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高壓電動(dòng)機(jī)的可靠性和安全性對(duì)于工業(yè)運(yùn)行過(guò)程具有重要的意義。為建立優(yōu)質(zhì)低耗的運(yùn)行空間，就要整合技術(shù)體系，建立健全完整的安全運(yùn)行分析機(jī)制，確保能在繞組出現(xiàn)絕緣故障問(wèn)題前實(shí)現(xiàn)預(yù)警，維護(hù)其綜合運(yùn)行質(zhì)量。

1 高壓電動(dòng)機(jī)定子繞組絕緣局部放電方式

高壓電動(dòng)機(jī)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中受到周圍熱環(huán)境、電環(huán)境以及機(jī)械環(huán)境的共同作用，定子繞組常會(huì)伴有磨損、過(guò)熱等問(wèn)題，必然會(huì)導(dǎo)致缺陷位置的放電現(xiàn)象。加之局部放電的類型較為復(fù)雜，就使得絕緣劣化的影響和問(wèn)題也不盡相同。

定子繞組內(nèi)部?jī)?nèi)部放電。指的是在定子繞組運(yùn)行中其絕緣位置內(nèi)部出現(xiàn)氣隙或是小氣泡，究其原因，工藝制造是較為關(guān)鍵的因素，正是因?yàn)闅馀莸拇嬖谑沟脤?duì)應(yīng)的電場(chǎng)存在分布不均勻現(xiàn)象。特別是在外部施加電壓情況下，氣泡位置的場(chǎng)強(qiáng)就會(huì)出現(xiàn)驟升，常常被擊穿。

定子繞組槽放電。在高壓電動(dòng)機(jī)定子繞組的槽內(nèi)線圈出現(xiàn)放電問(wèn)題，主要是因?yàn)槔@組表面和鐵芯槽壁間出現(xiàn)電場(chǎng)分布不均勻問(wèn)題，使得局部放電問(wèn)題嚴(yán)重，一般是借助低阻防暈帶完成處理工作。然而其實(shí)際應(yīng)用情況會(huì)受到工藝流程和操作水平的影響，防暈帶的防暈層常出現(xiàn)損壞問(wèn)題，這就使得電容性放電現(xiàn)象較為明顯，常會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞。

定子繞組端部放電。也被稱為結(jié)構(gòu)的表面放電現(xiàn)象，端部結(jié)構(gòu)因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和應(yīng)用環(huán)境較為復(fù)雜，因此常會(huì)伴有隱患問(wèn)題，其中端部電痕放電、相間放電以及電暈放電等問(wèn)題是造成端部缺陷的主要因素，要作為整合分析和具體仿真研究的重點(diǎn)[1]。

2 高壓電動(dòng)機(jī)定子繞組絕緣局部放電特性試驗(yàn)方案

為有效分析高壓電動(dòng)機(jī)定子繞組絕緣局部放電特性，要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行試驗(yàn)分析，從而充分了解問(wèn)題產(chǎn)生的原因和后續(xù)處理方案。本文以某高壓電動(dòng)機(jī)F級(jí)10kV定子繞組結(jié)構(gòu)為例，整個(gè)設(shè)備的主絕緣材料的基礎(chǔ)厚度為2.03mm，材質(zhì)為環(huán)氧云母帶。在經(jīng)初步分析和測(cè)定后發(fā)現(xiàn)，其表面沒(méi)有隱藏?fù)p傷或是潮濕問(wèn)題，在對(duì)其進(jìn)行15kV電壓處理后，譜圖分析顯示其存在內(nèi)部放電的問(wèn)題。

2.1 具體方案

針對(duì)其內(nèi)部放電的問(wèn)題，要落實(shí)具體的分析方案，從而完善相應(yīng)的試驗(yàn)流程。因?yàn)檎麄€(gè)試驗(yàn)是在電磁屏蔽室內(nèi)完成的，因此整體背景噪聲的干擾數(shù)值均在2pC以下。

2.1.1 建立測(cè)量系統(tǒng)

首先，操作人員要在低通濾波器對(duì)前級(jí)設(shè)備混入的高頻干擾信號(hào)予以濾除，有效建立相匹配的運(yùn)行空間；其次，要利用充氣式無(wú)局放試驗(yàn)分析方式和對(duì)應(yīng)的變壓器設(shè)備建立升壓過(guò)程，并盡量在實(shí)際操作中減少信號(hào)收集和采集形成的噪聲干擾問(wèn)題；最后，操作人員要對(duì)耦合電容數(shù)值予以設(shè)定，參數(shù)為1000pF，以保證局部放電信號(hào)高頻通路運(yùn)行的合理性和規(guī)范性。值得一提的是，在完成相應(yīng)系統(tǒng)處理工序后就能建構(gòu)局部放電分析系統(tǒng)，以保證防電信號(hào)標(biāo)記工作、檢測(cè)工作和分析工作都能有序開(kāi)展。

