高壓電機(jī)的絕緣性能指標(biāo)、影響因素和預(yù)防措施

宋帥

摘 要：高壓電動(dòng)機(jī)是依據(jù)電磁感應(yīng)定律實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換或傳遞的一種電磁裝置，是各種機(jī)械設(shè)備的動(dòng)力源。作為電能生產(chǎn)、傳輸、使用和電能特性變換的核心裝備，電動(dòng)機(jī)在現(xiàn)代社會(huì)所有行業(yè)和部門(mén)中占據(jù)著越來(lái)越重要的地位。因此保證電動(dòng)機(jī)可靠安全運(yùn)行意義重大，而影響其最大因素就是電氣絕緣性能。本文就高壓電動(dòng)機(jī)絕緣性能和預(yù)防措施進(jìn)行了具體論述，以減少因高壓電機(jī)絕緣性能降低損壞所導(dǎo)致的嚴(yán)重?fù)p失和事故發(fā)生。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)機(jī);絕緣;因素;預(yù)防

引言：

本文首先介紹電動(dòng)機(jī)性能的重要作用以及各種技術(shù)指標(biāo)，各種降低絕緣性能的諸多因素，然后簡(jiǎn)要講解了一些提高電動(dòng)機(jī)絕緣性能的預(yù)防措施，最后對(duì)全文進(jìn)行總結(jié)。

一、電動(dòng)機(jī)的絕緣性能及測(cè)量參數(shù)

高壓電動(dòng)機(jī)是指額定電壓在1kV以上的電動(dòng)機(jī)，常使用的是6kV和10kV電壓。高壓電機(jī)在運(yùn)行期間，始終處于各種內(nèi)部運(yùn)行因素和外界因素共同作用的影響下，其絕緣性能也會(huì)不斷發(fā)生變化。這些內(nèi)外界因素主要包括外部電場(chǎng)、環(huán)境、腐蝕度、溫度、濕度、電壓、電流、操作、老化、絕緣材料等。絕緣性能下降嚴(yán)重還會(huì)導(dǎo)致發(fā)生事故、停機(jī)、跳閘火災(zāi)、觸電傷亡等，嚴(yán)重影響設(shè)備安全和人身安全，下面本文對(duì)絕緣性能參數(shù)具體分析。

1.1檢查電氣設(shè)備的絕緣性能，測(cè)量其絕緣電阻是最基本、最實(shí)用、最有效的方法。

絕緣電阻是加直流電壓于電介質(zhì)，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間極化過(guò)程結(jié)束后，流過(guò)電介質(zhì)的泄漏電流對(duì)應(yīng)的電阻。常用的測(cè)量工具有數(shù)字兆歐表和指針兆歐表（又被稱(chēng)為搖表）

下面的一首口訣是關(guān)于電動(dòng)機(jī)絕緣電阻合格與否的測(cè)量的“快速估算口訣”大家一起來(lái)看看吧

口訣：電機(jī)運(yùn)行保安全，使用之前測(cè)絕緣。

絕緣合格值多少，熱態(tài)數(shù)值有國(guó)標(biāo)。

電機(jī)電壓每千伏，絕緣電阻超一兆。

低壓電機(jī)冷態(tài)值，最低限值為五兆。

高壓電機(jī)未定數(shù)，供需雙方好協(xié)商。

故通過(guò)測(cè)量絕緣電阻來(lái)發(fā)現(xiàn)絕緣擊穿和嚴(yán)重?zé)崂匣⒕植亢驼w受潮、臟污等。因此絕緣電阻合格是判斷電動(dòng)機(jī)能否啟動(dòng)的一個(gè)重要條件，尤其是高壓電動(dòng)機(jī)。如果達(dá)不到規(guī)定的絕緣電阻標(biāo)準(zhǔn)而強(qiáng)行啟動(dòng)，電機(jī)將會(huì)損壞，造成的損失將是巨大的。

