高压电机定子绕组绝缘电阻温度特性研究_王旭辉
发电机定子线圈绝缘电热老化试验研究
发电机定子线圈绝缘电热老化试验研究摘要：随着单机容量的增大，发电机的额定电压亦相应提高，更有可能造成绝缘缺陷点的击穿，因此，对发电机进行绝缘测量，评定其好坏的一个标准是局部放电量。
发电机定子线圈老化鉴定，可以确定线圈是否老化，通过综合老化鉴定的参数，决定是否更换线圈，达到使机组能够安全、稳定运行目的，避免机组乃至电网的重大事故发生。
关键词：发电机；定子线圈；绝缘电热老化；试验研究1 实验目的本试验是为了确定定子线圈绝缘结构的最终电热老化寿命时间和18kV防电晕结构的长期耐电压性能。
从寿命时间看，试验用定子线圈绝缘耐电压寿命远远超过试验要求，18 kV防晕结构自试验起到试验结束止，防晕层均未产生放电闪烁与破坏现象。
通过试验足以说明该定子线圈主绝缘技术和高电压防晕技术是非常可靠的。
2电热老化试验2.1 试样采用3只成品定子线圈，上层1根，下层2根，额定电压18kV，双面绝缘厚度为9.19mm。
2.2 试验参数试验电压为41，5kV，50HZ，试验温度120℃，试验时间不少于420h。
如寿命时间达不到420h要求，将否定该绝缘体系。
2.3试验温度调整每只试验线圈直线部分安置4对加热板。
各组加热板之间距离小于100mm。
每组加热板两侧安置6个温度测量点，并配置热电偶控制线圈表面温度。
每组加热板功率为500W，每根试验线圈的加热功率为2kW，本次试验为3个试验线圈，总加热功率为6kW。
试验证明：将加热功率调到最小，使试验线圈表面温度达到120℃时加热功率与散热基本平衡，减少了热冲击，避免了因热击穿而歪曲老化。
2.4 试验线圈电热老化寿命1号线圈（>1 409_h）；2号线圈（1 280h）；3号线圈（>1 400h）。
2.5 防晕层外观检查成品线圈的低阻和高阻防晕层直至试验结束均未破坏，表面未出现发空、变色现象，试验过程中端部防晕层未出现闪烁放电现象。
3 老化机理由电热老化寿命值分析定子线圈绝缘的性能电热老化试验是使成品线圈在高压41.5kV恒定温度120℃下长期耐电压的一种寿命试验。
高压电机绕组常见绝缘故障及处理郑静娜
高压电机绕组常见绝缘故障及处理郑静娜发布时间：2023-07-17T07:05:33.943Z 来源：《中国电业与能源》2023年9期作者：郑静娜[导读] 近年来，我国的工业化进程有了很大进展，对高压电机的应用也越来越广泛。
本文就高压电机绕组常见绝缘故障及处理进行研究，以供参考。
西安市产品质量监督检验院摘要：近年来，我国的工业化进程有了很大进展，对高压电机的应用也越来越广泛。
本文就高压电机绕组常见绝缘故障及处理进行研究，以供参考。
关键词：高压电机；绕组；绝缘故障引言除了电应力的影响，高空环境与地面环境存在着明显差异，电动飞机电机绝缘面临低气压、高温和高湿度等环境挑战。
根据Paschen定律，当压强与间距乘积较大时，随着压强的减小，空气击穿场强减小，绝缘强度减弱；温度每升高8～10℃，电机绝缘寿命将减少一半；当相对湿度接近100%时，电机绕组放电起始电压（Partial Discharge Inception V oltage，PDIV）明显下降。
因此飞机运行时的严苛的环境也是电机绝缘设计中必须考虑的因素之一。
1电机绝缘基本结构电机中大多数故障都发生在定子绕组中，且定子绕组失效的主要原因是由于绕组绝缘失效，因此绝缘和绕组结构的设计有着重要意义。
目前，电机绕组主要有两种结构：散绕绕组（Ｒandom Wound）（＜700V）和模绕绕组（FormWound）（＞700V）。
