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摘要：旋轉(zhuǎn)電機(jī)在各個(gè)行業(yè)都發(fā)揮著重要的作用，其中，作為主要構(gòu)成部分的繞組、絕緣系統(tǒng)，是決定旋轉(zhuǎn)電機(jī)壽命的關(guān)鍵。本文以高壓旋轉(zhuǎn)電機(jī)為對(duì)象，確定一個(gè)可靠的絕緣老化的判斷方法，
論文關(guān)鍵詞：旋轉(zhuǎn)電機(jī),絕緣,老化,判定

　　旋轉(zhuǎn)電機(jī)的故障原因中，軸承磨損約占24%，其次，絕緣老化約占21%，是占比重較大的二大故障。從故障部位來(lái)看，定子繞組約占55%，軸承約占34%。此外，定子繞組由于機(jī)械故障導(dǎo)致?lián)p傷的情況也不少見(jiàn)。

　　一般認(rèn)為：旋轉(zhuǎn)電機(jī)運(yùn)行超過(guò)十年之后，由于絕緣老化及不良的環(huán)境因素（潮濕、污垢）導(dǎo)致故障明顯增多。

　　2 高壓電動(dòng)機(jī)的絕緣老化原因

　　旋轉(zhuǎn)電機(jī)絕緣老化的主要原因，主要有“熱能”、“電壓”、“機(jī)械能”

　　以及“環(huán)境”等。

　　所謂“熱能”導(dǎo)致的老化，是指繞組在運(yùn)行中發(fā)熱而導(dǎo)致絕緣材料的氧化及熱解，使絕緣特性及絕緣層的機(jī)械強(qiáng)度降低。“電壓”導(dǎo)致的老化，是指通常運(yùn)行時(shí)的電壓及起動(dòng)、停止時(shí)的瞬態(tài)電壓，導(dǎo)致部分放電現(xiàn)象，使絕緣特性降低。“機(jī)械能”導(dǎo)致老化的原因是電磁力與振動(dòng)導(dǎo)致的機(jī)械應(yīng)力，使絕緣層變形、剝落、龜裂及損傷。“環(huán)境”導(dǎo)致的老化原因，是

　　指由于導(dǎo)電性物質(zhì)的附著及環(huán)境潮濕導(dǎo)致的污垢，使絕緣層表面的絕緣性能降低。

　　此外，酸、堿、有機(jī)溶液及油等特殊物質(zhì)的存在，會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而導(dǎo)致老化、溶解、膨脹等現(xiàn)象。事實(shí)上，旋轉(zhuǎn)電機(jī)絕緣老化現(xiàn)象，往往是多種因素同時(shí)作用的結(jié)果。讓我們看一下熱能及電壓等導(dǎo)致老化原因之間的相互作用吧。電壓產(chǎn)生的介子損耗會(huì)導(dǎo)致溫度上升，促使熱老化的發(fā)生；而熱能會(huì)導(dǎo)致溫度上升，發(fā)生材料的物理性能改變和熱老化，進(jìn)而演變?yōu)椴糠址烹姮F(xiàn)象。還有，放電現(xiàn)象改變了材料的耐受強(qiáng)度，因而加劇了老化狀況。如此說(shuō)來(lái)，導(dǎo)致老化的各因素之間，是互相作用、互相影響的，在現(xiàn)實(shí)中，老化大多是由于多種原因造成的。

　　根據(jù)絕緣方式與運(yùn)行條件的組合，可以了解絕緣老化的進(jìn)程。采用與旋轉(zhuǎn)電機(jī)相同的絕緣等級(jí)，作成樣機(jī)，對(duì)樣機(jī)施加與旋轉(zhuǎn)電機(jī)相同的、恒定的加速老化應(yīng)力，得出絕緣強(qiáng)度降低的數(shù)椐，從而判斷出絕緣壽命。該方法適用于直流機(jī)及低壓異步電動(dòng)機(jī)。

　　對(duì)運(yùn)行中的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的絕緣狀況，進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測(cè)，定期進(jìn)行分析判斷，也可預(yù)測(cè)出絕緣壽命。

　　5 絕緣老化判斷結(jié)果的評(píng)價(jià)方法

　　為了切實(shí)了解旋轉(zhuǎn)電機(jī)絕緣老化狀況，可以采用表1所示的判斷方法。

　　表1 判斷絕緣狀況方法

　　試驗(yàn)項(xiàng)目

　　關(guān)注要點(diǎn)

　　與老化現(xiàn)象的關(guān)系

　　分類(lèi)

　　潮濕

　　污損

　　剝落、

　　空隙

　　局部異常老化

　　目測(cè)

　　絕緣材料的損傷、變色、磨損、灰塵、油污、水分等的附著。

　　○

　　△

　　△

　　A，C

　　絕緣電阻試驗(yàn)

　　絕緣電阻

　　○

　　△

　　△

　　A

　　直流試驗(yàn)

　　極化指數(shù)

　　○

　　交流電流試驗(yàn)

　　ΔI電流增加率

　　第1電流遞增值

　　第2電流遞增值

　　○

　　○

　　○

　　△

　　○

　　B

　　B,C

　　C

　　介質(zhì)損耗試驗(yàn)

