從而導(dǎo)致電機(jī)絕緣系統(tǒng)的安全性故障。

在試驗(yàn)過程中，交流耐壓試驗(yàn)數(shù)值是判斷電機(jī)能否正常運(yùn)行的重要依據(jù)，可作為對電機(jī)日常運(yùn)行狀態(tài)的最佳模擬，對判斷電機(jī)能否正常運(yùn)行具有決定性的意義，能有效避免發(fā)生絕緣安全性問題，同時(shí)，交流耐壓試驗(yàn)也稱為絕緣強(qiáng)度試驗(yàn)，或介電強(qiáng)度試驗(yàn)[5]。

交流耐壓試驗(yàn)與直流電壓試驗(yàn)相比，交流耐壓試驗(yàn)?zāi)苤庇^反映材料的可靠性與耐受能力，更能做到對電機(jī)日常運(yùn)行狀態(tài)的最佳模擬效果。相關(guān)人員依據(jù)試驗(yàn)過程中的模擬效果，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)電機(jī)內(nèi)部的磨損、缺陷、老化等問題，并在第一時(shí)間做出與之相對應(yīng)的彌補(bǔ)改善措施[6]。

但是，交流耐壓試驗(yàn)具有一定的破壞性，雖然能夠在第一時(shí)間檢測出電機(jī)槽口與槽部的安全性質(zhì)量問題，但每一次交流耐壓試驗(yàn)的高電壓都會(huì)對電機(jī)絕緣系統(tǒng)造成一定程度的不可逆轉(zhuǎn)的損傷，且損傷程度隨著試驗(yàn)的多次進(jìn)行逐步累積。若交流耐壓試驗(yàn)電壓較低，又會(huì)使得電機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中被擊穿的可能性大大增加，形成安全性故障隱患。

現(xiàn)階段，國家根據(jù)絕緣預(yù)防性試驗(yàn)的相關(guān)條件制定了與之相對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，如交接電壓標(biāo)準(zhǔn)與電機(jī)出廠試驗(yàn)數(shù)值等。在國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中，要求根據(jù)試驗(yàn)情況，對種類不同、安全性與穩(wěn)定性也大不相同的設(shè)備，選擇與之相對應(yīng)的科學(xué)合理的方式，且設(shè)備的試驗(yàn)電壓必須低于設(shè)備的出廠試驗(yàn)電壓，對幾乎沒有累積效應(yīng)的充油套管、純瓷套管等材料不實(shí)行該標(biāo)準(zhǔn)，基于此，對日常運(yùn)行的電機(jī)設(shè)備采取出廠試驗(yàn)電壓標(biāo)準(zhǔn)[7]。

絕緣擊穿電壓值的高低受加壓持續(xù)時(shí)間影響，隨著加壓持續(xù)時(shí)間的增長，絕緣擊穿電壓數(shù)值也隨之降低，此種變化方式以有機(jī)絕緣材料最為突出。相關(guān)規(guī)章制度要求絕緣耐壓時(shí)間為1 min，一個(gè)原因是避免因加壓時(shí)間過長造成絕緣擊穿安全性問題出現(xiàn)；另一個(gè)原因是為了更加方便地觀察試驗(yàn)材料的實(shí)時(shí)情況，試驗(yàn)材料發(fā)生熱擊穿現(xiàn)象需要一定的加壓時(shí)間，以便讓絕緣的安全性問題不被時(shí)間掩蓋。

除此之外，直流耐壓試驗(yàn)是交流耐壓試驗(yàn)安全穩(wěn)定開展的前提條件，交流耐壓試驗(yàn)必須在相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)后方可進(jìn)行。交流耐壓試驗(yàn)過程中必須將電機(jī)絕緣系統(tǒng)內(nèi)部的各類安全隱患與缺陷一一暴露出來，以便進(jìn)行針對性的彌補(bǔ)改善措施?；诖?，交流耐壓試驗(yàn)要求電機(jī)降到出廠交接試驗(yàn)電壓的70%～80%，且沒有擊穿和閃絡(luò)現(xiàn)象。

2.4 直流與交流耐壓試驗(yàn)的差異性

直流電壓與交流電壓分布在不同的絕緣層，直流電壓隨電導(dǎo)分布，而交流電壓則與電容成反比，按絕緣電阻分布。直流耐壓試驗(yàn)與交流耐壓試驗(yàn)具有不可替代性，其根本原因在于交流耐壓下絕緣系統(tǒng)承受的電壓強(qiáng)度較低，而直流耐壓下絕緣系統(tǒng)承受的電壓強(qiáng)度較高，二者的電壓強(qiáng)度具有較大的差異性，因此不能相互替代。

3 結(jié)束語

在廠礦企業(yè)設(shè)備的運(yùn)維管理過程中，絕緣預(yù)防性試驗(yàn)對維持電機(jī)設(shè)備運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性與可靠性起著極為關(guān)鍵的作用。絕緣預(yù)防性試驗(yàn)在電機(jī)設(shè)備維護(hù)修理中的應(yīng)用，能夠進(jìn)一步保障電機(jī)設(shè)備運(yùn)行的安全與穩(wěn)定性，促進(jìn)電機(jī)維護(hù)檢修管理水平的提高。