散绕绕组中线圈随机排布，相邻线圈间的电压差各不相等，电压过高容易导致局部场强过高而引发PD，因而仅适用于低压电机，一般要求散绕电机在其运行期间无PD发生；模绕绕组通过特殊设计使得匝间相邻线圈之间的电压差尽可能的小，电压在绕组间的分布更加均匀，适用于高压电机，尤其适用于集中绕线和高可靠性的多相电机，许多电动汽车和航空航天电机都是采用模绕绕组。
对于模绕绕组，NASA团队利用了Litz线，能够有效减少涡流损耗进而提供更高的功率密度。
电机中的绝缘主要有匝间、相间和相地三种类型，通常电机绕组故障是从匝间绝缘劣化开始，然后逐渐过渡到相间或相地绝缘故障，最后导致电机绝缘永久失效，因此电机绝缘中最薄弱的环节在于绕组的匝间绝缘，通常希望电机实际工作电压低于绕组线圈PDIV与重复起始放电电压（Ｒepetitive Partial Discharge Inception V oltage，ＲPDIV）以减少PD发生概率，保障绝缘可靠性。
大型蒸发冷却发电机定子绕组绝缘电阻测试及分析
44水电抽水蓄能Hydropower and Pumped Storage第9卷 第6期（总第52期）2023年12月20日Vol.9 No.6(Ser.52) Dec.,20,20230 引言测量绝缘电阻有助于发现电气设备中影响绝缘的异物、绝缘受潮和脏污、绝缘油严重劣化、绝缘击穿和严重热老化等缺陷[1]。
发电机在投运前必须进行定子绕组绝缘电阻测量试验，准确测量发电机定子绕组的绝缘参数，对于发电机能否投入运行以及日后的安全稳定运行都非常重要[2]。
某电站安装了2台700MW 蒸发冷却机组，机组号分别为27F 、28F ，2022年11月21日，测量27F 定子绕组绝缘电阻时，发现测量值偏低，定子绕组绝缘电阻为4.07M Ω，吸收比为1.04，不满足规程要求[3]。
1 发电机定子绕组蒸发冷却系统发电机定子绕组采用定子线棒密闭自循环蒸发冷却，按照冷却介质的流动方向，主要为：回液管、下集液环管、下绝缘引流管、定子线棒、上绝缘引流管、上集汽环管、上导流管、冷凝器，以及管路内部充入适量的冷却介质等，同时各冷却单元通过冷凝器上部的均压管连接成整体，形成蒸发冷却循环回路[4][5]，如图1所示。
其中，上集汽环管通过与上导流管的法兰处辫子接地，下集液环管通过引出线接至下风洞接地铜排处，如图2所示。
2 定子绕组绝缘电阻测量原理蒸发冷却系统采用绝缘性能好的冷却介质，测量定子绕组绝缘电阻时，测量方法分为不接屏蔽端测量和接屏蔽端测量两种。
回液管冷凝器上导流管上集汽环管下集液环管上绝缘引流管下绝缘引流管定子线棒图1 蒸发冷却系统结构图Figure 1 Structure chart of evaporative cooling system2.1 不接屏蔽端定子绕组绝缘电阻测量原理当上集汽环管、下集液环管不接仪器屏蔽端时，测量原理图如图3所示，R x 为定子绕组绝缘电阻，R y 上为定子绕组对上集汽环管绝缘电阻，R y 下为定子绕组对下集液环管绝缘电阻，R y 上、R y 下的大小会影响到绝缘电阻测量的准确度。
高压电机绝缘技术研究探讨
高压电机绝缘技术研究探讨摘要：在高压电机运行当中，电机绝缘可以说是非常重要的一项内容，需要以科学技术的应用保障电机的绝缘水平。
在本文中，将就高压电机绝缘技术进行一定的研究。
关键词：高压电机；绝缘技术；研究1引言在高压电机运行当中，绝缘是其中的核心技术，绝缘系统在实际电机运行中将对较高的机械应力、环境应力、电应力以及热应力进行承受，且恶劣环境的存在也将影响到电机的使用寿命以及稳定性。
就目前来说，高压电机定子绕组绝缘系统向着提升电压等级、增加导热能力、延长使用寿命以及减薄主绝缘厚度的方向发展，在该过程中，需要积极做好新绝缘技术与材料的应用，不断提升高压电机绝缘水平。
