電機絕緣檢測試驗的綜合應用

鄒專仁

廣西水利電力職業技術學院 廣西南寧 530023

近年來，電機在人們的生活和生產中的應用可謂是越來越廣泛，而國內對電機生產和檢測的重視程度也越來越高。眾所周知，無論是電機的新造還是電機的修理，都需要進行絕緣電阻、吸收比、介電損耗等檢測，而相關技術人員能夠熟練地掌握相應的檢測方法和儀器的使用，但是對檢測原理卻不是很清楚。希望通過本文的闡述，能夠幫助相關技術人員更深入的理解電機絕緣檢測的原理，使其技術水平達到一個新的高度，更好地帶動我國電機絕緣檢測的進步，并促進我國電機的進一步發展[1]。

1 絕緣電阻檢測試驗

1.1 絕緣電阻檢測試驗的原理

絕緣電阻測量作為絕緣檢測重要的檢測手段，具有方便、有效、快捷的優點，能夠將絕緣的整體狀態進行直觀的反映。絕緣電阻試驗的試驗原理是將直流電壓施加在絕緣電阻上，進行絕緣電阻電阻值的測量，進而反映出絕緣電阻的伏安特性。絕緣電阻檢測試驗是非破壞性試驗，可以對絕緣的分布式缺陷進行檢測。在對電機進行絕緣電阻檢測時，檢測的是所有絕緣并聯的總電阻，這樣在排查故障時要進行分段查找。以3000A發電機轉子的絕緣電阻檢測為例進行說明。檢測過程如下：首先，將18個磁極進行串聯；然后，將兆歐表的兩段分別接磁極線圈引線和轉子磁軛；最后，用手搖動兆歐表發出直流電流，電流從引線進入在經過18個磁極線圈導線和絕緣之后進入磁軛回到兆歐表。

1.2 判斷實驗結果

在電機中，有兩個因素會導致絕緣電阻偏低，一是吸潮二是沾污或破損。首先，吸潮。絕緣電阻的阻值會隨著空氣中濕度情況發生變化。若對絕緣電阻進行烘干處理后阻值并沒有發生明顯的提升，就說明絕緣電阻出現沾污或破損問題，這種問題只能通過分段查找確定故障點，然后對該處的灰塵進行清除，對破損的地方進行修復，來提高絕緣電阻的阻值[2]。

2 極化指數與吸收比試驗

2.1 極化指數與吸收比試驗的原理

在改進電機絕緣工藝時，每更改一種絕緣結構都需要承擔較大的風險。由于缺少數據的支持，依靠傳統的實驗方法無法有效的找到新舊絕緣結構之間的差別，因此新絕緣結構在施行時出現嚴重批量質量問題的可能性較大。而在電機修理過程中，大修后的轉子需要更換全部線圈，檢修的轉子只需要進行清洗烘干。在生產車間內進行絕緣電阻檢測時，所有檢測項都全部通過，但是運行一年之后，大修的轉子出現的問題較少，檢修的轉子會發生接地匝短問題。

首先，檢測達到絕緣電阻所需時間。這也是考察電機絕緣隨時間的變化情況，而這一環節也正是實際工作最容易被忽視的。例如對上述的兩種轉子進行絕緣檢測，采用的設備為絕緣測試儀。隨著時間的推移，絕緣電阻會不斷增加，當絕緣電阻增加到10000兆歐，兩種轉子所需時間分別為5秒和10秒，這就表明所需時間為5秒的電機絕緣性能要比所需時間為10秒的好。

其次，電機十分鐘后的絕緣電阻，所需要設備為絕緣測試儀。以修理電機為例進行分析，在2分鐘之后檢修轉子的絕緣電阻為上升到2000兆歐，隨后轉子的絕緣電阻阻值將趨于穩定，基本保持不變。通過對以上兩種指標的檢測可以發現，大修轉子和檢修轉子的絕緣電阻存在較大的區別。采用極化指數和吸收比進行檢測時，極化指數為10分鐘絕緣電阻和1分鐘絕緣電阻的比值，這個比值可以有效的反映十分鐘內絕緣電阻的快慢變化。吸收比為1分鐘絕緣電阻和15秒絕緣電阻的比值。

