浅析高压电机绝缘性能降低原因分析与预防措施

钟志伦

摘要：高压电机是许多设备的必要组成成分，也是这些设备的动力源。高压电机运行质量影响着发电机组的安全运行。高压电机的故障在很大程度上来源于绝缘损坏，绝缘损坏会影响电厂的安全运行。本文就高压电机绝缘性能降低的原因和预防措施进行了具体论述，以期减少因高压电机绝缘损坏而造成的严重损失。

关键词：高压电机；绝缘性能；匝间绝缘

前言

本文首先分析了匝间绝缘、电腐蚀和电晕、电动机和电缆接触不良、机械原因等降低高压电机绝缘性能的原因，然后讨论了选用质地优良的绝缘、选择技术工艺质量优良的厂家、选用性能优良的电压保护器、降低工作环境中粉尘含量等高压电机绝缘性能降低的预防措施，并对全文进行总结。

1.高压电机绝缘性能降低原因分析

高压电机绝缘性能的优劣主要依靠电机耐电强度来判断，而高压电机绝缘性能的降低需要考虑匝间绝缘、电腐蚀和电晕、电动机和电缆接触不良和机械原因，下面本文对这些影响高压电机绝缘性能的因素具体加以分析。

1.1匝间绝缘

通常情况下，高压电机的运行电压在6KV左右，电机的绝缘匝间能够耐受500V电压，而绝缘层利用单玻双层亚胺薄膜包扎。研究数据显示，电机电源系统的过电压在低于千分之五，因而瞬时高压不能损害电机。然而，雷电过电压的危害性较大，既能损坏电机主绝缘，又能破坏匝间绝缘。电机线圈匝间正常运行的电压可以用以下的公式来表述：

公式中的z表示电机槽数、n表示线圈匝数、m表示电机相数、a表示并联路数。线圈匝间电压通常为20V[1]。

线圈采用热压成形的直线部分能够减少气隙，而线圈端部的手包绝缘和主绝缘性能都比直线部分差。电机运行时会出现端部应力集中、电场畸变、频繁起动电机使导体和绝缘介质因温度膨胀系数产生的差异等都会导致匝间绝缘耐受力的增加，致使匝间绝缘出现薄弱点。电机运行年限越长，受外部冲击次数越多，由于匝间绝缘损坏而造成的故障也越多。

1.2电腐蚀和电晕

电腐蚀和电晕一般发生在电机线圈直线槽口、外部气隙和铁心槽内，这是因为在制作线棒直线部分时运用了无溶剂漆浸渍热压成型技术，从而避免了线圈内部气隙的形成。在热固性槽壁与防晕层接触不良时，电磁的振动会导致槽内间隙火花放电，使局部温度过高，进而腐蚀绝缘表面，影响绝缘性能，而且腐蚀位置会因接触条件和振动的改变而转移[2]。

1.3电动机和电缆接触不良

高压电机引线线鼻的制作原料多为铜，电机鼻与铜电缆的良好接触可以促进设备的正常运行，而由于铜氧化或接触不良引起的电阻阻值增加会增加局部温度，烧断线路，产生对地放电、缺引和相间短路故障，尤其对铝芯电缆的使用更要加强防御。

1.4机械原因

受峰低谷负荷的影响，电机的频繁起动会增加转差率和转子感应电势，进而导致转子电流温度的升高。电机的频繁启动会降低绝缘耐热性，电定子线棒端部未设置绝缘防护，对热胀冷缩较为敏感，容易引起绝缘击穿。调查研究表明，线圈静态收缩应变大于2.5kg这个极限值时，会使击穿电压瞬间为零。环氧玻璃粉绝缘的收与缩极限值分别为2.1kg和1.9kg，一旦超过此值，会出现绝缘断裂和剥离、折断现象。通常情况下，电机起动的单个线圈电磁力可以用以下公式来表述：

公式中的k表示线棒数，β1、β2表示线圈渐开线首尾和所计算点处的的夹角。电磁力集中、线圈端部和小联线处曲率半径小等因素都可能提高绝缘损伤机率[3]。

2.高压电机绝缘性能降低预防措施

高压电机绝缘性能的降低会直接影响电厂的正常运转，甚至可能出现更为严重的后果。因此，提高高压电机的绝缘性能会间接增加电厂收益。在采取防御措施时，可以考虑选用优质绝缘材料、厂家、电压保护器，降低工作环境中粉尘含量，进而提高高压电机绝缘性能。

2.1选用质地优良的绝缘材料

高压电机绝缘在受到高温、强电场、机械效力、污秽积淀、潮湿和臭氧等威胁时易老化，但如果选用优质的电工复合胶、运母、绝缘漆和合成膜纤维材料，就会减少机械应力、延缓气隙产生、减慢脆化进程、减少游离和炭拆除现象的发生，进而减缓绝缘老化速度，降低能量的损耗。

2.2选择技术工艺质量优良的厂家

技术工艺在电机生产过程中起到了重要的作用。例如，“真空浸润”技术可以提高漆胶的渗透率，减少气泡的产生，增加介电系数和电场强度，从而降低比热阻和电阻率，减少甚至避潮气入侵和免局部放电，最终达到延缓抗老化的目的。

2.3选用性能优良的电压保护器

电机使用过程中存在许多问题，如暂态过电压、操作过电压、大气过电压等，这些过程产生的波陡度和波幅会严重积累甚至击穿电机纵绝缘和主绝缘。过电保护器能够保护电机不受电压的破坏，但需要选择优质的電压保护器，因为劣质的电压保护器不但不能保护电机，反而会危害电机绝缘安全，对电机造成破坏。因此，需要选择性能优良的电压保护器，减少过电压的危害。

2.4降低工作环境中粉尘含量

粉尘由橡胶粉和滑石粉组成，可以粘附在电机表层，影响电机散热效果，导致电机老化加速。高压电机的工作环境会有较多的粉尘，电机表面和和设备所在场地会积压灰尘，这些灰尘渗入绕组可能在绝缘上形成污秽，阻碍散热效果，进而降低绝缘阻值。面临粉尘的威胁，工作人员应该多查看电机的工作情况，同时注意保养电机，定期更换轴承润滑油。此外，工作人员应该认真检查电机故障，做好电机隐患的防御工作，确保电机的正常运行[4]。

3.总结

总而言之，高压电机的绝缘材料会因温度、电气、机械和环境的影响而加快老化速度。因此，工作人员应该加强防御，认真分析绝缘材料老化的原因和老化程度，做好必要的常规处理，尽量延缓绝缘材料老化进度，延长高压电机使用寿命。

参考文献：

[1]李振忠，孙攀.高压电机绝缘监测装置及其应用分析[J].科技创新与应用，2013，02（16）：41.

[2]刘冰.基于BP神经网络的高压潜水电机绝缘寿命预测[D].合肥工业大学，2012.

[3]阎威.高压电机使用变频器的优缺点[J].黑龙江科技信息，2013，03（28）：105.

[4]黄晓峰.浅析高压电机运行时的绝缘措施[J].河南科技，2013，03（19）：87-88.