電機絕緣監測技術在大型泵站工程上應用研究

摘 ?要：絕緣監測主要圍繞監測局部放電展開，是電機檢修工作的重要內容，通過使用絕緣監測技術可提高電機檢修效率和自動化水平。基于此，本文詳細分析了大型泵站中絕緣監測技術的應用，并探討了絕緣監測技術的應用前景。以期通過合理應用絕緣監測技術能夠提高檢修工作效率，從而降低泵站工程運行成本。

關鍵詞：大型泵站工程;電機檢修;絕緣監測技術

引言：泵站工程電機需要長時間高負荷運行，受到電場、導體發熱、機械等影響，電機設備極容易老化故障，影響到絕緣性能，絕緣性能降低可能引發安全事故，造成巨大經濟損失。因此需要定期進行電機檢修維護，從而保障電力設備安全運行，減少泵站工程故障事故。因此需要針對絕緣監測技術展開研究，提高檢修效率。

一、電機絕緣監測技術在大型泵站工程上應用

（一）技術基礎

電機絕緣性能可以反映局部放電性能，局部放電性能具有電流脈沖小，上升時間短，在原點位置上脈沖上升時間只有1-5ns。放電脈沖頻率約50～250MHz。而噪聲脈沖一般在20MHz以內，于高頻譜范圍內對局放信號監測仍然可以得到高信噪比。如果噪聲信號不能自動分離，監測結果無法應用。如果噪聲信號可以自動分離，監測結果可以應用。

（二）技術原理

產生電火花是由于空隙間存在容性電壓，或空隙間絕緣材料和氣體存在電應力差。電火花會瞬間擊穿絕緣材料結構，讓絕緣材料碳化，從而形成更大空隙，影響絕緣性能，最終引發電機事故。在高壓絕緣系統中絕緣層和導體之間或鐵芯、線圈表面都可能存在空隙，局部放電產生電火花。尤其是在高溫環境下作業，電機繞組處于振動狀態，受到潮濕、化學物質等作用，絕緣材料惡化，局部放電呈現出倍速增長[1]。對局部放電進行實時監測，測量導體小電流脈沖可以監測電火花，從而判斷局部放電發生。在監測過程中，需要區分局放信號和噪聲信號，需要絕緣監測儀器自動區分，產生準確的監測結果。噪聲信號主要由滑環、電暈、碳刷間產生的火花。通過對脈沖到達時間和脈沖波形的對比，能夠對兩種信號進行區分，能夠精準分離局放信號，保證監測結果準確。用戶能夠及時掌握絕緣老化問題，了解放電現象等問題。

（三）裝置構成

電機絕緣監測裝置包括放電監測儀、傳感器以及專家系統等構成，局放監測需要將傳感器安裝在電機上，傳感器可以和監測儀連接，定期監測局部放電，也可以連接局放監測系統持續進行監測。局放監測儀連接電腦，電腦界面顯示控制功能和監測結果，通過軟件逼真顯示出來，用戶能夠通過放電幅值和放電相位對比，對比二維圖像和三維圖像客觀解釋局放監測結果。傳感器種類、安裝位置以及軟件等都要根據電機種類進行選擇。

1.傳感器

傳感器和電機高壓側連接，包括天線耦合器和母線耦合器兩種，母線耦合器驗證標準嚴格，通過危險運行環境驗證，母線耦合器可以檢測局部放電活動，對非必要性電噪聲分離，工作溫度穩定在-55～125℃范圍內，避免產生電流痕跡。天線耦合器具有較高靈敏度，能夠消除電噪聲。

2.監測儀

監測儀可以被隨身攜帶，在電機集中環境中仍然適用。連續性監測儀可以在電機運行狀態下，監測電樞繞組絕緣性，在大型電機絕緣監測中適用。連續監測儀可以對數據儲存遙控和遙測，并具有自動報警功能。便攜監測儀能夠對不同電機組成數據采集單元，受到中央控制器控制。持續監測系統可以和電腦連接，連接外部設備可直接輸入數據系統，如電壓、溫度等數據，在數據系統中保存。使用持續監測系統，可以自動啟動局放監測，并采集局放信號。

