電機(jī)高壓絕緣簡(jiǎn)析
電機(jī)高壓絕緣簡(jiǎn)析
摘要 我國(guó)的電力輸電系統(tǒng)不斷地向高電壓、大容量、遠(yuǎn)距離的方向發(fā)展，而高壓電機(jī)在使用過程中產(chǎn)生的故障及其所造成的損失也越來越大，提高電機(jī)對(duì)高壓的耐受能力越來越受到人們的關(guān)注，對(duì)高壓電機(jī)的絕緣提出了新的要求。筆者主要從電機(jī)高壓絕緣的定義、分類、測(cè)試方法及其重要意義等方面著手簡(jiǎn)單地整體介紹了其主要特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞 電機(jī)；高壓；絕緣
0引言
絕緣就是使用不同材料的介質(zhì)把帶電部分和不帶電部分分隔開，以此對(duì)觸電或者放電起到保護(hù)作用的一種安全技術(shù)。良好的絕緣才能夠保證電氣設(shè)備和線路安全可靠地運(yùn)行以及防止人身觸電的最可靠的也是最基本的手段。
而電機(jī)高壓絕緣指的是高壓條件下電機(jī)的絕緣技術(shù)。
1 電機(jī)絕緣分類
高壓電機(jī)的絕緣根據(jù)不同的特點(diǎn)可以有很多種分類方法，如按照GB4706.1-2005，絕緣結(jié)構(gòu)一般可分為基本絕緣、雙重絕緣、加強(qiáng)絕緣、附加絕緣和功能性絕緣。這里主要簡(jiǎn)單介紹以下兩種。
1.1電機(jī)絕緣的形態(tài)與結(jié)構(gòu)
絕緣按形態(tài)通常可以分成固體絕緣、液體絕緣和氣體絕緣三大類。而實(shí)際上，固體絕緣是目前世界各國(guó)使用最廣泛且絕緣性能最可靠的一種絕緣類型。工業(yè)固體絕緣按照組成的料具體可分成三類：有機(jī)材料、人工合成聚合物和無機(jī)材料。對(duì)于高壓電機(jī)，則經(jīng)常使用以云母作為主要材料，又以環(huán)氧樹脂為粘合劑、以瀝青為浸漬劑的組合絕緣。
電機(jī)內(nèi)部除依賴外殼和繞組之間形成空氣間隙構(gòu)成絕緣外，外殼還提供接地附加安全防護(hù)。外殼與內(nèi)部電磁線間是基本絕緣結(jié)構(gòu)，電機(jī)外殼接地，不再需要絕緣罩蓋。若電機(jī)外殼沒接地，而與內(nèi)部電磁線間有窄氣隙作基本絕緣，絕緣罩蓋相對(duì)外殼就是附加絕緣，整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成雙重絕緣，這樣也符合對(duì)電機(jī)的防護(hù)要求[1]。
1.2電機(jī)的絕緣等級(jí)及絕緣材料
高壓電機(jī)的絕緣等級(jí)指的是其所用絕緣材料的耐受高溫強(qiáng)度分級(jí)，一般可以分為A、E、B、F、H五個(gè)等級(jí)。不同絕緣材料耐熱能力各有不同。一般來說，電氣設(shè)備都有其規(guī)定限制其工作的最高溫度，這是結(jié)合運(yùn)行需要和絕緣材料的耐熱性能確定的。各級(jí)絕緣都有其對(duì)應(yīng)的絕緣材料，比如，B級(jí)的絕緣材料主要由云母等經(jīng)有機(jī)膠膠合或浸漬而制成的，常用的B級(jí)絕緣材料主要有黃臘管、6520復(fù)合紙等。
一般根據(jù)高壓電機(jī)的安全等級(jí)和使用環(huán)境選擇絕緣材料，應(yīng)用在高壓電機(jī)方面的關(guān)鍵絕緣材料主要包括: 絕緣紙主要用于繞組和定子芯的絕緣；漆包線主要用于高壓電機(jī)繞組絕緣；絕緣套管主要用于繞組線和高壓電機(jī)引線連接處的絕緣；浸漆主要用于高壓電機(jī)的防潮和絕緣。
2絕緣測(cè)試
設(shè)計(jì)絕緣結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)充分考慮以下因素：介電性能要求，機(jī)械性能，熱性能，化學(xué)性能等。其中，電氣性能是主要的，但不是決定性的。對(duì)高壓電機(jī)，介電性能起著決定性作用。
基于以上因素的存在，為了安全和防止擊穿，高壓電機(jī)在投入運(yùn)行之前都要通過各種測(cè)試，其中耐壓試驗(yàn)和絕緣電阻的測(cè)量都是必不可少的。另外，由于隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)，高壓電機(jī)的絕緣可能會(huì)受潮、老化甚至擊穿，因此還要給電機(jī)定期地進(jìn)行絕緣性能的測(cè)試。
2.1耐壓試驗(yàn)