下表給出了不同測(cè)量電壓下絕緣電阻的極限值。

40℃時(shí)定子繞組的絕緣電阻

注：UN =額定電壓，參見(jiàn)功率銘牌

RC=參考溫度40℃時(shí)的最低絕緣電阻

U測(cè)量=直流測(cè)量電壓

1.2測(cè)量極化指數(shù)和吸收比

極化指數(shù)是指在同一次試驗(yàn)中，加壓10min時(shí)的絕緣電阻值和加壓1min時(shí)的絕緣電阻值之比。

電氣試驗(yàn)規(guī)程中明文規(guī)定：容量在200kW以上的低壓電動(dòng)機(jī)以及電壓為10000V及以上的高壓電動(dòng)機(jī)應(yīng)測(cè)量吸收比。

在絕緣測(cè)試中，某一時(shí)刻的絕緣電阻值是不能全面反映電動(dòng)機(jī)的絕緣性能的優(yōu)劣的，這是由于以下兩方面原因：一方面，同樣性能的絕緣材料，體積大時(shí)呈現(xiàn)的絕緣電阻小，體積小時(shí)呈現(xiàn)的絕緣電阻大。另一方面，絕緣材料在加上高壓后均存在對(duì)電荷的吸收比過(guò)程和極化過(guò)程。所以要求電機(jī)的絕緣測(cè)試中應(yīng)測(cè)量吸收比和極化指數(shù)，并以此數(shù)據(jù)來(lái)判斷絕緣狀態(tài)的優(yōu)劣。在判斷電動(dòng)機(jī)絕緣性能時(shí)，不能僅僅依靠絕緣電阻一項(xiàng)指標(biāo)，其不能反映電動(dòng)機(jī)的受潮程度，絕緣受潮后吸收比或極化指數(shù)降低，因此它是判斷絕緣。受潮的一個(gè)重要指標(biāo)。

在1分鐘后測(cè)量絕緣電阻一次，10分鐘后再測(cè)量一次，以確定極化指數(shù)。

將兩次的測(cè)量結(jié)果相除：PI=RC10分鐘/RC1分鐘

在同一次絕緣電阻試驗(yàn)中，1分鐘時(shí)的絕緣電阻與15秒時(shí)的絕緣值之比。

將其值相除：K=RC60秒/RC15秒

為避免此類(lèi)吸收比可能產(chǎn)生的誤判斷，常對(duì)于吸收比小于1.3的進(jìn)行極化指數(shù)測(cè)量來(lái)進(jìn)一步判斷絕緣優(yōu)劣。

二、影響高壓電動(dòng)機(jī)的絕緣性能的因素

環(huán)境溫度：若運(yùn)行時(shí)，其溫度已超出絕緣材料的耐受溫度，則會(huì)對(duì)絕緣性能產(chǎn)生不利影響，甚至?xí)p壞電機(jī)。一般而言，絕緣強(qiáng)度隨著溫度的升高而降低，而溫度越低，絕緣強(qiáng)度會(huì)變得高些;

環(huán)境濕度：繞組絕緣層是否受潮，也會(huì)改變影響絕緣材料的絕緣性能。濕度大絕緣電阻小，反之絕緣電阻變大;

環(huán)境其他因素：比如大氣壓力、周?chē)鷼怏w的化學(xué)成分等;

電壓、電流因素：比如工作電壓、內(nèi)部和外部過(guò)電壓、過(guò)電流的影響;

機(jī)械因素：在電機(jī)正常工作時(shí)，由于負(fù)載變化、沖擊、振動(dòng)等也會(huì)對(duì)其絕緣材料有不利影響;

啟動(dòng)頻次：高壓電動(dòng)機(jī)的頻繁啟動(dòng)直接影響其使用壽命，還會(huì)導(dǎo)致絕緣性能降低。這是因?yàn)閱?dòng)時(shí)電機(jī)要承受大電流的沖擊，繞組要承受電機(jī)和熱應(yīng)力的疊加作用。由于繞組絕緣材料與銅導(dǎo)體膨脹系數(shù)不同，在啟動(dòng)時(shí)絕緣材料與導(dǎo)體之間形成很大的剪切應(yīng)力，導(dǎo)體與絕緣材料之間的固定將被破壞，絕緣將分層或撕裂以至發(fā)生絕緣擊穿。

