張超凡, 牛峰,, 孫慶國(guó), 黃少坡, 張健, 李奎, 方攸同

(1.河北工業(yè)大學(xué) 河北省電磁場(chǎng)與電器可靠性重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,天津 300130; 2.河北工業(yè)大學(xué) 省部共建電工裝備可靠性與智能化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,天津 300130; 3.常熟開關(guān)制造有限公司,江蘇 常熟 215500;4.北京石油化工學(xué)院 信息工程學(xué)院,北京 102617; 5.浙江大學(xué) 電氣工程學(xué)院,浙江 杭州 310027)

0 引 言

變頻電機(jī)作為交通運(yùn)輸、新能源發(fā)電和工業(yè)制造等領(lǐng)域的核心動(dòng)力設(shè)備,其運(yùn)行可靠性至關(guān)重要。據(jù)統(tǒng)計(jì),定子絕緣故障是電機(jī)最常見的故障之一,約占各類故障的30%～40%[1]。同時(shí),變頻電機(jī)系統(tǒng)中逆變器產(chǎn)生的高頻、高幅值方波電壓使定子絕緣退化速率進(jìn)一步加快,絕緣故障也更易發(fā)生。因此,為保障變頻電機(jī)系統(tǒng)可靠運(yùn)行,有必要對(duì)定子絕緣狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)估,及時(shí)做出故障預(yù)警。

傳統(tǒng)離線測(cè)試方法包括絕緣電阻和極化指數(shù)測(cè)試、交直流電壓測(cè)試、介質(zhì)損耗和離線局部放電測(cè)試,已經(jīng)廣泛用于電機(jī)絕緣狀態(tài)檢測(cè)[2-3]。但離線測(cè)試方法具有檢測(cè)周期長(zhǎng),待測(cè)試電機(jī)須停機(jī)處理等缺點(diǎn)。為及時(shí)發(fā)現(xiàn)電機(jī)絕緣退化,避免發(fā)生嚴(yán)重絕緣故障,有必要提出絕緣狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)方法。

在線局部放電監(jiān)測(cè)是實(shí)時(shí)評(píng)估電機(jī)絕緣狀態(tài)的常用方法之一,可以有效反映電機(jī)絕緣受潮、分層、氣泡等劣化現(xiàn)象[3]。然而,局部放電測(cè)試方法易受噪聲干擾,并且需要安裝特制的局部放電電流傳感器[4]。另一方面,有國(guó)內(nèi)外學(xué)者基于定轉(zhuǎn)子繞組絕緣破壞導(dǎo)致的磁場(chǎng)畸變現(xiàn)象,提出了基于磁信號(hào)特征的絕緣狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法。文獻(xiàn)[5]提出一種用羅氏線圈測(cè)量電機(jī)漏磁通的方法,并利用漏磁通諧波含量的變化監(jiān)測(cè)絕緣狀態(tài)。文獻(xiàn)[6]設(shè)計(jì)了放置于氣隙的新型磁場(chǎng)探測(cè)線圈,根據(jù)電機(jī)主磁通畸變情況區(qū)分定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組的絕緣故障。然而,這些方法均需要在電機(jī)內(nèi)部安裝各類傳感器,具有一定侵入性,并且易受電機(jī)內(nèi)部電磁干擾影響。

近年來,基于相電流信號(hào)的電機(jī)絕緣狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)方法逐漸得到關(guān)注。文獻(xiàn)[7-8]通過高頻電流互感器測(cè)量得到開關(guān)暫態(tài)的相電流時(shí)域波形對(duì)匝絕緣進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)。文獻(xiàn)[9]基于主絕緣高頻模型,進(jìn)一步分析了相電流高頻分量的傳導(dǎo)路徑以及主絕緣電容對(duì)相電流高頻特性的影響。文獻(xiàn)[10-11]將開關(guān)暫態(tài)的相電流均方根偏差作為絕緣狀態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo),可分別評(píng)估主絕緣及匝間絕緣退化狀態(tài)。文獻(xiàn)[12]通過調(diào)整逆變器開關(guān)管上升沿和下降沿時(shí)間,研究了dv/dt對(duì)相電流均方根偏差值的影響。然而,上述絕緣狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法均需要安裝帶寬高達(dá)MHz以上的電流傳感器以獲取暫態(tài)電流特征,這對(duì)電流信號(hào)的采集及處理提出了較大挑戰(zhàn)。