3.軟件系統

專家軟件系統能夠利用數據庫和統計分析確定鐵芯、定子線圈和轉子線圈是否存在故障，以三維圖形進行數據的監測，對結果進行分析。方便于非專業人員客觀評估電機絕緣狀態，制定維護運行策略。

（四）主要功能

應用局放電絕緣監測能夠實現：（1）不停機測試。監測儀可以在不停機狀態下實時監測電機，保證監測數據真實可靠，有效提高設備運行可靠性，保證設備經濟效益。在電機正常運行狀態下進行絕緣監測，能夠避免泵站停機監測，影響到泵站正常工作，不停機測試可保證正常生產，不影響泵站工程經濟效益。（2）報警功能。監測儀通過持續監控，能夠第一時間將局部放電情況發送給維修人員，縮短維護電機時間，維修人員通過觀察局放電脈沖幅值能夠分析故障原因，并進行針對性維修。（3）狀態維修。隨著維修觀念改革，狀態維修逐漸取代故障維修，能夠降低運行成本，提高維修效率，不影響泵站工作。通過 監測儀進行持續監控，根據專家系統數據庫預測可能發生的故障，提示部件老化問題，指導維修人員進行檢修，判斷電機運行狀態。能夠提前了解故障隱患，并最大程度上減少故障維修費用，保證泵站正常運轉。

二、電機絕緣監測技術在泵站工程的發展前景

泵站工程作為民生工程，關系到社會運行和經濟發展，很多大型泵站工程需要長時間、遠距離調水，及時發現處理故障隱患，保障機組安全運行，需要保證泵站安全運行。在大型泵站工程中，使用的電機數量多、功率大，維護維修難度高，尤其是絕緣監測工作，主要使用一年一次的周期性檢查，難以及時發現缺陷，不僅影響電機使用壽命，更威脅到泵站運行安全[2]。在泵站工程中應用局放絕緣監測儀進行絕緣監測，能夠充分利用監測儀、傳感器、信息系統等工具，快速收集監測數據，采集效率高，數據精度高，具有突出優勢。可以在不停機運行狀態下對電機進行監測，能夠實現對故障的預測和預警，輔助維修人員進行狀態檢修，更有利于提高電機維修效率，降低維修故障成本。

目前我國很多大型泵站已經著手建設并完善局放絕緣監測技術，保證泵站工程安全運行，并降低運行維護成本，更有利于提高泵站工程經濟效益。未來還需要進一步提高泵站自動化程度，加強對電機狀態的監控，最大程度上減少人力勞動強度，使用先進監測技術和設備提高泵站運行穩定性。并進一步推廣絕緣監測技術在小型泵站中應用，提高小型泵站自動化水平。絕緣監測技術在我國泵站工程中有著廣闊的應用前景，需加大力度進一步推廣，充分發揮出泵站工程的社會效益。

結論：綜上所述，在大型泵站中應用電機絕緣監測技術能夠提高電機檢修水平，提高檢修效率。絕緣監測技術借助于傳感器、監測儀、軟件系統等設備實現自動化監測，具備不停機測試、報警功能、狀態維修的功能，可以滿足電機檢修工作要求。未來還需要進一步推廣絕緣監測技術在大中小泵站中的應用，提高檢修效率，保證泵站穩定運行，創造更大的經濟和社會效益。

參考文獻：

[1]劉進，羅仁江，楊勇.電機絕緣在線監測技術的應用實踐[J].化工管理，2020（35）：137-138.

[2]黃寅，王鵬，李金泉，等.基于FPGA的變頻電機絕緣擊穿監測系統設計與實現[J].國外電子測量技術，2019，38（10）：70-74.

作者簡介：金辰璐（1989年11月—），女，漢族，安徽省黃山市人，碩士，工程師，研究方向：水利水電工程電氣設計。