绝缘预防性试验在电机维修中的应用

2023-01-13高金海

设备管理与维修 2022年8期

关键词：耐压预防性直流

高金海

（甘肃酒钢集团宏兴股份公司检修工程部，甘肃嘉峪关 735100）

0 引言

电机绝缘系统极容易在日常运行中出现不同类型的安全性问题。以YKK630-4W 异步电机为例，当绝缘发生安全性问题时，需及时进行绝缘预防性试验，如交流耐压、高压直流泄漏等试验方法来验证。绝缘预防性试验对电机修理和运行起着重要作用。

1 绝缘预防性试验的意义

YKK630-4W 异步电机的工作原理是输入交流电流带动负载做功，继而完成电机的正常运行。电机的定子绕组、定子铁芯以及轴承是电机的重要组成部分，其有序运行是电机正常工作的基础，是电机工作效率与工作质量的关键。为了提高电机的使用寿命，同时保证出厂后电机的工作效率与工作质量，电机出厂前需完成多种不同种类的安全性试验。通过试验及时发现电机内部的绝缘安全性问题并及时进行弥补。若不能在第一时间及时弥补，电机一旦在实际运行中出现安全性事故，将造成不可挽回的损失。必要时必须整体更换电机绝缘系统，以保证其后续使用的安全性与可靠性，从而保证电机的工作质量与工作效率。

2 绝缘预防性试验及影响因素

2.1 绝缘电阻试验

绝缘电阻试验一种被广泛使用的简单便捷的无损害试验。绝缘电阻试验以电机电阻值为依据，可以检测出电机绝缘系统存在的多种安全性问题。现阶段绝缘电阻试验普遍使用兆欧表作为测量工具。

随着运行环境的变化，电机设备的绝缘强度也会产生变化，其变化程度受空气中水分含量的影响，当空气中的水分含量较高时，因其水分子更易被其吸收，从而导致电阻值降低，空气中水分含量增加的同时也增加了材料的电导率，表面泄漏电流受空气中水分子含量的影响程度更为突出。例如，在雨水天气或早晚等湿度较大的环境进行试验，测试出的绝缘电阻值相较于干燥环境更低。

随着温度变化，电力设备的绝缘电阻值也会产生一定的变化，绝缘材料种类的不同对电阻值也会产生一定的影响。通常情况下，绝缘电阻值会随着外界温度的升高而逐渐减小，电介质的内部离子运动速度加快，水分粒子以细长线状的状态向两级伸长，电导值随之提高。外界环境温度较低时，绝缘物与内部水分子之间的距离更为贴近，因此，外界环境的温度因素对绝缘电阻值的高低有着极大影响[1]。

对于10 000 pF 以上的大容量设备，为避免试绝缘电阻试验数据不真实，试验前应先将大容量设备充分放电10 min，以免试验数据受剩余电荷影响，导致绝缘预防性试验数据不准确。

2.2 直流高压泄漏电流试验

直流漏电流是指直流高压下泄漏的电流，也被称为电导电流，初期阶段包括吸收电流、电容充放电电流[2]。对漏电流试验结果进行研究分析，及时找出绝缘问题并进行妥善解决，是直流漏电流试验的最终目的。根据相关现场试验数据可得出以下结论：

（1）直流泄漏电流数值不再具有稳定性时，其主要原因是绝缘有断裂性缺陷，从而造成电流的剧烈摆动。遇到此类问题时，可在第一时间检查其引出线蜡管是否出现破裂损伤，若无破裂损伤情况，问题大多数出现在槽口或端部离地较近的地方。