基于漏電流與絕緣阻抗的高度關(guān)聯(lián)性,利用漏電流監(jiān)測(cè)電機(jī)絕緣狀態(tài)成為目前的熱點(diǎn)研究。文獻(xiàn)[13-14]提出一種差模測(cè)試方法測(cè)量各相漏電流,并結(jié)合相電壓得到相地絕緣及相間絕緣的等效阻抗用以評(píng)估絕緣退化程度。文獻(xiàn)[15-16]基于共模漏電流和共模電壓,提出一種主絕緣等效電容監(jiān)測(cè)方法,該方法可以監(jiān)測(cè)電機(jī)主絕緣退化程度,但沒有考慮絕緣退化位置。文獻(xiàn)[17]通過監(jiān)測(cè)漏電流暫態(tài)過沖幅值評(píng)估繞組主絕緣退化狀態(tài),該方法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單,但也未考慮絕緣退化位置。文獻(xiàn)[18]提出利用漏電流的振蕩幅值及衰減時(shí)間區(qū)分絕緣退化程度和退化位置。然而,該方法所提出的絕緣狀態(tài)特征量之間相互耦合,不能獨(dú)立評(píng)估絕緣退化程度和位置。鑒于變頻電機(jī)入線端處主絕緣較其余位置承受更高電壓應(yīng)力,為預(yù)防在連續(xù)高壓沖擊下發(fā)生絕緣故障,其絕緣退化狀態(tài)尤其值得關(guān)注[19-20]。因此,亟需提出一種能夠定位主絕緣退化位置的監(jiān)測(cè)方法,這不僅有利于合理安排電機(jī)定子絕緣維護(hù)周期,而且能為大型電機(jī)局部絕緣退化的精準(zhǔn)維護(hù)提供支撐。

為了解決上述問題,本文提出一種基于漏電流多頻率特征的非侵入式主絕緣狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法,不僅可以評(píng)估絕緣退化程度,而且可以識(shí)別絕緣退化位置。首先,通過變頻電機(jī)定子繞組主絕緣退化等效電路,明確漏電流基波倍頻、開關(guān)頻率倍頻及其邊帶頻率相關(guān)特征與主絕緣電阻及電容之間的耦合關(guān)系。然后,研究共模漏電流和差模漏電流隨絕緣退化位置的變化規(guī)律,實(shí)現(xiàn)主絕緣退化程度和退化位置的解耦評(píng)估,為變頻電機(jī)絕緣維護(hù)提供理論支撐。

1 變頻電機(jī)電壓及漏電流頻率特征分析

1.1 主絕緣等效電路與漏電流

假設(shè)變頻電機(jī)C相主絕緣發(fā)生退化,其等效電路模型如圖1所示,其中主絕緣阻抗用等效阻容并聯(lián)電路表示,并通過調(diào)整電路參數(shù)模擬絕緣退化狀態(tài),Ua、Ub、Uc表示三相電壓,Rs和Ls分別表示定子電阻和電感。N點(diǎn)為定子繞組中性點(diǎn),D點(diǎn)為主絕緣劣化位置,x為入線端到D點(diǎn)的線圈匝數(shù)與單相繞組匝數(shù)之比,表示主絕緣退化所處相繞組位置。

圖1 C相主絕緣退化等效電路模型

對(duì)圖1等效電路模型進(jìn)一步簡(jiǎn)化得到圖2所示電路,其中k、U分別表示定子阻抗系數(shù)及主絕緣退化位置的激勵(lì)電壓,有:

圖2 主絕緣退化簡(jiǎn)化電路模型

(1)

根據(jù)圖2等效電路模型得到漏電流的頻域數(shù)學(xué)模型為

(2)

