淺析高壓電機絕緣性能降低原因分析與預防措施

鐘志倫

摘要：高壓電機是許多設備的必要組成成分，也是這些設備的動力源。高壓電機運行質量影響著發電機組的安全運行。高壓電機的故障在很大程度上來源于絕緣損壞，絕緣損壞會影響電廠的安全運行。本文就高壓電機絕緣性能降低的原因和預防措施進行了具體論述，以期減少因高壓電機絕緣損壞而造成的嚴重損失。

關鍵詞：高壓電機；絕緣性能；匝間絕緣

前言

本文首先分析了匝間絕緣、電腐蝕和電暈、電動機和電纜接觸不良、機械原因等降低高壓電機絕緣性能的原因，然后討論了選用質地優良的絕緣、選擇技術工藝質量優良的廠家、選用性能優良的電壓保護器、降低工作環境中粉塵含量等高壓電機絕緣性能降低的預防措施，并對全文進行總結。

1.高壓電機絕緣性能降低原因分析

高壓電機絕緣性能的優劣主要依靠電機耐電強度來判斷，而高壓電機絕緣性能的降低需要考慮匝間絕緣、電腐蝕和電暈、電動機和電纜接觸不良和機械原因，下面本文對這些影響高壓電機絕緣性能的因素具體加以分析。

1.1匝間絕緣

通常情況下，高壓電機的運行電壓在6KV左右，電機的絕緣匝間能夠耐受500V電壓，而絕緣層利用單玻雙層亞胺薄膜包扎。研究數據顯示，電機電源系統的過電壓在低于千分之五，因而瞬時高壓不能損害電機。然而，雷電過電壓的危害性較大，既能損壞電機主絕緣，又能破壞匝間絕緣。電機線圈匝間正常運行的電壓可以用以下的公式來表述：

公式中的z表示電機槽數、n表示線圈匝數、m表示電機相數、a表示并聯路數。線圈匝間電壓通常為20V[1]。

線圈采用熱壓成形的直線部分能夠減少氣隙，而線圈端部的手包絕緣和主絕緣性能都比直線部分差。電機運行時會出現端部應力集中、電場畸變、頻繁起動電機使導體和絕緣介質因溫度膨脹系數產生的差異等都會導致匝間絕緣耐受力的增加，致使匝間絕緣出現薄弱點。電機運行年限越長，受外部沖擊次數越多，由于匝間絕緣損壞而造成的故障也越多。

1.2電腐蝕和電暈

電腐蝕和電暈一般發生在電機線圈直線槽口、外部氣隙和鐵心槽內，這是因為在制作線棒直線部分時運用了無溶劑漆浸漬熱壓成型技術，從而避免了線圈內部氣隙的形成。在熱固性槽壁與防暈層接觸不良時，電磁的振動會導致槽內間隙火花放電，使局部溫度過高，進而腐蝕絕緣表面，影響絕緣性能，而且腐蝕位置會因接觸條件和振動的改變而轉移[2]。

1.3電動機和電纜接觸不良

高壓電機引線線鼻的制作原料多為銅，電機鼻與銅電纜的良好接觸可以促進設備的正常運行，而由于銅氧化或接觸不良引起的電阻阻值增加會增加局部溫度，燒斷線路，產生對地放電、缺引和相間短路故障，尤其對鋁芯電纜的使用更要加強防御。

1.4機械原因

受峰低谷負荷的影響，電機的頻繁起動會增加轉差率和轉子感應電勢，進而導致轉子電流溫度的升高。電機的頻繁啟動會降低絕緣耐熱性，電定子線棒端部未設置絕緣防護，對熱脹冷縮較為敏感，容易引起絕緣擊穿。調查研究表明，線圈靜態收縮應變大于2.5kg這個極限值時，會使擊穿電壓瞬間為零。環氧玻璃粉絕緣的收與縮極限值分別為2.1kg和1.9kg，一旦超過此值，會出現絕緣斷裂和剝離、折斷現象。通常情況下，電機起動的單個線圈電磁力可以用以下公式來表述：

公式中的k表示線棒數，β1、β2表示線圈漸開線首尾和所計算點處的的夾角。電磁力集中、線圈端部和小聯線處曲率半徑小等因素都可能提高絕緣損傷機率[3]。

2.高壓電機絕緣性能降低預防措施

高壓電機絕緣性能的降低會直接影響電廠的正常運轉，甚至可能出現更為嚴重的后果。因此，提高高壓電機的絕緣性能會間接增加電廠收益。在采取防御措施時，可以考慮選用優質絕緣材料、廠家、電壓保護器，降低工作環境中粉塵含量，進而提高高壓電機絕緣性能。

2.1選用質地優良的絕緣材料

高壓電機絕緣在受到高溫、強電場、機械效力、污穢積淀、潮濕和臭氧等威脅時易老化，但如果選用優質的電工復合膠、運母、絕緣漆和合成膜纖維材料，就會減少機械應力、延緩氣隙產生、減慢脆化進程、減少游離和炭拆除現象的發生，進而減緩絕緣老化速度，降低能量的損耗。

2.2選擇技術工藝質量優良的廠家

技術工藝在電機生產過程中起到了重要的作用。例如，“真空浸潤”技術可以提高漆膠的滲透率，減少氣泡的產生，增加介電系數和電場強度，從而降低比熱阻和電阻率，減少甚至避潮氣入侵和免局部放電，最終達到延緩抗老化的目的。

2.3選用性能優良的電壓保護器

電機使用過程中存在許多問題，如暫態過電壓、操作過電壓、大氣過電壓等，這些過程產生的波陡度和波幅會嚴重積累甚至擊穿電機縱絕緣和主絕緣。過電保護器能夠保護電機不受電壓的破壞，但需要選擇優質的電壓保護器，因為劣質的電壓保護器不但不能保護電機，反而會危害電機絕緣安全，對電機造成破壞。因此，需要選擇性能優良的電壓保護器，減少過電壓的危害。

2.4降低工作環境中粉塵含量

粉塵由橡膠粉和滑石粉組成，可以粘附在電機表層，影響電機散熱效果，導致電機老化加速。高壓電機的工作環境會有較多的粉塵，電機表面和和設備所在場地會積壓灰塵，這些灰塵滲入繞組可能在絕緣上形成污穢，阻礙散熱效果，進而降低絕緣阻值。面臨粉塵的威脅，工作人員應該多查看電機的工作情況，同時注意保養電機，定期更換軸承潤滑油。此外，工作人員應該認真檢查電機故障，做好電機隱患的防御工作，確保電機的正常運行[4]。

3.總結

總而言之，高壓電機的絕緣材料會因溫度、電氣、機械和環境的影響而加快老化速度。因此，工作人員應該加強防御，認真分析絕緣材料老化的原因和老化程度，做好必要的常規處理，盡量延緩絕緣材料老化進度，延長高壓電機使用壽命。

參考文獻：

[1]李振忠，孫攀.高壓電機絕緣監測裝置及其應用分析[J].科技創新與應用，2013，02（16）：41.

[2]劉冰.基于BP神經網絡的高壓潛水電機絕緣壽命預測[D].合肥工業大學，2012.

[3]閻威.高壓電機使用變頻器的優缺點[J].黑龍江科技信息，2013，03（28）：105.

[4]黃曉峰.淺析高壓電機運行時的絕緣措施[J].河南科技，2013，03（19）：87-88.