2电机绝缘技术2.1电磁线电磁线包括有绕包线以及漆包线这两种类型，其中，漆包线是在铜线外对绝缘漆进行涂覆，在经过烘干固化处理后形成，所使用的铜线通常为圆铜线。
漆包线在实际应用当中具有着易于布线以及表面光滑的特征，较多的应用在中小型低压电机当中。
而对于F、H以上级别的耐热漆包线，其主要品种则为改性聚酯、聚酯酰亚胺等复合漆包线，该类线所具有的结构较为复杂，具有较高的制造以及材料成本，目前应用的较少。
绕包线方面，则是通过云母带、玻璃丝以及薄膜应用对铜线进行绕包形成的电磁线，具有较厚的绝缘厚度，经常应用在大型电机当中。
在实际处理中，为了能够对槽满率进行提升，其经常对矩形的铜扁线进行使用，常用的绝缘带以及绕包薄膜有聚酰亚胺薄膜、聚酰胺酰亚胺薄膜等。
其中，聚酰亚胺-F46薄膜烧结线具有密实的绝缘层，在电气性能、绝缘厚度以及机械弯曲性方面具有较好的表现，诶长适合应用在高压电机当中，其应用原理，即是在材料表面上对可溶性氟树脂F46进行涂覆，在经过绕包处理后红外烘烤，使铜线能够同氟树脂F46进行粘接。
2.2云母带在主绝缘当中，云母带是其中的主要材料类型，主要由补强材料、胶黏剂以及介电材料这几部分组成。
其中，介电材料主要对云母进行使用，根据胶粘剂含量的不同，可以将其分为少胶带以及多胶带这两部分。
大型发电机定子绕组绝缘性能影响因素解析
其 绝 缘组 织会 受 到 破 坏 ， 其 导体 会 暴 露 在 空气 当 中 ， 这 时 候 某 些 污 物 还 能够 充 当导 电液体 ， 当 电流 经 过 时 出现 电子 定 子 绕 组表 面的 漏 电现象 。 对 于 这 种现 象 ，影 响 其 放 电程 度 大 小 的主 要是 污染 物 的成 分 ， 如 果污 染 物 是 良好 的 电介 质 溶 液其 漏 电 的危 险 性 会增 大 。对 此 ， 首 先， 要 做好 电机定 子 绕 组 的清 洁 工 作 ； 其次 ， 在绕 组 绝 缘材 料 选 择 当 中导 电性 比较低 的材 料 ， 例如， 脂 环 族 树脂 材 料 ， 其 主 要 优点 是 在 漏 电环境下的降解速率不高。 ３ 绕组 绝 缘 局部 放 电 为避 免 定子 绕组 绝 缘 出现 局放 问 题 ， 设 计 及 制 造 时应 考 虑 以 下 技术要求 ： Ｆ级绝缘体系应该运行在 Ｂ级温度 以下 ，或保证主绝缘 电场 强度 在 ２ ． ５ ｋ Ｖ ／ ｍ ｍ； 控制 好 线 棒 的 尺寸 ， 槽 内相 邻 的线 棒 其 防晕 段要 匹配 ， 并 保证 端 部 绕组 有 足 够 的漏 电距 离 ； 对于 非 整 浸定 子 ， 要 求使用槽楔 、 侧 面 波纹 板 垫 条及 适 型材 料 如 硅 橡 胶 等 材 料 ， 以保 证 槽 内有 一定 的紧 度 ， 且槽 内线 棒 与 铁心 间 隙小 于 ０ ． １ ｍ ｍ。例 如 ， 大 部 分 厂 家 用 碳 化硅 涂 层 或带 子包 绕 出槽 口 １ ０ ０ ｍ ｍ左 右 的 范 围 ，碳 化 硅涂 层 搭接 半 导体 涂 层 ， 能 降低 出槽 口部位 较 高 。 ４绕 组 绝缘 热 效 应 的影 响 通 常情 况下 ， 与铜 芯损 耗 和 铁 心 损 耗 相 比 较 ， 电机 定 子 绝 缘 层 的￣ Ｈ ｔ ｌ ， 现象 导致 的损 耗 不 是非 常 大 。存 电 机运 行 当中 ， 绕组 绝 缘 热 效 应 的 主要 引 发原 因 是 电 流 的热 效应 ， 由于 铜 导体 具 有 良好 的导 电 性， 大 量 电流 穿 过铜 导 体时 能 够产 生 很大 的 热效 应 。 