　　基值電壓的tanδ

　　E的tanδ-tanδ0

　　○

　　○

　　B

　　局部放電試驗(yàn)

　　局部放電啟始電壓

　　最大放電電荷

　　○

　　○

　　○

　　○

　　C

　　振動(dòng)分析試驗(yàn)

　　繞組固有振動(dòng)頻率

　　○

　　B

　　○：關(guān)系密切 △：有關(guān) 空白：無(wú)關(guān)

　　A：反映吸潮、變質(zhì)、污損

　　B：反映剝落、空隙等總體狀況，龜裂等局部異常現(xiàn)象難以反映

　　C：局部異常老化也可反映出。

　　對(duì)數(shù)椐的分析評(píng)價(jià)之所以難，有以下幾點(diǎn)原因：

　　(1) 由于樣機(jī)的規(guī)格、生產(chǎn)廠家、生產(chǎn)時(shí)間的不同，會(huì)使絕緣系統(tǒng)的材料及結(jié)構(gòu)不同；

　　(2) 使用的條件不同；

　　(3) 發(fā)生絕緣老化的因素很多，各因素之間的相互作用是很復(fù)雜的。

　　作為可行的評(píng)價(jià)方法，可以采用得出的數(shù)據(jù)，以此為根據(jù)，通過(guò)多變量分析，再進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，具體有如下二種：

　　5.1區(qū)域分析法

　　如要對(duì)絕緣狀況及處理方式進(jìn)行分類(lèi)有三種狀態(tài)，即：繞組更新、加強(qiáng)絕緣強(qiáng)度、正常。對(duì)樣機(jī)的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，通過(guò)輸出曲線的位置、動(dòng)向，可以了解老化的傾向及速度，處理的辦法及其時(shí)間也可相應(yīng)得出。

　　5.2評(píng)價(jià)點(diǎn)分析法

　　該方法是通過(guò)采用較多的信息（判斷數(shù)據(jù)）的回歸分析法，用評(píng)價(jià)點(diǎn)來(lái)表示絕緣老化程度的方法。旋轉(zhuǎn)電機(jī)多采用這種方法，在決定如何維護(hù)方面，極有參考價(jià)值。評(píng)價(jià)點(diǎn)與維護(hù)方式的關(guān)系如表2所示。

　　表2 評(píng)價(jià)點(diǎn)與維護(hù)方式的關(guān)系

　　評(píng)價(jià)點(diǎn)

　　3以下

　　5以下

　　5以上

　　維護(hù)方式

　　無(wú)須維護(hù)

　　強(qiáng)化絕緣

　　更換繞組

　　如表所示，評(píng)價(jià)點(diǎn)越高，絕緣老化的程度越嚴(yán)重。

　　6 判斷絕緣狀況的新技術(shù)

　　在電氣絕緣特性試驗(yàn)中，關(guān)于絕緣層的吸潮、污損程度是比較容易判斷的，但要真正掌握諸如絕緣層龜裂及剝落等絕緣老化發(fā)生了質(zhì)變的情況，就不是那么簡(jiǎn)單了。為此，在判斷絕緣老化時(shí)，應(yīng)同時(shí)進(jìn)行目測(cè)檢查，及時(shí)得到一些相關(guān)的信息，如絕緣材料老化所致的絕緣層松緩、顯示熱老化程度的絕緣材料變色等。但是通過(guò)目測(cè)檢查得到的信息，在準(zhǔn)確程度上，是要打折扣的。

　　作為判斷絕緣老化的方法，振動(dòng)分析法是切實(shí)可行的。我們知道，絕緣層老化時(shí)，其粘結(jié)力降低，運(yùn)行中，由于熱應(yīng)力、電磁力及振動(dòng)等機(jī)械力，導(dǎo)致剝落現(xiàn)象發(fā)生，并出現(xiàn)龜裂及空隙等現(xiàn)象，密致性降低。這種老化狀況，是由于繞組在振動(dòng)時(shí)，其振動(dòng)特性所導(dǎo)致，所以，我們?nèi)绻�能�?duì)繞組的振動(dòng)加速度和振動(dòng)位移進(jìn)行測(cè)試和分析，可以了解到固有振動(dòng)頻率的降低與絕緣擊穿電壓降低之間具有很密切的關(guān)系。

　　還有一種采用理化的測(cè)色法，是對(duì)高溫老化導(dǎo)致的絕緣材料變色狀況，分析老化程度的方法。這種方法已經(jīng)采用很長(zhǎng)時(shí)間了，現(xiàn)在采用的量化測(cè)試，定會(huì)提高測(cè)試的準(zhǔn)確度。

　　如上所述，采用最新絕緣判斷技術(shù)與電氣絕緣特性實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式，是可以對(duì)絕緣老化狀況作出正確判斷的。

參考文獻(xiàn)
1 大型電機(jī)絕緣老化問(wèn)題的研究方向. 電機(jī)電器技術(shù).1981.02
2 變頻電機(jī)絕緣老化機(jī)理及表征. 吳廣寧. 科學(xué)出版社.2009