淺析影響電機絕緣老化的因素及改進措施

摘 要：文章介紹了影響電機絕緣老化的原因，然后針對這些影響因素提出了改善絕緣老化的處理方法。

關鍵詞：電機；絕緣老化；影響因素；改進措施

1 引言

絕緣是電機中的重要組成部分，絕緣材料影響著電機使用的安全性和可靠性，同時也是決定電機壽命的重要因素之一。在長期的現場運行中，電機由于受到電氣故障、溫度、摩擦和機械震動的共同作用以及不同外部環境條件的影響，其定、轉子繞組以及鐵芯疊片之間的絕緣部分會逐漸產生老化，絕緣電阻值下降，最終喪失其應有的性能，使電機不能繼續安全運行。因此，對電機的絕緣老化原因進行分析，然后采取適當的處理手段和改進措施，就能減緩電機絕緣老化的速度，延長電機的安全使用壽命。

2 電機絕緣老化原因

總結起來，影響電機絕緣老化的因素主要有如下的幾個：

2.1 電氣因素。在電氣設備運行的過程中，絕緣材料會受到工作電壓和過電壓的作用，其在電場的作用下發生不可逆的變化直至性能失效，這個過程稱之為電老化。電機在通電狀態下，電機的繞組和繞組之間，繞組對地之間將產生均勻或不均勻的電場，在電場場強作用下，電機的絕緣部分將產生變化。在長期的工作電壓下，電機會存在局部放電和電老化、絕緣的電暈腐蝕和樹枝劣化等現象，絕緣的介質損耗過大，絕緣結構將因過熱而損壞。絕緣材料表面如果發生局部放電，在電暈作用下發生化學反應，會產生臭氧和幾種氧化物，由于電暈會生成一些高速電子和離子，會腐蝕有機絕緣材料造成局部損壞。在操作過電壓和雷擊過電壓的作用下，絕緣內部可能發生局部損壞，當以后再承受過電壓作用時，損壞處的范圍將會逐漸擴大，最終導致絕緣材料被完全擊穿。

2.2 溫度因素。絕緣在電力設備運行過程中因周圍環境溫度過高，或因電力設備本身發熱而導致絕緣溫度升高，此時高分子化合物的分子鏈容易破裂，樹脂材料的粘結強度隨之降低，使得絕緣變硬、變脆，絕緣的機械強度下降、結構變形。在高溫環境下，會因氧化、聚合會導致材料喪失彈性，或因材料裂解而造成絕緣擊穿。此外，電機內部的油垢及灰塵會阻塞通風道，影響電機散熱，導致電機鐵芯繞組溫度升高.加速電機繞組外層絕緣材料老化。

2.3 氧化因素。從上面的溫度因素中可以看到，絕緣材料的氧化老化與溫度有密切關系，而且當空氣流動頻繁時會帶入新鮮空氣加速氧化反應。同時，空氣的水分、臭氧、酸和氮氧化物等的作用會改變絕緣材料的物質結構和化學性，導致其電氣和機械性能降低。

2.4 濕度因素。環境的相對濕度會影響絕緣材料表面的放電性能，由電暈產生的氧化物在潮濕環境下會變成硝酸、亞硝酸腐蝕金屬，使得絕緣材料變脆。再比如在以往檢修時，利用一些有機溶劑對電機內部及絕緣部分進行清洗，如果不及時進行烘干，它們會揮發形成氣隙，當絕緣材料吸收濕氣或表面產生凝露時，由于水分子的尺寸和粘度都很小，水分能透入絕緣裂紋中侵入到絕緣結構的表面和內部。由于水的相對介電系數很大，使得介質中離子濃度增大，再加上水本身的電導率比較大，因此絕緣材料吸濕后其電導率會大大增加，絕緣體的絕緣電阻降低，介電損耗增加，絕緣材料的擊穿電壓下降。同時，水分子的存在會使絕緣層逐漸龜裂、剝落、脫殼，造成局部放電量增加，其結果都是導致絕緣層的電氣性能、機械性能降低，最終造成絕緣結構的破壞，減少電機的使用壽命。

2.5 機械因素。電動機運行中的機械振動會引起交變機械負荷，在電動機振動、內部撞擊和短路電流電動力的作用下，絕緣的槽部、端部及槽口處會受到擠壓或拉伸，定子線圈產生位移或端部下垂，絕緣遭到一定程度的破壞，機械強度下降。此外，電機產品本身的粗制濫造，如嵌線工藝和極相組接線方式的不正確、電機定子轉子繞組焊接不牢等會使電機運行時的震動加大，部件容易松動，從而造成繞組外層的絕緣磨損。

此外，對于在惡劣環境中工作如化工企業中的高壓電機，周圍環境中的粉塵、油污、尿素、鹽分子和其他腐蝕性物質進入到電機后，將會對絕緣層產生不同程度的污染侵蝕。

3 絕緣老化的改進措施

當電機的絕緣部分發生老化以后，最直接最徹底的辦法就是更換整臺電機，但是這樣做的投入大而且減少了電機的實際可使用時間，造成了浪費。因此，針對上述影響電機絕緣老化的因素，本文提出了以下的改進措施。

3.1 使用新型絕緣材料。局部的電暈放電是絕緣材料遭到破壞的最重要原因之一，因此從耐電暈方面考慮，首先需要改善絕緣材料的性能。目前漆包線普遍使用耐熱等級最高的有機電工絕緣材料聚酞亞胺可在200-260℃的溫度下長期工作，其工頻擊穿電壓能夠達到10kV，但在1kV的高頻脈沖電壓作用下只需一個小時即被擊穿。如果在其中填充無機納米材料如納米Ti02微粉改性后，絕緣材料的絕緣性能會顯著提高，特別是在變頻電機中這樣的絕緣材料壽命會比一般的長許多。

3.2 改善電機的運行環境，確保通風，定期清潔風扇和過濾裝置的灰塵、油污和水蒸氣。通過通風降低電機運行溫度的前提是確保電機內部的干燥，這也是電機檢修時的重要步驟，電機干燥的方法較多，比如用電阻器或紅外線燈泡加熱等，但加熱時繞組最高溫度不應超過90℃，機殼上部應有一個小窗，以定期排除潮氣。然后，需要清洗堵塞在電機通風道內的污漬，清洗掉粘結在絕緣材料表面的污垢、浸入絕緣裂紋和氣孔中以及繞組和鐵芯絕緣材料空隙中的油污和灰塵。

3.3 提高電機制作和檢修水平。電機運行時產生振動和撞擊，如果電機在制作時工藝不到位很可能造成定、轉子繞組上絕緣材料的損壞。在檢修時對于局部損傷的電機，要首先對電機做干燥處理，然后選用干凈的絕緣材料將絕緣損傷的部位包扎緊實，排除空氣，最后再對絕緣損壞的電機繞組進行重新浸漆處理，使絕緣漆填充到繞組中細小的裂紋、槽內間隙、局部缺陷和開口氣孔中，提高絕緣強度。同時，在繞組表面可以再覆蓋一層漆膜以增加絕緣的防塵、防潮能力。

4 結束語

絕緣老化是電機的主要故障之一，也影響著電機安全和壽命，因此對于電機的絕緣故障需要及時進行排除和檢修。本文分析了影響絕緣老化故障的五個主要原因：電氣因素、溫度因素、氧化因素、濕度因素和機械因素，針對這些影響因素，確定了改進絕緣老化故障的措施，對實際的電機運行和檢修有著一定的參考價值。

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