通过 热 传 递 ， 这 些 热 量聚 集在 定 子 绕组 绝 缘体 系 当 中 。 电流热 效 应要 散 发 大量 的 热， 同 时 电机 Ｔ 作 时 其 定 子 也会 产 生 很 大 的 热 量 ， 在 强 烈 持 续 高 温 的作 用下 ， 绝 缘 热 阻 的组 成 成分 会 发 生变 化 使 得绝 缘 皮 的机 械 性 能 受到严重影响 ， 从 而 导 致绝 缘 组 织 老 化 ， 绝 缘 层 出现 裂 纹 导 致 导 线 暴 露 在 空气 中进 而 发 生 导线 部 分 出现 漏 电 现象 。对 于此 现 象 ， 要 做 好 绝 缘 热 阻 的 散 热Ｔ 作 ，一 方 面 做 电机 持 续 作 业 的 时 间 上 进 行 调 节， 另一 方 面 对 于发 电机 周 围 环境 的 温度 进行 控 制 。 此外 ， 还 要 注 意 定期 对 发 电机 进 行检 查 ， 当发 现 定 子线 棒 当 中 出现 白色粉 末 或 者灰 色 粉末 时候 ， 要 对 其进 行 及 时 的 处 理 ， 并 且要 改善 发 电机 的散 热 条 件， 因 为灰 自色粉 末 是绝 缘 组织 高 温 受热 分解 的产物 。 例如 ， 在 电 热 老化 试验 中 ， Ｆ级环 氧 粉 云母 绝 缘 在 １ ６ ０ ￣ Ｃ 的耐 老 化 寿命 比在 ２ Ｏ ℃的长 ， 分 析其 一 个 原 因是 绝缘 中的 环 氧胶 黏 剂 的玻 璃 化转 变 温度 低 于 １ ６ Ｏ ℃ ，在 １ ６ ０ ℃温 度下 绝 缘有 着 较 好 的柔 韧 性 ， 能 降低 裂纹 现 的几 率 ；另一个 原 因是环 氧胶 黏 剂常 常 是 在 ｌ ６ ０ ℃ 进 行 同化 ， 而存 此 温 度下 使用 时 产 生 的 内应 力小 。 ５结 束 语 亚 太 经合 会 议再 度 在 我 国 召 开 预示 着我 国的 经 济 建 设 中对 外 贸易 的 发展 是 重要 的 组 成部 分 ， 良好 的经 济发 展态 势 对 国内各 个 行 业 的生 产水 平 和生 产 能 力有 了进 一 步 的要 求 ， 大 型发 电机 是 工业 生 产 的原 动 力 ， 其 生 产 中的 主 要 问题 是 电 机定 子 绕组 绝 缘 性 能有 待 提 高。 针对 定 子绕 组 绝缘 故 障 的原 因 ， 系统 的 分析 其影 响因 素 ， 减少 绝 缘 组 织 受 导致 的作 业 故 障 ， 能 够 提 高 生产 的安 全 性 ， 同 时 也 省 去 ｒ电机 故 障 导致 的停 工 检 修 的 时 间 ， 能 够提 高生 产 效 率 ， 从 而 有 利 于 经济 效 益 的提 高 以加 速 中 国梦 的实 现 。
科技论文发电机定子绕组线棒绝缘击穿修复及工况改善
科技论文发电机定子绕组线棒绝缘击穿修复及工况改善发电机定子绕组线棒绝缘击穿修复及工况改善巴陵石化有限责任公司热电事业部设备室杨国旭摘要：本文提出了发电机机组定子线棒绝缘击穿修复的办法，并对我部发电机目前的工况提出改善意见，对今后我部发电机运行维护及提高系统安全可靠性有一定的指导意义关键词：发电机定子绕组线棒绝缘击穿工况改善在线监测一、前言发电机不论在运行中还是在大修的高压试验中，如果发生定子线棒绝缘击穿的事故，就需要更换备品线棒。
这将使发电机被迫停止运行或延长检修的时间，给生产带来很大损失，为此我们应该努力提高运行、检修的质量，以减少这种事故的发生。
而当发生这种事故后，又应尽快地恢复。
