高压电机的绝缘性能指标、影响因素和预防措施

宋帅

摘 要：高压电动机是依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置，是各种机械设备的动力源。作为电能生产、传输、使用和电能特性变换的核心装备，电动机在现代社会所有行业和部门中占据着越来越重要的地位。因此保证电动机可靠安全运行意义重大，而影响其最大因素就是电气绝缘性能。本文就高压电动机绝缘性能和预防措施进行了具体论述，以减少因高压电机绝缘性能降低损坏所导致的严重损失和事故发生。

关键词：电动机;绝缘;因素;预防

引言：

本文首先介绍电动机性能的重要作用以及各种技术指标，各种降低绝缘性能的诸多因素，然后简要讲解了一些提高电动机绝缘性能的预防措施，最后对全文进行总结。

一、电动机的绝缘性能及测量参数

高压电动机是指额定电压在1kV以上的电动机，常使用的是6kV和10kV电压。高压电机在运行期间，始终处于各种内部运行因素和外界因素共同作用的影响下，其绝缘性能也会不断发生变化。这些内外界因素主要包括外部电场、环境、腐蚀度、温度、湿度、电压、电流、操作、老化、绝缘材料等。绝缘性能下降严重还会导致发生事故、停机、跳闸火灾、触电伤亡等，严重影响设备安全和人身安全，下面本文对绝缘性能参数具体分析。

1.1检查电气设备的绝缘性能，测量其绝缘电阻是最基本、最实用、最有效的方法。

绝缘电阻是加直流电压于电介质，经过一定时间极化过程结束后，流过电介质的泄漏电流对应的电阻。常用的测量工具有数字兆欧表和指针兆欧表（又被称为摇表）

下面的一首口诀是关于电动机绝缘电阻合格与否的测量的“快速估算口诀”大家一起来看看吧

口诀：电机运行保安全，使用之前测绝缘。

绝缘合格值多少，热态数值有国标。

电机电压每千伏，绝缘电阻超一兆。

低压电机冷态值，最低限值为五兆。

高压电机未定数，供需双方好协商。

故通过测量绝缘电阻来发现绝缘击穿和严重热老化、局部和整体受潮、脏污等。因此绝缘电阻合格是判断电动机能否启动的一个重要条件，尤其是高压电动机。如果达不到规定的绝缘电阻标准而强行启动，电机将会损坏，造成的损失将是巨大的。

下表给出了不同测量电压下绝缘电阻的极限值。

40℃时定子绕组的绝缘电阻

注：UN =额定电压，参见功率铭牌

RC=参考温度40℃时的最低绝缘电阻

U测量=直流测量电压

1.2测量极化指数和吸收比

极化指数是指在同一次试验中，加压10min时的绝缘电阻值和加压1min时的绝缘电阻值之比。

电气试验规程中明文规定：容量在200kW以上的低压电动机以及电压为10000V及以上的高压电动机应测量吸收比。

在绝缘测试中，某一时刻的绝缘电阻值是不能全面反映电动机的绝缘性能的优劣的，这是由于以下两方面原因：一方面，同样性能的绝缘材料，体积大时呈现的绝缘电阻小，体积小时呈现的绝缘电阻大。另一方面，绝缘材料在加上高压后均存在对电荷的吸收比过程和极化过程。所以要求电机的绝缘测试中应测量吸收比和极化指数，并以此数据来判断绝缘状态的优劣。在判断电动机绝缘性能时，不能仅仅依靠绝缘电阻一项指标，其不能反映电动机的受潮程度，绝缘受潮后吸收比或极化指数降低，因此它是判断绝缘。受潮的一個重要指标。

在1分钟后测量绝缘电阻一次，10分钟后再测量一次，以确定极化指数。

将两次的测量结果相除：PI=RC10分钟/RC1分钟

在同一次绝缘电阻试验中，1分钟时的绝缘电阻与15秒时的绝缘值之比。

将其值相除：K=RC60秒/RC15秒

为避免此类吸收比可能产生的误判断，常对于吸收比小于1.3的进行极化指数测量来进一步判断绝缘优劣。

二、影响高压电动机的绝缘性能的因素

环境温度：若运行时，其温度已超出绝缘材料的耐受温度，则会对绝缘性能产生不利影响，甚至会损坏电机。一般而言，绝缘强度随着温度的升高而降低，而温度越低，绝缘强度会变得高些;

环境湿度：绕组绝缘层是否受潮，也会改变影响绝缘材料的绝缘性能。湿度大绝缘电阻小，反之绝缘电阻变大;

环境其他因素：比如大气压力、周围气体的化学成分等;

电压、电流因素：比如工作电压、内部和外部过电压、过电流的影响;

机械因素：在电机正常工作时，由于负载变化、冲击、振动等也会对其绝缘材料有不利影响;

启动频次：高压电动机的频繁启动直接影响其使用寿命，还会导致绝缘性能降低。这是因为启动时电机要承受大电流的冲击，绕组要承受电机和热应力的叠加作用。由于绕组绝缘材料与铜导体膨胀系数不同，在启动时绝缘材料与导体之间形成很大的剪切应力，导体与绝缘材料之间的固定将被破坏，绝缘将分层或撕裂以至发生绝缘击穿。

三、高压电动机绝缘性能降低的预防措施

本人所在单位是城市公共供水企业，承担全市1000多万人口的原水供应重任。我单位共安装8台水泵机组其中电机是天津产西门子。电动机功率普遍在1120kW，电压等级是10kV，属于高压电机。因此保证电动机安全可靠运行，对供水安全意义重大。当然提高高压电机的绝缘性能首当其冲，方法很多在此不再赘述。仅就电动机驱潮加热措施进行阐述。

8台电机出厂内部配置有防冷凝加热器，其参数为电压220-240V～，发热功率288-343W。由于订货时建设方未加特殊要求，所以该设备装置的投退依靠人工操作安装在其配套“电动机机械运行保护装置”中的空气开关。从实际使用情况来看，存在诸多问题和风险，一是增大运行人员的操作劳动强度;二是容易发生错误操作，有时停机忘记投入送电，开机后忘记退出，操作正确与否，全凭员工责任心。而且如果高压电动机运行时投入防冷凝加热器，会使电机内部温度升高，这可能造成财产损失、影响供水安全;三是投退不及时，不能保证提高电机的防潮性能，从而降低电机的绝缘性能。同时和单位推行的智能化、自动化、人性化理念格格不入。为此我方进行了深入调查研究，总体设计要求是在电动机接通高压电运行时，防冷凝加热装置应立即关闭断电。在高压电动机停车断电后延时一定时间接通防冷凝加热装置。如何实现自动化投退呢？本人查阅相关图纸和现场勘察，利用高压电动机开关柜断路器辅助常闭点作为投退信号，再通过通电延时型时间继电器实现在电动机送电运行时立即关闭防冷凝加热器，电动机断电停车时延时2小时后接通防冷凝加热器。其电气原理图如下：

四、结束语

总而言之，高压电动机的绝缘性能的好坏直接影响着设备安全、供水安全。千方百计提高高压电机的绝缘性能具有现实意义。要多措并举，做好现场环境温湿度常态监视，加强通风散热工作，做好日常设备巡视巡查，特别是防冷凝加热系统的维护保养，及时消除缺陷，认真整改隐患，最大限度保障供水不间断，以此来提高人民群众的获得感、幸福感、安全感。

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]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.