高壓電機的絕緣性能指標、影響因素和預防措施

宋帥

摘 要：高壓電動機是依據電磁感應定律實現電能轉換或傳遞的一種電磁裝置，是各種機械設備的動力源。作為電能生產、傳輸、使用和電能特性變換的核心裝備，電動機在現代社會所有行業和部門中占據著越來越重要的地位。因此保證電動機可靠安全運行意義重大，而影響其最大因素就是電氣絕緣性能。本文就高壓電動機絕緣性能和預防措施進行了具體論述，以減少因高壓電機絕緣性能降低損壞所導致的嚴重損失和事故發生。

關鍵詞：電動機;絕緣;因素;預防

引言：

本文首先介紹電動機性能的重要作用以及各種技術指標，各種降低絕緣性能的諸多因素，然后簡要講解了一些提高電動機絕緣性能的預防措施，最后對全文進行總結。

一、電動機的絕緣性能及測量參數

高壓電動機是指額定電壓在1kV以上的電動機，常使用的是6kV和10kV電壓。高壓電機在運行期間，始終處于各種內部運行因素和外界因素共同作用的影響下，其絕緣性能也會不斷發生變化。這些內外界因素主要包括外部電場、環境、腐蝕度、溫度、濕度、電壓、電流、操作、老化、絕緣材料等。絕緣性能下降嚴重還會導致發生事故、停機、跳閘火災、觸電傷亡等，嚴重影響設備安全和人身安全，下面本文對絕緣性能參數具體分析。

1.1檢查電氣設備的絕緣性能，測量其絕緣電阻是最基本、最實用、最有效的方法。

絕緣電阻是加直流電壓于電介質，經過一定時間極化過程結束后，流過電介質的泄漏電流對應的電阻。常用的測量工具有數字兆歐表和指針兆歐表（又被稱為搖表）

下面的一首口訣是關于電動機絕緣電阻合格與否的測量的“快速估算口訣”大家一起來看看吧

口訣：電機運行保安全，使用之前測絕緣。

絕緣合格值多少，熱態數值有國標。

電機電壓每千伏，絕緣電阻超一兆。

低壓電機冷態值，最低限值為五兆。

高壓電機未定數，供需雙方好協商。

故通過測量絕緣電阻來發現絕緣擊穿和嚴重熱老化、局部和整體受潮、臟污等。因此絕緣電阻合格是判斷電動機能否啟動的一個重要條件，尤其是高壓電動機。如果達不到規定的絕緣電阻標準而強行啟動，電機將會損壞，造成的損失將是巨大的。

下表給出了不同測量電壓下絕緣電阻的極限值。

40℃時定子繞組的絕緣電阻

注：UN =額定電壓，參見功率銘牌

RC=參考溫度40℃時的最低絕緣電阻

U測量=直流測量電壓

1.2測量極化指數和吸收比

極化指數是指在同一次試驗中，加壓10min時的絕緣電阻值和加壓1min時的絕緣電阻值之比。

電氣試驗規程中明文規定：容量在200kW以上的低壓電動機以及電壓為10000V及以上的高壓電動機應測量吸收比。

在絕緣測試中，某一時刻的絕緣電阻值是不能全面反映電動機的絕緣性能的優劣的，這是由于以下兩方面原因：一方面，同樣性能的絕緣材料，體積大時呈現的絕緣電阻小，體積小時呈現的絕緣電阻大。另一方面，絕緣材料在加上高壓后均存在對電荷的吸收比過程和極化過程。所以要求電機的絕緣測試中應測量吸收比和極化指數，并以此數據來判斷絕緣狀態的優劣。在判斷電動機絕緣性能時，不能僅僅依靠絕緣電阻一項指標，其不能反映電動機的受潮程度，絕緣受潮后吸收比或極化指數降低，因此它是判斷絕緣。受潮的一個重要指標。