造成发电机定子线棒绝缘击穿的原因很多，例如线棒固定得不好，由振动而造成线棒绝缘严重的磨损；长期过负荷造成线棒过热或铁芯损坏使线棒局部过热；运行中的过电压使线棒的绝缘击穿；短路故障、非同期并列使线棒受到过大的电动力冲击，引起槽口处绝缘的损坏；由于匝间短路发展到对地或相间短路等，都会引起定子线棒绝缘击穿。
有的机组，由于运行日久，绝缘受各种外界因素的作用已经普遍老化时，也会使发电机发生线棒被击穿的事故，这时除了更换击穿的线棒外，还应安排计划进行恢复性大修，将全部线棒重新绝缘。
二、概况热电事业部电气系统共有7台发电机，装机总容量102MW，10KV 系统共有6台发电机，6KV系统1台发电机，2004年10月8日#3发电机按周期进行计划检修，10月9日对发电机定子绕组C相做大修前交流耐压试验，当电压升到12.18KV时，过流继电器动作，试验仪跳闸，经再次测量其绝缘电阻为0，因此判断C相线圈线棒有击穿点,导致定子一点接地。
该发电机投运于1971年，大修周期2～4年，上次大修时间为1998年11月，型号QF-12-2，空冷，容量12000KW，额定电压10500V，励磁电压181V，额定电流825A，励磁电流237A，Y接线，极对数1，跨距19（1～20），槽数48，相数3，并联支路数1，每槽导线数4，端部绝缘为黄绝缘即环氧混云母绝缘，定子绕组为双层叠绕组；定子线棒主绝缘采用粉氧云母为基础、环氧树脂为胶粘剂、玻璃纤维补强的热固性复合绝缘材料。
浅谈高压电机定子线圈绝缘质量检测方法
浅谈高压电机定子线圈绝缘质量检测方法摘要：随着社会不断的发展，人类文明的进步，先进技术设备不断的研发更新，高压电机定子线圈绝缘问题需要通过绝缘材料的更新、优化绝缘结构以及加强绝缘的相关工艺来提高绝缘质量，保证高压电机的正常运行。
但是在具体的电机使用中，随着长时间的运行，就会因为老化出现故障，本文主要通过分析高压电机常见的老化故障，来探讨高压定子线圈绝缘质量的检测方法，以保证绝缘质量，减少故障的发生。
关键词：高压电机；定子线圈；绝缘质量；检测方法1.高压电机定子线圈绝缘质量高压电机已经使用到了发电、矿山、冶金等各个行业，为各个行业的发展带来了很大的促进作用，其中定子线圈是发电机的重要部件，其重要性就相当于高压电机的心脏部位，而对于定子线圈的重点就是绝缘的制造和处理，所以绝缘的问题就是高压电机主要的问题。
随着高压电机的广泛使用，对高压电机的绝缘性能也就有了更高的要求，相应的绝缘材料要符合耐热等级的要求，具有足够的耐热强度，优异的力学性能以及工艺，满足高压电机的长期安全运行。
当前高压电机的定子线圈的相关材料选择，随着发展其性能也得到了很大的提高，其定子线圈的绝缘材料基本上都是选择的耐电晕性良好的云母带，无溶剂漆，让绝缘材料的性能都得到了提高。
其次，绝缘结构也在不断的优化，不同的绝缘系统有着不同的绝缘性能。
最后是定子线圈绝缘成型的工艺也在不断的完善，一般都有三种方法，分别是模压、液压、浸渍，模压和液压工艺制造的定子线圈整体性、电性能、寿命比较良好，浸渍工艺制造的定子线圈机械性能、电性能以及导电热性和整体的寿命比较良好。
根据上述的分析介绍，可见高压电机定子线圈绝缘质量正在不断的提高改进，但是随着运行时间增加，发生一些绝缘材料老化的问题，是不可避免的，导致定子线圈绝缘质量下降，影响高压电机的运行，所以就必须要采用合适的检测方法，检测绝缘情况，实时的监控高压电机的绝缘质量。
2.高压电机定子线圈绝缘质量的检测方法2.1高压电机定子线圈绝缘老化问题分析绝缘老化有电老化、热老化和其他的破坏：（1）电老化，所说的就是绝缘材料性能的劣化，主要是局部放电的危害，因为在制造过程中，工艺上，在绝缘层间或者绝缘层与股线之间会产生一定的间隙，长久的使用，长时间的运行，这些间隙就会扩大，连成一片，造成脱壳。
高电压等级发电机定子线棒绝缘技术研究
