絕緣預防性試驗在電機維修中的應用

高金海

（甘肅酒鋼集團宏興股份公司檢修工程部，甘肅嘉峪關 735100）

0 引言

電機絕緣系統極容易在日常運行中出現不同類型的安全性問題。以YKK630-4W 異步電機為例，當絕緣發生安全性問題時，需及時進行絕緣預防性試驗，如交流耐壓、高壓直流泄漏等試驗方法來驗證。絕緣預防性試驗對電機修理和運行起著重要作用。

1 絕緣預防性試驗的意義

YKK630-4W 異步電機的工作原理是輸入交流電流帶動負載做功，繼而完成電機的正常運行。電機的定子繞組、定子鐵芯以及軸承是電機的重要組成部分，其有序運行是電機正常工作的基礎，是電機工作效率與工作質量的關鍵。為了提高電機的使用壽命，同時保證出廠后電機的工作效率與工作質量，電機出廠前需完成多種不同種類的安全性試驗。通過試驗及時發現電機內部的絕緣安全性問題并及時進行彌補。若不能在第一時間及時彌補，電機一旦在實際運行中出現安全性事故，將造成不可挽回的損失。必要時必須整體更換電機絕緣系統，以保證其后續使用的安全性與可靠性，從而保證電機的工作質量與工作效率。

2 絕緣預防性試驗及影響因素

2.1 絕緣電阻試驗

絕緣電阻試驗一種被廣泛使用的簡單便捷的無損害試驗。絕緣電阻試驗以電機電阻值為依據，可以檢測出電機絕緣系統存在的多種安全性問題。現階段絕緣電阻試驗普遍使用兆歐表作為測量工具。

隨著運行環境的變化，電機設備的絕緣強度也會產生變化，其變化程度受空氣中水分含量的影響，當空氣中的水分含量較高時，因其水分子更易被其吸收，從而導致電阻值降低，空氣中水分含量增加的同時也增加了材料的電導率，表面泄漏電流受空氣中水分子含量的影響程度更為突出。例如，在雨水天氣或早晚等濕度較大的環境進行試驗，測試出的絕緣電阻值相較于干燥環境更低。

隨著溫度變化，電力設備的絕緣電阻值也會產生一定的變化，絕緣材料種類的不同對電阻值也會產生一定的影響。通常情況下，絕緣電阻值會隨著外界溫度的升高而逐漸減小，電介質的內部離子運動速度加快，水分粒子以細長線狀的狀態向兩級伸長，電導值隨之提高。外界環境溫度較低時，絕緣物與內部水分子之間的距離更為貼近，因此，外界環境的溫度因素對絕緣電阻值的高低有著極大影響[1]。

對于10 000 pF 以上的大容量設備，為避免試絕緣電阻試驗數據不真實，試驗前應先將大容量設備充分放電10 min，以免試驗數據受剩余電荷影響，導致絕緣預防性試驗數據不準確。

2.2 直流高壓泄漏電流試驗

直流漏電流是指直流高壓下泄漏的電流，也被稱為電導電流，初期階段包括吸收電流、電容充放電電流[2]。對漏電流試驗結果進行研究分析，及時找出絕緣問題并進行妥善解決，是直流漏電流試驗的最終目的。根據相關現場試驗數據可得出以下結論：

（1）直流泄漏電流數值不再具有穩定性時，其主要原因是絕緣有斷裂性缺陷，從而造成電流的劇烈擺動。遇到此類問題時，可在第一時間檢查其引出線蠟管是否出現破裂損傷，若無破裂損傷情況，問題大多數出現在槽口或端部離地較近的地方。

（2）隨著時間的延長，直流泄漏電流也隨之增強，此種情況說明絕緣系統內部被潮氣侵入，或是絕緣系統存在分層、松弛以及高阻性缺陷等問題[3]。同時，在同一相鄰試驗電壓下，直流泄漏電流數值突然出現急劇性的失衡式增長，泄漏電流數值增長幅度超過20%，則證明絕緣系統內部被潮氣侵入，或絕緣系統內部存在臟污問題。若泄漏電流在某電壓值下出現不正常的急速增長，即電子活動增加，說明出現不容忽視的安全性問題，有擊穿的危險，損壞情況極為嚴重。通常情況下，高壓導線連接被測設備時，往往直接暴露在外界空氣中，當其表面場強達到一定數值時，導線在一定程度上對地形成駁雜散亂的泄漏性電流，泄漏性電流雖數值較小，但仍會對直流高壓泄漏電流試驗結果的準確性產生一定影響，為此，在實際高壓泄漏電流試驗過程中，不應忽視駁雜散亂的微小泄漏性電流。

