淺析井下大功率電機絕緣檢測與溫度控制技術

【摘 要】充分利用預埋在電機定子內部的測溫元件和電加熱器，為電機提供穩定、精準、可靠的溫度保護，對電機實施自動精細管理和精心的呵護養護，對有效延長電機的使用壽命，延長電機的大修周期有積極且重大的意義。本文主要分析了井下大功率電機絕緣檢測與溫度控制技術。

【關鍵詞】井下大功率電機；絕緣檢測；溫度控制；

中圖分類號：TU244.2 文獻標識碼：A

井下大功率電機是煤炭生產中最重要的生產設備之一，由于煤礦井下工作環境復雜、惡劣，電機的運行工況下變化較大，各種原因引起電機啟停頻繁，電機自身溫度變化過大，從而引起內部絕緣的相應變化。礦用電機都是由不均質體組成。從電機的構成材料來看，組成材料有多種，各種材料的溫度特性、膨脹系數也都不相同。這樣，電機溫度的驟升或驟降對電機影響很大，突出表現在各種材料間由于膨脹系數不同而出現相對移動，材料間出現間隙、裂縫。隨著時間的延長，繞組在定子槽內松動，氣隙大到一定程度，繞組將產生振動。我們知道，繞組在電機工作過程中受到電磁力、繞組振動的影響，會加劇氣隙的擴大，同時也加劇了電機耐壓和絕緣能力的降低，加劇了電機繞組本身密閉絕緣漆的漲裂、磨損，以及磁損增大。最嚴重的情況是通過電機定子或轉子的硅鋼片的短接造成線圈兩相或三相短路，這種情況的發生將造成定子或轉子嚴重燒熔、變形、報廢。所以對井下大功率電機絕緣和溫度變化的安全運行研究具有重要的意義，受到許多煤礦企業的重視。

一、對井下大功率電機絕緣檢測與溫度控制技術研究的必要性

煤礦井下環境惡劣，負荷變動大，工況不穩定，再加上巷道內散熱條件差，礦用電機由于長期運行，絕緣強度易下降。由于電機升溫時間較短，運轉速度較快，耗能也大；且啟動過程中的急速升溫或停機時的急速降溫，由多種材料組成的電機定子不均質體中每種材料的膨脹系數不同，材料間將出現間隙、裂縫和相對移動。導致定子鐵心中各種材料間的有機體遭到破壞，鐵心內環境遭到破壞，形成隨溫度變化的局部氣隙呼吸現象，導致材料絕緣間出現氣隙或空氣氣囊，導致電機定子繞組絕緣降低，使電機工作過程中磁損耗增加，會加劇氣隙的擴大，同時也加劇了電機繞組本身密閉絕緣漆的漲裂、磨損，加劇電機耐壓和絕緣能力的降低。最嚴重的情況是通過電機定子或轉子的硅鋼片的短接造成線圈兩相或三相短路，以致電機不能正常啟動和工作，效率降低，甚至造成定子或轉子嚴重變形、燒熔、報廢，即浪費電能又縮短電機壽命，給企業造成重大經濟損失。

二、電機定子絕緣檢測技術

（一）定子槽楔松動的原因

大型電機在長期的運行過程中，由于溫度的驟變會產生氣囊，定子線棒又受到電磁力的作用會產生振動.由于端部所受電磁振動力的頻率是電網頻率的兩倍，切向、軸向分量較少，以徑向為主，為類橢圓形，因此當端部繞組的固有頻率接近二倍工頻時，尤其當端部繞組振形為橢圓形時，繞組將發生諧振，使氣囊變成空洞。長時問處于諧振狀態，運行中就可能因振動幅值增大而發生端部繞組和結構件松動、磨損、絕緣損壞，同時由于定子鐵心顫動、主絕緣輕微的熱脹冷縮等，造成槽楔嚴重松動，部分脫落，同時槽楔松動脫落加劇線棒的振動，且劃傷轉子絕緣和定子絕緣，造成定子線棒主絕緣擊穿，嚴重影響發電機的安全運行。

（二）定子槽楔松動的危害

由于定子鐵心槽內的線棒是疊繞式的，上、下層各有一根不同相別的線棒，機組在運行過程中，同一槽內的線棒由于電磁力的作用，由于氣囊的存在，槽楔松動，則線棒會產生低頻電磁振動，線圈在槽內可能會徑向串動，磨損主絕緣，可能會造成對地短路。

（三）解決措施

為此，定子線棒嵌入定子槽以后利用槽楔等將其緊固是很重要的一個環節。然而，這種傳統的槽部固定方式，由于結構及材質的缺點，不能保證槽部線棒長時間緊固，所以在發電機大修時必須重新打緊松動了的槽楔，松動槽楔的檢測和重打緊對保證大型發電機的安全運行有著重要意義。

三、電機溫度保護措施

對電機進行溫度保護，有兩個方向的含義：一方面是電機運行過程中，突然遭遇高電壓、低電壓、負載突增等情況，這種情況無疑也會導致電機溫度驟增，這種情況的溫度保護一般體現在電機的繼電保護或微護（計算機綜合保護）領域。一般采用的方法是對電機溫度設一個報警極限值和跳閘保護極限值。

另一方面，電機的溫度保護體現在電機停機后，電機在停機后一般采取兩種方法：一種是置之不理，電機在停機后不進行停機溫度管理，另一種是在停機后，把預埋在電機定子中的電加熱器全壓投入。

四、結論

采用嵌入式微型計算機為核心控制模塊與PWM調制控制裝置相結合，實現大功率電機的溫度精細控制；項目以先進的模糊控制理論為基礎，融合多模塊智能監控系統，實現煤礦井下大功率電機定子的絕緣保護與在線檢測，為井下大功率電機的正常安全運行提供了技術性保障。主要表現在如下內容：

（一）實現嵌入式微型計算機為核心控制模塊與PWM調制控制裝置相結合，改善了井下大功率電機絕緣；

（二）實現嵌入式微型計算機為核心控制模塊與PWM調制控制裝置相結合，達到了對溫度變化的無諧波下的精細控制；

（三）采取集散式模糊控制理論，完善了大功率電機的在線溫度檢測與控制，確保了電機的安全運行；

（四）利用自動檢測技術實現大功率電機的啟動、停機制動狀態檢測下，通過溫度變化對電機定子絕緣保護，提高了大功率電機安全運行可靠程度，延長了電機壽命和減少維修；

（五）開發的控制裝置可以一臺裝置控制多臺電機的溫度變化。

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