電機絕緣檢測手段分析與應用

蔡潛 趙國華 王曉陽 張昊

摘要：絕緣檢測試驗在電機新造和修理中廣泛應用，如何判斷電機絕緣狀態的好壞，以便及時更換絕緣成為擺在我們的難題，本文結合實踐，對幾種絕緣檢測試驗的目的、原理、故障診斷進行了深入分析，對各自的優缺點進行比較，提出了絕緣檢測試驗方法綜合應用的工藝流程。

關鍵詞：絕緣檢測 產品制造 判斷 應用

0、前言

牽引電機做為高鐵、動車的心臟，在鐵路安全運營中起著至關重要的作用，絕緣又是牽引電機的重中之重，據統計，90%以上的電氣故障都是由于絕緣的破損、老化導致接地、匝短造成的。如何發現電機絕緣的內在缺陷、隱患，及時更換絕緣成為擺在牽引電機檢修部門的難題。靠傳統絕緣電阻、直流泄流、工頻耐壓幾種檢測方法檢測，電機絕緣通過檢測后一年內故障率較高，于是我們引入極化指數、介質損耗等新的檢測方法，并與傳統檢測方法綜合應用，最后對絕緣狀態做出綜合評價，提高電機絕緣故障診斷準確率。

本文主要將對電氣絕緣整體性能的下降造成的絕緣電阻低問題進行分析與應用。

1、絕緣電阻檢測原理

在絕緣檢測方面，絕緣電阻測量是一個有效、方便、快捷的檢測手段。絕緣電阻能夠直觀的反映出絕緣的整體狀態。原理是在絕緣上施加直流電壓，測量出絕緣的電阻值，它反映了絕緣的伏安特性。絕緣電阻測量是一種非破環性試驗，它檢測絕緣的分布式缺陷，對電機而言，它測量的是所有絕緣并聯后的總電阻，所以查找故障點需要分段查找。

2、絕緣電阻低原因

絕緣電阻低主要有兩個原因，一是吸潮，絕緣結構中往往存在由于有機物揮發所形成的許多微觀的針孔和裂紋，而絕緣材料中有許多強極性物資，分子中含有OH基的有機纖維材料，以及其他如組織疏松、多孔狀材料，因此具有較大的吸潮性。水分子的尺寸和粘度都很小，能夠透入絕緣存在的毛細孔和裂紋中，被吸濕材料吸收，并能部分溶解于各種絕緣油、絕緣漆中，因此在絕緣結構的表面和內部，或多或少含有水分。水分的存在，能使絕緣體的漏導電流大大增加，絕緣結構單純由于吸潮時，其絕緣電阻值在波動，但從長期趨勢來看，其降低值極慢，如圖1（a）所示，在這種情況下通過烘干可以提升絕緣電阻。通過真空壓力浸漆提高絕緣的防潮能力。二是沾污或破損，絕緣結構表面在粘積導電性塵埃后，其表面的漏導電流大大增加，造成絕緣電阻的下降。主要表現為絕緣電阻值波動趨勢越來越低，直到無法恢復規定值。這種情況下，烘干無法提升絕緣電阻，只有找到故障點，清除導電粉塵或將破損部分修復方可提升。

3、絕緣電阻實例分析

根據鐵標TB/T2436-93《鐵路機車用旋轉電機通用基本條件》規定，電機繞組的絕緣電阻在熱態或接近工作溫度時，應不低于

R=U/（1000+P/100）

式中 R-電機繞組的絕緣電阻，MΩ;

U-電機繞組的額定電壓， V;

P-電機的額定功率，kW;

某型號電機在出廠前檢測繞組絕緣電阻合格，到達用戶目的地再次檢測時發生絕緣電阻低現象。查詢目的地現場天氣濕度數據，濕度在80%～98%之間，濕度非常大。根據鐵標TB/T2436-93《鐵路機車用旋轉電機通用基本條件》規定，整機絕緣要求應不低于1.1 MΩ。

為進一步驗證潮氣對于絕緣電阻影響，選取三臺電機在不同工況下檢測繞組絕緣電阻。

測試結果匯總：

通過以上驗證，說明本次電機絕緣電阻低是由于接線盒內接線板存在污物，在潮濕環境下，污物受潮，引起表面電阻低，電機絕緣電阻低現象。

從原理上進行分析：絕緣電阻是施加于絕緣的直流電壓除以某一時刻全部合成電流的商。總的合成電流（IT）是 4 個不同電流的和：表面泄漏電流（IL）、幾何電容電流（IC）、電導電流（IG）和吸收電流（IA）。絕緣電阻測試中各種電流的等效電路如圖 2 所示。

幾何電容電流通常不影響測量，可以忽略不計;吸收電流與絕緣材料和繞組溫度有關;在粘結較好的絕緣系統中，電導電流幾乎為零，除非受潮;表面泄露電流對于時間是恒定的，高的表面泄露電流會導致絕緣電阻低，是由于潮濕或導電污染引起的。

4、結束語

通過以上的分析，我們對電機絕緣檢測的方法、原理，結果判斷有了深入的了解，明確了電機絕緣檢驗流程。但這些更側重于理論層面，還需要在實踐中不斷驗證、總結和修正，當前，技術引進和風電產品正不斷深化，面臨很多新的問題和挑戰，其中電機絕緣檢測是很重要的一個方面，廣大技術和檢查人員只有把絕緣檢測試驗的方法、原理，故障診斷深入理解，理論結合實踐，才能快速對各種故障做出準確的判斷，從而進一步提高自己分析問題、解決問題的能力，同時也有助于公司產品質量和生產效率的提高。

參考文獻

[1]沈標正.電機故障診斷技術.北京，機械工業出版社.2001.

[2]王川波.高壓電氣絕緣及測試，北京，中國水利水電出版社.1998.

[3]才家剛.電機試驗技術及設備手冊，北京，機械工業出版社.2004.

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