一般要求試驗(yàn)電壓是額定工作電壓的1.2～1.5倍，持續(xù)通電一段時(shí)間，瞬時(shí)耐高壓一般是要求2.5倍額定工作電壓。若測(cè)量電壓沒有很明顯的變化則說明絕緣性能合格。通�？煞譃樵验g對(duì)地耐壓試驗(yàn)和耐壓試驗(yàn)兩種，也可分為交流高壓試驗(yàn)、直流高壓試驗(yàn)、沖擊電壓試驗(yàn)等。
這類試驗(yàn)屬于破壞性試驗(yàn)，對(duì)絕緣的考驗(yàn)是嚴(yán)格的，特別是能揭露那些危險(xiǎn)性較大的集中性缺陷；其缺點(diǎn)是可能會(huì)對(duì)絕緣造成一定的損傷[2]。
2.2絕緣電阻測(cè)量
測(cè)量電機(jī)的絕緣電阻是檢驗(yàn)其絕緣性能最簡(jiǎn)單又可靠的輔助方法。由所測(cè)得的絕緣電阻值可發(fā)現(xiàn)電機(jī)絕緣擊穿、受潮等貫通性缺陷，還能測(cè)出絕緣存在沾污、受潮或其它絕緣缺陷情況。 這種測(cè)試是非破壞性試驗(yàn)，因此用通過測(cè)量絕緣電阻來檢驗(yàn)高壓電機(jī)的絕緣性能是否還滿足需要成為廣泛應(yīng)用的一種方法。而且，這種測(cè)試是十分必要的。
按我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)GB755-87規(guī)定，電機(jī)繞組處于工作溫度的時(shí)候，絕緣電阻R應(yīng)滿足大于等于Un/（1000+Pn/100）（兆歐）的要求。式中，Un指的是電機(jī)額定工作電壓（伏）； Pn指的是電機(jī)額定工作功率（kW）。通常，在測(cè)試?yán)鋺B(tài)絕緣電阻的時(shí)候，至少要求絕緣電阻滿足R≥1兆歐/千伏。當(dāng)然，還應(yīng)考慮溫度等因素對(duì)絕緣電阻大小的影響。
常用的測(cè)量方法一般有：兆歐表法，電橋法等。
3典型問題及其解決方法
3.1絕緣受潮
高壓電機(jī)在受潮時(shí)，泄漏電流明顯增加、絕緣電阻大大降低，在極不均勻電場(chǎng)中尤其顯著。絕緣電阻低到一定數(shù)值后，是不允許運(yùn)行的。特別是如果表面受潮，有污穢或者發(fā)生凝露時(shí)，就很容易引起表面沿面放電的發(fā)生，必須及時(shí)進(jìn)行干燥處理。
常用的檢測(cè)和處理方法有：定子鐵損干燥法，外加電流干燥法，外加熱源法，三相短路干燥法，熱水循環(huán)干燥法等。
3.2絕緣老化測(cè)量
介質(zhì)在長(zhǎng)期運(yùn)行過程中，都會(huì)發(fā)生或大或小的物理變化和化學(xué)變化，從而導(dǎo)致其電氣性能逐漸變差，這就是絕緣老化。加快絕緣老化的原因有：電的作用、熱的作用和機(jī)械力的作用，以及氧化、水分與微生物的作用等，主要原因是這些作用引起的局部放電現(xiàn)象。
跟絕緣受潮類似，預(yù)防和處理老化要定期檢測(cè)并進(jìn)行相應(yīng)的處理。
3.3絕緣擊穿
在強(qiáng)大電場(chǎng)作用下，氣體絕緣被擊穿之后，一旦撤去外加電壓就可以自己恢復(fù)其固有的電氣絕緣性能；可是固體絕緣卻會(huì)不可逆地完全失去它的電氣絕緣性能。故高壓電機(jī)絕緣的選擇必須跟電壓等級(jí)相匹配，以此保證其安全作用。一旦被擊穿后固體絕緣要報(bào)廢，須重新更換。
4電機(jī)高壓絕緣處理的重要意義
1）提高高壓電機(jī)絕緣的導(dǎo)熱、耐熱、耐潮和化學(xué)穩(wěn)定等性能；
2）改善高壓電機(jī)的電氣性能，使設(shè)備運(yùn)行安全可靠；
3）提高高壓電機(jī)的工作效率，促進(jìn)電力工業(yè)的穩(wěn)定迅速發(fā)展；
4）提高高壓電機(jī)絕緣的機(jī)械強(qiáng)度，延長(zhǎng)其使用壽命。
5結(jié)論
電機(jī)高壓絕緣技術(shù)作為電機(jī)向高壓方向的發(fā)展過程中必不可少的技術(shù)之一，是保障電機(jī)在高壓運(yùn)行條件下安全可靠工作極其重要的一部分。本文主要簡(jiǎn)單介紹了有關(guān)高壓電機(jī)絕緣的一些基本概念和基礎(chǔ)知識(shí)，為初學(xué)者和實(shí)際工作者了解電機(jī)高壓絕緣知識(shí)提供一個(gè)比較概括的總結(jié)，對(duì)這方面的研究學(xué)習(xí)更進(jìn)一步的工作有重要意義。
參考文獻(xiàn)
[1]魏剛.絕緣結(jié)構(gòu)的識(shí)別與應(yīng)用.檢測(cè)技術(shù)，2010(4).
[2]施圍.高電壓工程基礎(chǔ).高電壓技術(shù)，2011，1.
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