2.1.2 具體試驗(yàn)操作

結(jié)合試驗(yàn)方案將試驗(yàn)用的繞組直接嵌入到定子鐵芯結(jié)構(gòu)中，并在其引線連接的位置安裝防暈球結(jié)構(gòu)，確保防暈處理的合理性；處理繞組結(jié)構(gòu)，并建立對(duì)應(yīng)的處理控制方案：針對(duì)高壓電動(dòng)機(jī)定子繞組絕緣位置內(nèi)部放電，一般暫時(shí)不作處理；針對(duì)高壓電動(dòng)機(jī)定子繞組絕緣局部位置槽放電現(xiàn)象，要處理槽部的低阻帶；針對(duì)電暈放電問(wèn)題，要隔離低阻帶和高阻帶搭接不良的情況；針對(duì)相間放電問(wèn)題，要將2組繞線都嵌入到鐵芯結(jié)構(gòu)中并保證一根實(shí)現(xiàn)高壓連接、一根實(shí)現(xiàn)接地處理[2]；為了整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程能在穩(wěn)定放電信號(hào)處理環(huán)境中進(jìn)行，要對(duì)整個(gè)試驗(yàn)繞組的線圈予以處理，增設(shè)6kV或是10kV的電壓，維持時(shí)間控制在1個(gè)小時(shí)，在保證整個(gè)系統(tǒng)放電情況逐步穩(wěn)定后才能對(duì)其放電信號(hào)予以采集和處理，時(shí)間控制在2分鐘，對(duì)應(yīng)測(cè)量的頻帶為0.2MHz到20MHz[3]。

2.2 結(jié)果分析

在完成對(duì)應(yīng)試驗(yàn)測(cè)試分析后要對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，從而結(jié)合結(jié)果落實(shí)更加完整的控制方案，以提升高壓電動(dòng)機(jī)定子繞組的運(yùn)行質(zhì)量和應(yīng)用效果。

針對(duì)內(nèi)部放電獲取的圖譜見(jiàn)圖1。結(jié)合曲線的數(shù)據(jù)情況可知，在出現(xiàn)內(nèi)部放電后，其最大的特點(diǎn)就是工頻正負(fù)半周期的具體放電情況具有非常突出的對(duì)稱性，且獲取的放電幅值并不高。究其原因，主要是因?yàn)樵谡麄€(gè)高壓電動(dòng)機(jī)定子繞組中，云母本身就能對(duì)局部放電強(qiáng)度予以控制的元件，使得對(duì)應(yīng)的放電損傷會(huì)被控制在一定的范圍內(nèi)[4]。另外，在內(nèi)部放電數(shù)值增加后，技術(shù)人員只需對(duì)電機(jī)絕緣情況進(jìn)行對(duì)應(yīng)的檢修處理，就能減少分層放電對(duì)整個(gè)高壓電動(dòng)機(jī)運(yùn)行效果造成的影響。

圖1 內(nèi)部放電PRPD圖譜示意圖

高壓電動(dòng)機(jī)定子繞組槽部放電現(xiàn)象見(jiàn)圖2。結(jié)合圖中相關(guān)情況可知，槽放電過(guò)程中，正、負(fù)半周的起始位置斜率較高且存在驟升驟降的情況，究其原因，主要是因?yàn)殡妷旱燃?jí)升高，就會(huì)造成絕緣位置裂化程度的加重[5]。

圖2 槽放電PRPD圖譜示意圖

針對(duì)高壓電動(dòng)機(jī)定子繞組端部放電問(wèn)題，相較于槽放電情況，其呈現(xiàn)出的走勢(shì)更加平滑和流暢，并且整體放電的幅值要遠(yuǎn)高于內(nèi)部放電的幅值參數(shù)，同時(shí)不存在明顯的對(duì)稱性。這說(shuō)明在高壓電動(dòng)機(jī)電壓數(shù)值增高后，放電量和放電次數(shù)都在增加。此外表面放電會(huì)逐漸發(fā)展為電痕放電（圖3），利用油污滴定的處理模式進(jìn)行分析后可知，電壓在正半周位置存在幅值增大的情況。究其原因，主要是因?yàn)楦邏弘妱?dòng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行環(huán)境較差，可能存在高溫或是高濕環(huán)境，使得脈沖幅值甚至超出量程，引發(fā)削頂問(wèn)題，甚至?xí)?duì)數(shù)據(jù)的讀取和模式的識(shí)別產(chǎn)生影響。

總之，針對(duì)內(nèi)部放電、槽放電、電痕放電、電暈放電等，要結(jié)合PRPD圖譜完成分析，獲取直觀數(shù)據(jù)和分析依據(jù)，從而配合不同類型的局部放電現(xiàn)象解讀仿真結(jié)果，提高故障識(shí)別的效率[6]。

3 結(jié)語(yǔ)

在分析高壓電動(dòng)機(jī)定子繞組絕緣放電問(wèn)題過(guò)程中，要綜合環(huán)境因素等，落實(shí)更加全面的分析機(jī)制，并結(jié)合試驗(yàn)仿真結(jié)果完成判定，只有保證相應(yīng)分析的合理性，才能為后續(xù)故障識(shí)別工作和設(shè)備維修工作提供更加直觀的依據(jù)，有利于提升經(jīng)濟(jì)效益和安全效益。