式中ω=2πf為電機(jī)角頻率。

由式(2)可知,漏電流主要受主絕緣等效阻抗Rg、Cg,定子等效阻抗Rs、Ls與激勵(lì)電壓U影響,而電機(jī)定子等效阻抗可由阻抗分析儀獲得,并且激勵(lì)電壓在電機(jī)設(shè)定工況下基本保持不變,因此,可以通過監(jiān)測(cè)漏電流頻域特征參數(shù)評(píng)估主絕緣等效阻抗?fàn)顟B(tài)。

1.2 電壓頻率特征

由漏電流頻域數(shù)學(xué)模型可知,變頻電機(jī)電壓頻率信息將通過等效阻抗傳遞至漏電流。為了分析漏電流頻域特性,首先應(yīng)獲得變頻電機(jī)電壓頻率分布。利用雙重傅里葉積分[21]對(duì)變頻電機(jī)三相電壓進(jìn)行頻譜分析,得到A相電壓的傅里葉表達(dá)式為

cos(mωct+nω0t)。

(3)

式中:Ed為直流母線電壓;ω0為基波角頻率;ωc為載波角頻率(逆變器的開關(guān)角頻率);α為調(diào)制深度;Jk(x)表示第k階貝塞爾函數(shù)。

由式(3)可知,變頻電機(jī)電壓由基波頻率、開關(guān)頻率倍頻和以開關(guān)頻率倍頻為中心的邊帶頻率組成。同時(shí),依據(jù)各個(gè)頻率電壓分布特征,可分為共模電壓及差模電壓,其中三相共模電壓幅值大小相同、相位一致,沿著電機(jī)繞組均勻分布,而各相差模電壓幅值相同、相位互差120°,沿著繞組線性分布[15]。依據(jù)變頻電機(jī)基波頻率f0及逆變器開關(guān)頻率fc,得到共模頻率和差模頻率表達(dá)式為:

f1=(2m-1)fc±2nf0;

(4)

f2=2mfc±(2n+1)f0。

(5)

式中:m=1,2,3,…;n=0,1,2,…。當(dāng)2n為3的倍數(shù)時(shí),f1表示共模頻率,否則,f1表示差模頻率。當(dāng)2n+1是3的倍數(shù)時(shí),f2表示共模頻率,否則,f2表示差模頻率[22]。針對(duì)空間矢量控制方法,由于其調(diào)制波為馬鞍波,相電壓還將出現(xiàn)基波頻率三倍頻的奇數(shù)倍頻分量,其頻率表達(dá)式為

f3=3nf0。

(6)

式中:n=1,3,5,…;f3為共模頻率[23]。

1.3 漏電流頻率特征

結(jié)合變頻電機(jī)系統(tǒng)共模、差模頻率分布及漏電流頻域數(shù)學(xué)模型,得到漏電流基波頻率倍頻相關(guān)特征表達(dá)式,共模漏電流和差模漏電流分別為:

(7)

其中:ω=2π3nf0,n=1,3,5,…;

(8)

其中ω=2πf0。

由式(7)～式(8)可知,漏電流基波頻率倍頻特征中共模成分主要由基波頻率三倍頻的奇數(shù)倍頻分量組成,而差模成分主要為基波分量。

同理,由式(2)～式(5)得到漏電流開關(guān)頻率倍頻及其邊帶頻率相關(guān)特征表達(dá)式,共模漏電流和差模漏電流分別為:

(9)

式中:ω=2π(nfc±m(xù)f0),當(dāng)n=1,3,5,…,m=6l,l=0,1,2,…,當(dāng)n=2,4,6,…,m=6l-3,l=1,2,3…;

(10)

式中:ω=2π(nfc±m(xù)f0),當(dāng)n=1,3,5,…,m=2l,且m≠6l,當(dāng)n=2,4,6,…,m=2l-1,且m≠6l-3,l=1,2,3…。

由式(9)、式(10)可知漏電流開關(guān)頻率倍頻及其邊帶頻率特征中共模成分主要為開關(guān)頻率奇數(shù)倍頻以及部分邊帶頻率,而差模成分主要由以開關(guān)頻率倍頻為中心的邊帶頻率組成。