研究与交流高电压等级发电机定子线棒绝缘技术研究王立军张益中郑刚上海电气电站设备有限公司发电机厂（200240 )Technological Research on Insulation of Stator Bar of the High-class Voltage GeneratorWANG Lijun ZHANG Yizhong ZHENG GangShanghai Electric Power Generation Equipment Co.,Ltd.Generator Plant摘要：为满足市场对更大容量汽轮发电机的需求，采用COMSOL有限元软件和试验验证相结合的方式，研 究了高电压等级（28〜30 k V)定子线棒绝缘结构，并进行 了初步电气试验验证。
试验结果表明，高电压等级定子 线棒绝缘结构性能优良，能满足使用要求。
关键词：发电机定子线棒绝缘系统内屏蔽有限元中图分类号：T M303文献标识码：ADOI 编码：10.3969/j.issn.l006-2807.2020.06.006Abstract: In order to meet with the market requirement of larger capacity generators, method to combine the COMSOL finite element software with test verification is adapted to research insulation structure of the stator bar o f the high-class voltage (28-30 kV) and the preliminary test verification is passed. The test results show the excellent performance of insulation structure of the stator bar of the high-class voltage, meeting with the operational requirement.Keywords: generator stator bar insulation system internal shield finite element21世纪头10年，我国大型汽轮发电机组制造业遇到了前所未有的发展机遇[1]，通过引进 技术，国内各大型发电设备制造厂均具备设计、生产和制造百万千瓦级火电和核电发电机的能力。
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固化后嵌线绝缘为 10。
我国于 20 世纪 50年 代参照苏联 国家标准
ГOCT 183 - 41制定了 我国电机 绕组绝 缘电阻标
准 , 即定子绕 组在接近运行温度 (热态 )时 , 绝缘
电阻 (R )应不小于式 (6)计算值 。
R
= 1
UN 000 +P10N0
(6 )
式中 , UN —电机额定电压 (V );PN —电机额定功
RC =KT RT
(2)
式中 , RC —校正到 40℃的绝缘电阻 , M Ψ;K T —在
温度 T℃时绝 缘 电阻 的温 度系 数 ;RT —在温 度 T ℃时所测量的绝缘电阻值 , M Ψ。
温度系数 K T 的近似值可以从图 3中获得 , 也 可通过式 (3)绕组温度升高 10℃绝缘电阻的二等
收稿日期 :2006-06-07. 王旭辉 男 1971年生 ;毕业于哈尔滨理工大学工业电气自动化化专业, 现从事电机绝缘技术工作 .
