高壓電機絕緣監測裝置及其應用分析

摘 要：高壓電機涉及諸多行業，在很多領域都有較普遍的應用。它是能源生產和使用中起到關鍵作用的裝置，如果發生事故，將造成不可估量的損失。由于高壓電機本身存在很多問題，諸如電機的定子繞組絕老化、絕緣的電氣強度較低等，這樣就會使電機的絕緣性能發生變化，導致故障或者事故。因此，需要發明一種高壓電機絕緣監測裝置，通過該裝置，監測和分析高壓電機的絕緣性能變化，使電機能保持正常工作狀態，發生故障時可及時修理維護，減少不必要的經濟損失。

關鍵詞：高壓電機；絕緣性；監測；應用

1 前言

高壓電機在很多行業領域得到了普遍的應用，其中包括電力、石油化工、煤炭、冶金等行業。它會受老化因子的影響而發生故障，隨時監測并分析高壓電機的絕緣狀態是必要的也是比較重要的工作，對電機進行老化或者絕緣性能的鑒定，可以反映電機的工作狀態。對于電機的絕緣性能狀態，一方面我們要采取行之有效的措施防止高壓電機的老化和絕緣性能的下降，另一方面，我們需要采集高壓電機老化和絕緣性能的數據。文章先分析電機絕緣下降的原因，再對現在的絕緣監測技術手段進行簡要的描述，然后提出一個高壓電機絕緣監測裝置的方案，最后簡要說明其應用。

2 高壓電機絕緣監測裝置的提出

2.1 高壓電機絕緣老化原因

高壓電機的絕緣老化主要有四個原因，第一個原因是由于工作電壓引起的電力設備絕緣的老化，如果工作電壓過大或是在過電壓情況下，絕緣材料會受到部分損壞，如此反復，損害過大，可能會導致擊穿；第二個原因是由于工作環境或是散熱不好而導致的絕緣老化，在高溫作用時，絕緣性能會明顯下降，電機材料彈性喪失，在熱脹冷縮的作用下，絕緣材料發生破裂；第三個原因是由于高壓電機的工作環境可能存在酸、氮氧化合物、水等化學物質，在這些物質的作用下，失去絕緣材料的絕緣性能或者是加速老化，比如酸性物質，可能使老化加快；第四個原因是由于機械力造成的老化，比如振動、撞擊、重力等都可能會使絕緣材料老化，這是屬于物理原因，比如高壓電機在工作時會產生很劇烈的振動，絕緣材料在振動的作用下，溫度升高，彈性度下降，老化加速，絕緣性能自然也會隨之下降。

2.2 高壓電機絕緣性能監測現有技術

高壓電機工作環境比較惡劣，噪聲大而且嘈雜，溫度高，給監測技術帶來很大的不便。現有的高壓電機絕緣眼監測技術有很多種，本文只簡單的說明幾種。其中是通過專用的設備進行檢測，這必須要由專人來負責進行測試，而且這種設備比較笨重，不利于攜帶，每次操作都耗時耗力，工作和檢測效率不高。還有一種就是通過測量高壓電機的絕緣材料的電阻來判斷絕緣老化的程度，這種方法是采用高壓搖表進行測量，在進行測量時，電機需要停止運轉，正常的工作會由于檢測而停止，會給工作本身帶來極大的不便，而且這種測量方式，均由人工完成，增加了工作難度和復雜度，同樣執行效率不高。還有一種比較傳統的方式就是從源頭減緩老化的程度，在絕緣材料表面涂抹碳膜半導體漆或者是買較高質量的精選材料，進行干燥或者浸油處理，這不僅需要高昂的費用，還無法監測到高壓電機絕緣狀態。也不是最優方法。

2.3 高壓電機自動絕緣監測裝置方案

這個新型的高壓電機絕緣監測裝置是自動的，不需要操作人員去現場去檢測絕緣狀態，而是直接通過由現場布設的無線傳感器網絡節點將監測數據發回計算機系統，工作人員只需觀察發回計算機系統的數據就可以判斷出高壓電機每一部分的工作絕緣狀態和老化程度，根據該監測數據，對高壓電機實施維護和工作環境的調整。這種無線傳感器節點布設于高壓電機需要監測的位置，主要是放在定子繞組中的放電源，用來監測電機的電信號，如果高壓電機的老化程度較大，電機的外部就會收到較大的電信號干擾，傳感器節點會濾除干擾噪聲，而能夠較準確地采集到系統所需要的數據，并對數據進行簡單的處理，再經過數模轉換器將數據傳回到系統。計算機系統也會和傳感器發生實時的交互，如果絕緣程度在可控的范圍內，系統會顯示正常運行的狀態，如果超出指定范圍，系統會發生警報預警顯示絕緣性能下降，必須采取有效措施改善高壓電機的絕緣材料或采取必要的方法進行相應的修復。對于計算機系統，我們會開發相對應的監測軟件，它的功能就是接受傳感器的數據，對數據進行顯示，描述電機工作狀態，進行必要的數據處理，并用圖表的形式進行直觀的顯示。另外，各種參數的定義也都是工作人員常用的數據參數，對于操作人員而言，監測到數據異常后可以通過該系統通知在線維護工作人員去執行維護操作。當然，這是一個高壓電機自動絕緣監測方案，具體的細節，在此不便詳述。

2.3 高壓電機自動絕緣監測裝置

高壓電機自動絕緣監測裝置的開發本身就是用來監測高壓電機的絕緣性能和老化的程度的裝置，它的應用也主要是應用與此。不過這種裝置，它本身也存在一定的局限性，對于條件十分惡劣的環境，可能不適合工作，比如，比較潮濕的環境，因為濕度會使傳感器材料失去其本身的電氣特性或是發生電路短路等情況，所以在使用時需要定期進行工作環境的干燥處理，以保證傳感器的壽命，同時也是對電機的保護。

3 結束語

上述提出的高壓電機自動絕緣監測裝置，是基于對定子繞組中的放電源的電信號進行監測的裝置，當然，也可以通過其它參數進行檢測，其實質是相同的。現有的每種高壓電機自動絕緣監測裝置也不是盡善盡美的，它們仍然存在很多的問題，還需要進一步的改進和完善，以期能夠使系統不論工作在何種環境，都能實時監測高壓電機的絕緣性能的狀態。在高壓電機自動絕緣監測裝置進行設計的過程中雖然存在諸多問題，經過了一次又一次的失敗，但最終效果還是可以的。其實，高壓電機的正常運行，需要做的工作還有很多，對工作于不同環境的高壓電機也要進行不同的處理。高壓電機的絕緣性能和老化的判斷，仍需要工作人員在工作中不斷地發現問題，和技術人員或者是開發人員進行積極交流和溝通，使技術人員設計的系統不斷地完善，使之更好的用于實際應用。

參考文獻

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