2.2 極化指數與吸收比的限值

第一，新造電機極化指數大于等于1.5，檢修電機極化指數大于等于1.2。

第二，電機極化指數大于等于2，表明電機絕緣具有可靠性。

第三，極化指數介于1.0-1.1之間，表明電機絕緣沒有問題，但需要對薄弱點進行排查。

第四，極化指數小于1，表明電機絕緣需要更換。

第五，吸收比大于等于1.3，表明電機絕緣合格。

3 介質損失角正切值試驗

介質損失角正切值試驗又稱為介損試驗，介損值是介質損失角正切值的簡稱。如下圖1所示，對絕緣材料施加交流電壓，絕緣材料相當于一個電容性阻抗，將通過的它的電流分為有功電流和無功電流，而有功電流與無功電流的比值被稱之為介損值。絕緣損耗主要是在有功電流上進行體現的，因此有功電流越小絕緣損耗就越少，介損值就越小。從上述關系來看，介損值越小越好。新造電機的介損值為1%-8%，而溫度對介損值也有很大的影響，因此在進行試驗時要在統一溫度下進行。電機大修后要求介損值在20℃的溫度下不能超過1.5，30℃的溫度下不能超過2，40℃的溫度下不能超過3%。

圖1 介質在交流電壓作用下的等值電路及相置圖

4 直流耐壓試驗

顧名思義，直流耐壓試驗是通過對電機施加直流電壓進行電壓絕緣檢測的，但施加的直流電壓是要求的，必須是高出電機額定電壓一定值的直流試驗電壓，直流試驗電壓需要持續作用一定的時間，然后對絕緣情況進行觀察，查看是否出現擊穿或其他異常情況。這種測量方法主要是對絕緣的耐電強度進行考察。但在此過程中，需要注意以下三點：

第一，直流耐壓試驗也屬于非破壞性試驗。絕緣介質相當于一個電容性阻抗，在施加直流電壓時，經過絕緣的電流非常小，因此損耗也非常小，因此在很長一段時間里，不會降低絕緣的強度。

第二，直流耐壓的標準。由于公司生產的電機種類眾多，不同種類的電機其額定電壓也不同。因此在進行直流耐壓試驗時，打多少伏的直流耐壓是困擾工作過人員的最大問題。在相關資料中，對直流耐壓的最大值進行了明確的說明，為交流工頻耐壓值的1.7倍，而所需持續的時間為1分鐘。

第三，絕緣電阻與泄露電流的大小之間具有一定的相關性。在進行直流耐壓試驗時，泄露電流一般會越來越小。這是因為隨著施加直流電壓的時間越長，絕緣電阻的阻值就越來越大，進而導致電流越來越小。但在直流耐壓試驗中，若泄露電流超出正常范圍時，也普遍伴隨著絕緣電阻低的顯像管。直流耐壓試驗的電壓高，與絕緣電阻試驗相比更具靈敏性，但也存在一個不足，就是容易出現絕緣的集中式缺陷[3]。

5 工頻耐壓試驗

與直流耐壓試驗一樣，工頻耐壓試驗都是通過對電機施加電壓進行試驗的。但不同的是，工頻耐壓試驗對電機施加的電壓是工頻試驗電壓，電壓值要高出它額定工作電壓的一定值，同樣需要持續作用一段時間，然后對絕緣進行觀察，查看是否擊穿或其他情況。需要特別指出一點，工頻耐壓下絕緣考察是十分嚴格的。在利用這種方法進行試驗時，可以檢測出電機絕緣的很多缺陷，特別是對絕緣的集中式缺陷檢查，效果十分顯著。與其他檢測方法一樣，工頻耐壓試驗也存在一定的缺點，其中最主要的缺點是工頻耐壓試驗屬于破壞性試驗，由于絕緣等效一個電容性阻抗，當施加交流電壓時，就會產生電容電流，進而增加絕緣損耗，同時使絕緣中的缺陷程度進一步加劇，導致絕緣出現累積效應，使絕緣的損傷疊加起來，導致絕緣損傷更加嚴重。在進行工頻耐壓試驗時，每道工序施加的工頻耐壓都要比上道降低200V。正是因為工頻耐壓試驗存在的缺點，使我們在對電機進行絕緣檢測時要先將上述的其他非破壞性絕緣檢測做完之后再進行工頻耐壓試驗。

6 結語

綜上所述，本文共敘述了五種電機絕緣檢測方法，在電機的發展過程中，絕緣檢測都方法也是與時俱進的，要做到隨電機的發展不斷地更新。與此同時，我國也應加大對電機絕緣檢測試驗的研究，不斷地對檢測方法進行創新和優化，以推動我國電機絕緣檢測的發展，有效地提高電機的功能，使其在各個領域中更好地發揮作用。