（2）随着时间的延长，直流泄漏电流也随之增强，此种情况说明绝缘系统内部被潮气侵入，或是绝缘系统存在分层、松弛以及高阻性缺陷等问题[3]。同时，在同一相邻试验电压下，直流泄漏电流数值突然出现急剧性的失衡式增长，泄漏电流数值增长幅度超过20%，则证明绝缘系统内部被潮气侵入，或绝缘系统内部存在脏污问题。若泄漏电流在某电压值下出现不正常的急速增长，即电子活动增加，说明出现不容忽视的安全性问题，有击穿的危险，损坏情况极为严重。通常情况下，高压导线连接被测设备时，往往直接暴露在外界空气中，当其表面场强达到一定数值时，导线在一定程度上对地形成驳杂散乱的泄漏性电流，泄漏性电流虽数值较小，但仍会对直流高压泄漏电流试验结果的准确性产生一定影响，为此，在实际高压泄漏电流试验过程中，不应忽视驳杂散乱的微小泄漏性电流。

在测量直流泄漏电流的过程中，测量结果主要受电介质温度变化的影响。电力设备绝缘材料，即电介质温度越高，离子受到束缚的状态就越容易产生变化，在电场作用下，做定向移动的离子数量及移动速度都将增加，电导率随着温度升高而增大。基于此，需在外界环境温度相对稳定的前提条件下，将测试所得的电流数值结果进行仔细分析与探讨研究[4]。

2.3 交流耐压试验

目前，最为直观有效的鉴定电气设备绝缘安全性与可靠性的方法是交流耐压试验。电机设备在实际运行中，绝缘系统随着时间的推移，受外界环境因素的影响，如温度的变化以及机械振动强度的影响，会逐渐出现安全性质量问题，如老化、磨损、劣化等现象，从而导致电机绝缘系统的安全性故障。

在试验过程中，交流耐压试验数值是判断电机能否正常运行的重要依据，可作为对电机日常运行状态的最佳模拟，对判断电机能否正常运行具有决定性的意义，能有效避免发生绝缘安全性问题，同时，交流耐压试验也称为绝缘强度试验，或介电强度试验[5]。

交流耐压试验与直流电压试验相比，交流耐压试验能直观反映材料的可靠性与耐受能力，更能做到对电机日常运行状态的最佳模拟效果。相关人员依据试验过程中的模拟效果，能够及时发现电机内部的磨损、缺陷、老化等问题，并在第一时间做出与之相对应的弥补改善措施[6]。

但是，交流耐压试验具有一定的破坏性，虽然能够在第一时间检测出电机槽口与槽部的安全性质量问题，但每一次交流耐压试验的高电压都会对电机绝缘系统造成一定程度的不可逆转的损伤，且损伤程度随着试验的多次进行逐步累积。若交流耐压试验电压较低，又会使得电机在实际运行中被击穿的可能性大大增加，形成安全性故障隐患。

现阶段，国家根据绝缘预防性试验的相关条件制定了与之相对应的标准，如交接电压标准与电机出厂试验数值等。在国家相关标准中，要求根据试验情况，对种类不同、安全性与稳定性也大不相同的设备，选择与之相对应的科学合理的方式，且设备的试验电压必须低于设备的出厂试验电压，对几乎没有累积效应的充油套管、纯瓷套管等材料不实行该标准，基于此，对日常运行的电机设备采取出厂试验电压标准[7]。

绝缘击穿电压值的高低受加压持续时间影响，随着加压持续时间的增长，绝缘击穿电压数值也随之降低，此种变化方式以有机绝缘材料最为突出。相关规章制度要求绝缘耐压时间为1 min，一个原因是避免因加压时间过长造成绝缘击穿安全性问题出现；另一个原因是为了更加方便地观察试验材料的实时情况，试验材料发生热击穿现象需要一定的加压时间，以便让绝缘的安全性问题不被时间掩盖。

除此之外，直流耐压试验是交流耐压试验安全稳定开展的前提条件，交流耐压试验必须在相关试验数据达到国家标准后方可进行。交流耐压试验过程中必须将电机绝缘系统内部的各类安全隐患与缺陷一一暴露出来，以便进行针对性的弥补改善措施。基于此，交流耐压试验要求电机降到出厂交接试验电压的70%～80%，且没有击穿和闪络现象。