在1分鐘后測量絕緣電阻一次，10分鐘后再測量一次，以確定極化指數。

將兩次的測量結果相除：PI=RC10分鐘/RC1分鐘

在同一次絕緣電阻試驗中，1分鐘時的絕緣電阻與15秒時的絕緣值之比。

將其值相除：K=RC60秒/RC15秒

為避免此類吸收比可能產生的誤判斷，常對于吸收比小于1.3的進行極化指數測量來進一步判斷絕緣優劣。

二、影響高壓電動機的絕緣性能的因素

環境溫度：若運行時，其溫度已超出絕緣材料的耐受溫度，則會對絕緣性能產生不利影響，甚至會損壞電機。一般而言，絕緣強度隨著溫度的升高而降低，而溫度越低，絕緣強度會變得高些;

環境濕度：繞組絕緣層是否受潮，也會改變影響絕緣材料的絕緣性能。濕度大絕緣電阻小，反之絕緣電阻變大;

環境其他因素：比如大氣壓力、周圍氣體的化學成分等;

電壓、電流因素：比如工作電壓、內部和外部過電壓、過電流的影響;

機械因素：在電機正常工作時，由于負載變化、沖擊、振動等也會對其絕緣材料有不利影響;

啟動頻次：高壓電動機的頻繁啟動直接影響其使用壽命，還會導致絕緣性能降低。這是因為啟動時電機要承受大電流的沖擊，繞組要承受電機和熱應力的疊加作用。由于繞組絕緣材料與銅導體膨脹系數不同，在啟動時絕緣材料與導體之間形成很大的剪切應力，導體與絕緣材料之間的固定將被破壞，絕緣將分層或撕裂以至發生絕緣擊穿。

三、高壓電動機絕緣性能降低的預防措施

本人所在單位是城市公共供水企業，承擔全市1000多萬人口的原水供應重任。我單位共安裝8臺水泵機組其中電機是天津產西門子。電動機功率普遍在1120kW，電壓等級是10kV，屬于高壓電機。因此保證電動機安全可靠運行，對供水安全意義重大。當然提高高壓電機的絕緣性能首當其沖，方法很多在此不再贅述。僅就電動機驅潮加熱措施進行闡述。

8臺電機出廠內部配置有防冷凝加熱器，其參數為電壓220-240V～，發熱功率288-343W。由于訂貨時建設方未加特殊要求，所以該設備裝置的投退依靠人工操作安裝在其配套“電動機機械運行保護裝置”中的空氣開關。從實際使用情況來看，存在諸多問題和風險，一是增大運行人員的操作勞動強度;二是容易發生錯誤操作，有時停機忘記投入送電，開機后忘記退出，操作正確與否，全憑員工責任心。而且如果高壓電動機運行時投入防冷凝加熱器，會使電機內部溫度升高，這可能造成財產損失、影響供水安全;三是投退不及時，不能保證提高電機的防潮性能，從而降低電機的絕緣性能。同時和單位推行的智能化、自動化、人性化理念格格不入。為此我方進行了深入調查研究，總體設計要求是在電動機接通高壓電運行時，防冷凝加熱裝置應立即關閉斷電。在高壓電動機停車斷電后延時一定時間接通防冷凝加熱裝置。如何實現自動化投退呢？本人查閱相關圖紙和現場勘察，利用高壓電動機開關柜斷路器輔助常閉點作為投退信號，再通過通電延時型時間繼電器實現在電動機送電運行時立即關閉防冷凝加熱器，電動機斷電停車時延時2小時后接通防冷凝加熱器。其電氣原理圖如下：

四、結束語

總而言之，高壓電動機的絕緣性能的好壞直接影響著設備安全、供水安全。千方百計提高高壓電機的絕緣性能具有現實意義。要多措并舉，做好現場環境溫濕度常態監視，加強通風散熱工作，做好日常設備巡視巡查，特別是防冷凝加熱系統的維護保養，及時消除缺陷，認真整改隱患，最大限度保障供水不間斷，以此來提高人民群眾的獲得感、幸福感、安全感。

參考文獻：

[1]李振忠，孫攀.高壓電機絕緣監測裝置及其應用分析[J].科技創新與應用，2013，02（16）：41.

[2]黃曉峰.淺析高壓電機運行時的絕緣措施[J].河南科技，2013，03（19）：87-88.