三、高壓電動(dòng)機(jī)絕緣性能降低的預(yù)防措施

本人所在單位是城市公共供水企業(yè)，承擔(dān)全市1000多萬(wàn)人口的原水供應(yīng)重任。我單位共安裝8臺(tái)水泵機(jī)組其中電機(jī)是天津產(chǎn)西門(mén)子。電動(dòng)機(jī)功率普遍在1120kW，電壓等級(jí)是10kV，屬于高壓電機(jī)。因此保證電動(dòng)機(jī)安全可靠運(yùn)行，對(duì)供水安全意義重大。當(dāng)然提高高壓電機(jī)的絕緣性能首當(dāng)其沖，方法很多在此不再贅述。僅就電動(dòng)機(jī)驅(qū)潮加熱措施進(jìn)行闡述。

8臺(tái)電機(jī)出廠(chǎng)內(nèi)部配置有防冷凝加熱器，其參數(shù)為電壓220-240V～，發(fā)熱功率288-343W。由于訂貨時(shí)建設(shè)方未加特殊要求，所以該設(shè)備裝置的投退依靠人工操作安裝在其配套“電動(dòng)機(jī)機(jī)械運(yùn)行保護(hù)裝置”中的空氣開(kāi)關(guān)。從實(shí)際使用情況來(lái)看，存在諸多問(wèn)題和風(fēng)險(xiǎn)，一是增大運(yùn)行人員的操作勞動(dòng)強(qiáng)度;二是容易發(fā)生錯(cuò)誤操作，有時(shí)停機(jī)忘記投入送電，開(kāi)機(jī)后忘記退出，操作正確與否，全憑員工責(zé)任心。而且如果高壓電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)投入防冷凝加熱器，會(huì)使電機(jī)內(nèi)部溫度升高，這可能造成財(cái)產(chǎn)損失、影響供水安全;三是投退不及時(shí)，不能保證提高電機(jī)的防潮性能，從而降低電機(jī)的絕緣性能。同時(shí)和單位推行的智能化、自動(dòng)化、人性化理念格格不入。為此我方進(jìn)行了深入調(diào)查研究，總體設(shè)計(jì)要求是在電動(dòng)機(jī)接通高壓電運(yùn)行時(shí)，防冷凝加熱裝置應(yīng)立即關(guān)閉斷電。在高壓電動(dòng)機(jī)停車(chē)斷電后延時(shí)一定時(shí)間接通防冷凝加熱裝置。如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化投退呢？本人查閱相關(guān)圖紙和現(xiàn)場(chǎng)勘察，利用高壓電動(dòng)機(jī)開(kāi)關(guān)柜斷路器輔助常閉點(diǎn)作為投退信號(hào)，再通過(guò)通電延時(shí)型時(shí)間繼電器實(shí)現(xiàn)在電動(dòng)機(jī)送電運(yùn)行時(shí)立即關(guān)閉防冷凝加熱器，電動(dòng)機(jī)斷電停車(chē)時(shí)延時(shí)2小時(shí)后接通防冷凝加熱器。其電氣原理圖如下：

四、結(jié)束語(yǔ)

總而言之，高壓電動(dòng)機(jī)的絕緣性能的好壞直接影響著設(shè)備安全、供水安全。千方百計(jì)提高高壓電機(jī)的絕緣性能具有現(xiàn)實(shí)意義。要多措并舉，做好現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫濕度常態(tài)監(jiān)視，加強(qiáng)通風(fēng)散熱工作，做好日常設(shè)備巡視巡查，特別是防冷凝加熱系統(tǒng)的維護(hù)保養(yǎng)，及時(shí)消除缺陷，認(rèn)真整改隱患，最大限度保障供水不間斷，以此來(lái)提高人民群眾的獲得感、幸福感、安全感。

參考文獻(xiàn)：

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