5
防爆电机 (EXPLOSION
-
PROO F
ELECTR
IC
M ACH
INE) 第 4210卷06(年总第第
4期 131期 )
IA =K t -n
6
体系的电机绕组绝缘电阻提出检验方法 , 测试时 间及温度特性 曲线和换算公式 。 1965年环 氧粉 云母绝缘体系逐渐应用后此项研究更深入 , 至今 未间断 。 只是研究重点由理论研究转向新绝缘体 系的绝缘电阻温度特性研究 。 相应标准也不断地 修订 。美国电气电子工程师 学会 《IEEE S td43 2000 旋转电机绝缘电阻和极化指数 的测量方法 及限值 》修订版新规定 :用 于确定投入过电 压试 验或运 行 的 交流 电 机 和直 流 电 机定 转 子 绕 组
6 10
t
(M
Ψ)
(8 )
式中 , R —绕组热态绝缘电阻 , M Ψ。 对于 F 级电机绕组和 VP I整浸电机绕组的绝
缘电阻温度换算公式 , 国内至今未见报导 。新版
GB755 - 2000和 JB /T 6204 - 2002中没有对绝缘 电阻的具体规定 。
3 绕组绝缘电阻温度特性测试
通过对目前通用 F 级电机绕组的绝缘电阻温 度特性的测试和分析 , 得出变化规律 , 以便对我国 现行的电机绕组绝缘电阻温度换算公式进行验证 和提供补充数据 。 3. 1 试样制备
conversion form ulas fo r re ferences. Key word s M oto r w inding, insu lation w ind ing, tem pe ra ture.
0 引言
电机绕组的绝缘电阻是评定电机绝缘结构 、 工艺处理和绝缘状态的指标之一 , 为电机进行耐 电压试验或使用可靠性提供依据 。在国内外有关 电机方面的标准中都规定了对绝缘电阻的测量 , 并规定了在某种状态下的限值 。为了得到绝缘电 阻是否符合标准 , 总要把不同温度下测量的电机 绕组绝缘电阻值换 算到规定温度下 的绝缘电阻 值 , 其换算公式或曲线是根据电机绕组绝缘电阻 的温度特性得来的 。 电机绕组绝缘电阻随温度变 化而呈指数变化 , 指数的变化又与电机绕组的绝 缘材料 、绝缘结构和绝缘工艺等有关 。本文通过 F 级高压电机定子绕组和 F 级高压交流电机 VP I 整浸绕组的绝缘电阻温度特性的测试和分析 , 得 出变化规律 , 以便对我国现行的电机绕组绝缘电 阻温度换算公式进行验证 、补充 、提供参数 。
摘 要 阐述了电机 绕组绝缘电 阻的基础 知识和国内 外绝缘电 阻温度特性 相关规定 和换算 公式 , 介绍了国产 F 级电机绕组的绝缘电阻温度特性测试 , 并提出参考的换算公式 。
关键词 电机绕组 绝缘绕组 温度 中图分类号 TM 343 文献标识码 B 文章编号 1008 - 7281(2006)04 - 0005 - 04
①F 级桐马粉云母绝缘 线棒 , 单面绝缘厚度 3. 5mm , 模压成型 , 一组 ;②F 级高强度桐马粉云
母绝缘线棒 , 单面绝缘厚度 3. 5mm, 模压成型 , 一 组 ;③F 级桐马粉 云母 绝缘模 压加 VP I浸渍 线 圈 , 单面绝缘厚度 2mm , 一组 ;④F 级 6kV 交流电 机 VP I整浸定子绕组 。 3. 2 实验及结果
1m in后最小绝缘电阻 IR1 见表 1。 并建议所有绝 缘电阻试验值 用式 (2)校正到 统一的 基础温 度 40℃。
表 1 推荐的在 40℃时的最 小绝缘电阻值 (M Ψ)
最小绝缘电阻 IR 1m in =kV +1
试品
用于大多数 约 1970 年以前 制造 的绕 组 、所有磁场绕组以 及下面 未提 及的 其它绕组
试验线棒和线圈在每个测试温度保温半小时 后 , 采用 5 000V 绝缘电阻测试仪测试 , 分别记录 下不同温度点下 10s、30s、60s时的绝缘电阻值 。
将各种不同温度下测量到的绝缘电阻数据转 变为有一定规律的形式 , 有不同的方法 。 经比较 分析 , 采用如下方法 :首先计算实测的每 10℃间 隔的绝缘 电阻比 值 , 划出 相对 频率 分布 直方 图 (以桐马线棒为例 , 见图 4), 可见遵从正态分布 。 再按正态分布方法进行数据处理 , 求出绝缘电阻 每 10℃间隔的比值系数 (K b )的均值 μ^和标准偏 差 σ^, 计算值见表 2, 概率分布见图 5。