在測量直流泄漏電流的過程中，測量結果主要受電介質溫度變化的影響。電力設備絕緣材料，即電介質溫度越高，離子受到束縛的狀態就越容易產生變化，在電場作用下，做定向移動的離子數量及移動速度都將增加，電導率隨著溫度升高而增大?；诖?，需在外界環境溫度相對穩定的前提條件下，將測試所得的電流數值結果進行仔細分析與探討研究[4]。

2.3 交流耐壓試驗

目前，最為直觀有效的鑒定電氣設備絕緣安全性與可靠性的方法是交流耐壓試驗。電機設備在實際運行中，絕緣系統隨著時間的推移，受外界環境因素的影響，如溫度的變化以及機械振動強度的影響，會逐漸出現安全性質量問題，如老化、磨損、劣化等現象，從而導致電機絕緣系統的安全性故障。

在試驗過程中，交流耐壓試驗數值是判斷電機能否正常運行的重要依據，可作為對電機日常運行狀態的最佳模擬，對判斷電機能否正常運行具有決定性的意義，能有效避免發生絕緣安全性問題，同時，交流耐壓試驗也稱為絕緣強度試驗，或介電強度試驗[5]。

交流耐壓試驗與直流電壓試驗相比，交流耐壓試驗能直觀反映材料的可靠性與耐受能力，更能做到對電機日常運行狀態的最佳模擬效果。相關人員依據試驗過程中的模擬效果，能夠及時發現電機內部的磨損、缺陷、老化等問題，并在第一時間做出與之相對應的彌補改善措施[6]。

但是，交流耐壓試驗具有一定的破壞性，雖然能夠在第一時間檢測出電機槽口與槽部的安全性質量問題，但每一次交流耐壓試驗的高電壓都會對電機絕緣系統造成一定程度的不可逆轉的損傷，且損傷程度隨著試驗的多次進行逐步累積。若交流耐壓試驗電壓較低，又會使得電機在實際運行中被擊穿的可能性大大增加，形成安全性故障隱患。

現階段，國家根據絕緣預防性試驗的相關條件制定了與之相對應的標準，如交接電壓標準與電機出廠試驗數值等。在國家相關標準中，要求根據試驗情況，對種類不同、安全性與穩定性也大不相同的設備，選擇與之相對應的科學合理的方式，且設備的試驗電壓必須低于設備的出廠試驗電壓，對幾乎沒有累積效應的充油套管、純瓷套管等材料不實行該標準，基于此，對日常運行的電機設備采取出廠試驗電壓標準[7]。

絕緣擊穿電壓值的高低受加壓持續時間影響，隨著加壓持續時間的增長，絕緣擊穿電壓數值也隨之降低，此種變化方式以有機絕緣材料最為突出。相關規章制度要求絕緣耐壓時間為1 min，一個原因是避免因加壓時間過長造成絕緣擊穿安全性問題出現；另一個原因是為了更加方便地觀察試驗材料的實時情況，試驗材料發生熱擊穿現象需要一定的加壓時間，以便讓絕緣的安全性問題不被時間掩蓋。

除此之外，直流耐壓試驗是交流耐壓試驗安全穩定開展的前提條件，交流耐壓試驗必須在相關試驗數據達到國家標準后方可進行。交流耐壓試驗過程中必須將電機絕緣系統內部的各類安全隱患與缺陷一一暴露出來，以便進行針對性的彌補改善措施?；诖?，交流耐壓試驗要求電機降到出廠交接試驗電壓的70%～80%，且沒有擊穿和閃絡現象。

2.4 直流與交流耐壓試驗的差異性

直流電壓與交流電壓分布在不同的絕緣層，直流電壓隨電導分布，而交流電壓則與電容成反比，按絕緣電阻分布。直流耐壓試驗與交流耐壓試驗具有不可替代性，其根本原因在于交流耐壓下絕緣系統承受的電壓強度較低，而直流耐壓下絕緣系統承受的電壓強度較高，二者的電壓強度具有較大的差異性，因此不能相互替代。

3 結束語

在廠礦企業設備的運維管理過程中，絕緣預防性試驗對維持電機設備運行的安全性、穩定性與可靠性起著極為關鍵的作用。絕緣預防性試驗在電機設備維護修理中的應用，能夠進一步保障電機設備運行的安全與穩定性，促進電機維護檢修管理水平的提高。