在變頻電機(jī)運(yùn)行過程中,直流母線電壓Ed和調(diào)制深度α通常固定,定子電阻Rs和定子電感Ls可以通過在線參數(shù)識(shí)別方法獲得。因此,漏電流頻率特征主要受主絕緣等效阻抗影響,基于漏電流多頻率特征可以對(duì)變頻電機(jī)主絕緣退化狀態(tài)進(jìn)行有效評(píng)估。

2 變頻電機(jī)主絕緣狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)方法

變頻電機(jī)基波頻率f0和開關(guān)頻率fc可以通過控制算法等渠道獲取,依據(jù)式(4)～式(6)即可得到漏電流基波頻率倍頻、開關(guān)頻率倍頻及其邊帶頻率分布。本文選取漏電流基波頻率(差模)及基波頻率三倍頻(共模),開關(guān)頻率(共模)及開關(guān)頻率二倍頻邊帶頻率(差模)為特征頻率展開討論,如表1所示。

表1 反映主絕緣狀態(tài)的漏電流特征頻率

2.1 主絕緣退化程度識(shí)別

隨著主絕緣逐漸退化,絕緣電阻逐漸減小,而絕緣電容逐漸增大。根據(jù)式(7)～式(10)得到不同絕緣電阻及絕緣電容下的漏電流特征頻率幅值如圖3所示。其中,變頻電機(jī)基波頻率f0為50 Hz,開關(guān)頻率fc為4 000 Hz。由圖3(a)可知,當(dāng)絕緣電阻為幾MΩ以上時(shí),漏電流特征頻率幅值均趨近于0,此時(shí)主絕緣處于良好狀態(tài)[2]。隨著主絕緣逐漸退化(絕緣電阻逐漸減小),漏電流特征頻率幅值逐漸增大,并且漏電流開關(guān)頻率幅值為最大值。由圖3(b)可得,隨著主絕緣逐漸退化(絕緣電容逐漸增加),漏電流基波頻率相關(guān)特征頻率幅值幾乎保持不變,而開關(guān)頻率相關(guān)特征頻率幅值隨著絕緣電容增大而趨于增大。因此,絕緣電阻變化對(duì)漏電流兩類特征頻率幅值均有較大影響,絕緣電容變化僅對(duì)開關(guān)頻率相關(guān)特征頻率幅值影響程度較大,而對(duì)漏電流基波頻率相關(guān)特征頻率幅值影響較微弱。利用漏電流基波頻率及開關(guān)頻率相關(guān)特征頻率幅值隨絕緣阻抗變化規(guī)律,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)絕緣電阻及絕緣電容退化的有效評(píng)估。

圖3 漏電流特征頻率幅值隨絕緣阻抗變化規(guī)律

2.2 主絕緣退化位置識(shí)別

通過改變主絕緣退化位置,得到漏電流特征頻率幅值隨退化位置的變化規(guī)律如圖4所示?？芍?差模漏電流(50 Hz、8 050 Hz)在絕緣退化位置由定子繞組入線端(x=0)靠近中性點(diǎn)(x=1)過程中逐漸減小,且中性點(diǎn)處幅值為0,而共模漏電流(150、4 000 Hz)幅值在絕緣退化位置變化過程中幾乎保持不變。因此,差模漏電流對(duì)絕緣退化位置較為敏感,可以結(jié)合共模漏電流及差模漏電流隨絕緣退化位置變化規(guī)律實(shí)現(xiàn)絕緣退化位置評(píng)估。

圖4 漏電流特征頻率幅值隨絕緣退化位置變化規(guī)律

本文選擇差模漏電流變化量與共模漏電流變化量之比K來識(shí)別主絕緣退化位置,即

(11)

式中:Ig,DM表示差模漏電流;Ig,CM表示共模漏電流;上標(biāo)“*”表示絕緣退化狀態(tài)所得漏電流分析結(jié)果。

2.3 主絕緣狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法

實(shí)際應(yīng)用中,可以將健康狀態(tài)對(duì)應(yīng)漏電流特征頻率分量作為參考值,利用對(duì)應(yīng)共模漏電流變化量ΔIg,CM及差模漏電流變化量ΔIg,DM評(píng)估主絕緣退化狀態(tài)?；诼╇娏魈卣黝l率分量的主絕緣狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法流程圖如圖5所示,具體步驟如下:

圖5 主絕緣狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法流程圖

1)變頻電機(jī)首次啟動(dòng)時(shí),采集絕緣健康狀態(tài)的漏電流,利用快速傅立葉變換算法獲得漏電流特征頻率分量,并將其作為參考值。

2)實(shí)時(shí)采集變頻電機(jī)絕緣服役狀態(tài)漏電流,利用傅立葉變換算法獲得漏電流特征頻率分量,并將其作為實(shí)測(cè)值。

3)將共模漏電流(基波頻率三倍頻及開關(guān)頻率分量)實(shí)測(cè)值與參考值比較,利用其變化量ΔIg,CM評(píng)估絕緣電阻及絕緣電容退化程度。

4)將差模漏電流(基波頻率或開關(guān)頻率二倍頻邊帶分量)實(shí)測(cè)值與參考值比較,利用其變化量ΔIg,DM與對(duì)應(yīng)共模漏電流變化量ΔIg,CM之比K評(píng)估絕緣退化位置。

5)結(jié)合絕緣退化程度和退化位置判斷是否需要對(duì)退化部位進(jìn)行針對(duì)性絕緣維護(hù)。如退化速率較快的入線端發(fā)生退化或者其余部位發(fā)生嚴(yán)重退化則需要停機(jī)維護(hù),否則繼續(xù)采集漏電流評(píng)估絕緣退化狀態(tài)。

3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

本文提出的絕緣狀態(tài)評(píng)估方法實(shí)驗(yàn)平臺(tái)實(shí)物圖及示意圖分別如圖6及圖7所示,其中待測(cè)電機(jī)為3 kW矢量控制永磁同步電機(jī),利用穿心電流互感器測(cè)量電機(jī)主絕緣漏電流,將阻抗電路接入定子繞組抽頭與大地之間模擬主絕緣退化狀態(tài)。

圖6 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)實(shí)物圖

圖7 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)示意圖

表2為電機(jī)參數(shù)及控制參數(shù)。

表2 電機(jī)參數(shù)與控制參數(shù)

3.1 主絕緣狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法驗(yàn)證

調(diào)整絕緣阻抗模擬電路的電阻值為1 kΩ、電容值為200 pF,將所測(cè)漏電流進(jìn)行快速傅里葉分解得到特征頻率幅值如圖8所示?？芍╇娏髦饕l率成分為基波頻率及其三倍頻、開關(guān)頻率倍頻及其邊帶頻率,其中開關(guān)頻率幅值為最大值,與第1.3節(jié)理論分析結(jié)果一致。

圖8 漏電流特征頻率分量幅頻圖

3.1.1 退化程度識(shí)別驗(yàn)證

通過改變絕緣阻抗模擬電路參數(shù),得到不同絕緣電容和絕緣電阻下的漏電流基波頻率三倍頻幅值如圖9所示?？芍?隨著絕緣電阻降低至100 kΩ以下(嚴(yán)重退化),漏電流基波頻率三倍頻幅值逐漸增大,而在1 MΩ與100 kΩ之間(輕度退化)漏電流基波頻率三倍頻幅值變化較小。同時(shí),不同絕緣電容下的漏電流基波頻率三倍頻幅值幾乎相同。因此,絕緣電阻的變化是基波頻率三倍頻幅值的主要影響因素,并且基波頻率三倍頻幅值對(duì)嚴(yán)重絕緣退化狀態(tài)較為敏感,可利用漏電流基波頻率三倍頻幅值評(píng)估絕緣電阻退化。