Ab strac t Abstract This pape r describes the basic know ledge of insu lation resistance of m oto r w indings, re levant regulations and conve rsion form u las abou t temperature characteristic o f insula tion resistance hom e and abroad, and m easurem en t of temperature characteristic o f insula tion resistance o f class F insu lated m oto rm ade in C hina, and presents the
电机绕组绝缘电阻与所用绝缘材料的种类 、状态 及其应用工艺呈函数变化 。 一般地 , 绝缘电阻随 绝缘厚度呈正比变化 , 随导体表面积呈反比变化 。 1. 1 测试时直流电流成分
绝缘电阻是施加于绝缘的直流电压除以合成 电流的商 。总的合成电流 (Ir )是四个电流的和 : 表面泄漏电流 (IL )、几何电容电流 (IC )、电导电流 (IG )和吸收电流 (IA )。
日本三菱公司对绝缘电阻的判断标准基本按
IEEE 标准 , 其绝缘电阻温度关系式为
R
=R
′×2
-
40 -T α
(5 )
式中 , R — 40℃时绝缘电阻值 , M Ψ;R ′—实测时的
绝缘 电 阻值 , M Ψ;T—实 测时 的 绕 组温 度 , ℃;
α—常数 , 对于定子 VP I整浸绝缘为 16, 对于成型
电导电流 (IG )在整体性较好的绝缘系统中 IG 几乎为零 , 除非绝缘被潮气所渗透 。
表面泄漏电流 IL 对于时间是恒 定的 。 如果 表面泄漏电流大 , 即绝缘电阻值低 , 通常是由于电 极内部潮湿或其他类型的导电污染所引起的 。 1. 2 影响绝缘电阻因素
电机绕组除了与绕组绝缘材料 、绝缘结构和 绝缘工艺有关外 , 外界条件对绝缘电阻的影响因 素大体可分为 :(1)表面状况 ;(2)潮湿 ;(3)温度 ; (4)试验电压幅值 ;(5)存在的电荷对绕组测量的 影响等 。其中温度对绝缘电阻的影响有一定的规 律 , 较为特殊 , 更有研究价值 。
(1 )
式中 , IA —吸收电流 ;K —特定绝缘系统和所施加 试验电压的系数 ;t—施加直流电压的时间 ;n—
ห้องสมุดไป่ตู้
特定绝缘系统的系数 。
图 2 一种沥青云母绝缘的电流类型
吸收电流有两个分量 。第一个分量是由绝缘 浸渍材料极化所产生的 , 第二个分量是由通过大部 分有机材料的电子和离子的逐步漂移所产生的 。 吸收电流与绝缘材料和绕组温度有关 , 所以电机绕 组的绝缘系统不同 , IA =K t-n的指数 n的值也不同 。 对于绝缘材料来说 , 吸收电流较小而导致绝缘电阻 较高 , 但不意味着这种绝缘材料绝缘就好 、就好用 。 如聚乙烯材料就受到使用上的限制 。
IR1m in =100
用于大多数 约 1970 年以后 制造 的直 流电枢和交流绕组 (成型线圈 )
IR1m in =5
用于 大多 数额 定电 压 1kV 以 下的 具 有散下 线定 子线 圈 的电 机 和 具有 成 型线圈的电机
注 :(1)IR1m in是整 个电 机 绕组 在 40℃时的 最小 推荐 值 , M Ψ;(2) kV 是电机的额定线电 压 , kVm s。
分获得 。
图 3 温度升高 10℃绝缘电阻二等分的近似绝缘电阻系数 KT
K T = (0. 5)(40 -T) /10
(3)
式中 , K T —绝缘电 阻温度 系数 ;T —测试 时的 温
度, ℃。
美国西屋公司 在该公司 《绝 缘电阻试验 》中
提出绝缘电阻温度关系式为
2006年第 第 41卷 (总第
S tudy on T em perature Characteristics of In su lation R esistance of S tatorW ind ing ofH igh-V oltageM otor
Wang X uHu i, Sun Ya ling, L iu Y ang, and Z hang D ong lin
2006年第 第 41卷 (总第