同理,得到不同絕緣電阻及絕緣電容下的漏電流開關(guān)頻率幅值如圖10所示?？芍?當(dāng)絕緣電阻處于100 kΩ以上范圍(輕度退化),漏電流開關(guān)頻率幅值幾乎不受絕緣電阻變化影響,而當(dāng)絕緣電容增加至100 pF以上時(shí),漏電流開關(guān)頻率幅值變化較大。當(dāng)絕緣電阻處于100 kΩ以下時(shí)(嚴(yán)重退化),漏電流開關(guān)頻率幅值受到絕緣電阻以及絕緣電容變化的共同影響呈增大趨勢(shì)。因此,在主絕緣輕度退化階段,絕緣電阻變化對(duì)開關(guān)頻率幅值影響較小,絕緣電容變化為開關(guān)頻率幅值主要影響因素,而在嚴(yán)重退化階段,開關(guān)頻率幅值將受到絕緣電阻及絕緣電容變化的共同影響。通過監(jiān)測(cè)漏電流開關(guān)頻率幅值可以反映絕緣電容退化,即可以評(píng)估主絕緣輕度退化狀態(tài)。

圖10 漏電流開關(guān)頻率幅值隨絕緣阻抗變化的試驗(yàn)結(jié)果

3.1.2 退化位置識(shí)別驗(yàn)證

通過改變絕緣阻抗模擬電路在定子繞組接入位置,得到不同退化位置下漏電流特征頻率幅值變化規(guī)律如圖11所示?？芍獙?shí)驗(yàn)結(jié)果與圖4仿真結(jié)果基本一致,共模漏電流(150、4 000 Hz)幅值隨著絕緣退化位置的改變基本不變,差模漏電流(50、8 050 Hz)幅值隨著主絕緣退化位置由繞組入端逐漸靠近中性點(diǎn)從最大值逐漸減小至0。因此,可以結(jié)合共模及差模漏電流對(duì)絕緣退化位置變化敏感性評(píng)估主絕緣退化位置。

圖11 漏電流特征頻率幅值隨退化位置變化的試驗(yàn)結(jié)果

基于共模漏電流及差模漏電流變化量得到退化位置評(píng)估指標(biāo)K的變化規(guī)律如圖12所示?？梢钥闯?K值隨著退化位置x變化而線性變化,當(dāng)絕緣退化發(fā)生在繞組入線端(x=0),K值最大,隨著退化位置接近中性點(diǎn)(x=1),K值逐漸減少至0。因此,K值與退化位置x線性相關(guān),基于K值變化規(guī)律可以精確定位主絕緣退化位置。

圖12 不同主絕緣退化位置下K值試驗(yàn)結(jié)果

3.2 運(yùn)行工況對(duì)監(jiān)測(cè)方法的影響

設(shè)定絕緣阻抗模擬電路的電容值為220 pF模擬主絕緣輕度退化狀態(tài),電阻值為1 kΩ模擬主絕緣嚴(yán)重退化狀態(tài)。通過磁粉制動(dòng)器改變電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩,得到不同負(fù)載電流下的漏電流特征頻率幅值如圖13所示,其中圖13(a)、圖13(b)分別為模擬主絕緣輕度與嚴(yán)重退化狀態(tài)?？梢?隨著負(fù)載電流逐漸增大,主絕緣輕度與嚴(yán)重退化狀態(tài)下漏電流特征頻率的幅值基本保持不變。特征頻率幅值分布規(guī)律始終與理論分析結(jié)果保持一致,開關(guān)頻率幅值最大,基波頻率與邊帶頻率幅值較小。因此,漏電流特征頻率的幅值不受負(fù)載工況影響。

圖13 不同負(fù)載電流下的漏電流特征頻率幅值

變頻電機(jī)基波頻率f0與轉(zhuǎn)速密切相關(guān),可以通過監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)速獲取f0,而逆變器開關(guān)頻率fc在運(yùn)行過程一般保持不變。實(shí)際應(yīng)用中,可以實(shí)時(shí)獲取f0及fc,再依據(jù)表1對(duì)漏電流特征頻率進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。因此,根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速動(dòng)態(tài)調(diào)整特征頻率能夠滿足不同轉(zhuǎn)速工況下主絕緣狀態(tài)監(jiān)測(cè)需求。

4 結(jié) 論

在線精準(zhǔn)評(píng)估主絕緣退化狀態(tài)對(duì)變頻電機(jī)的可靠運(yùn)行至關(guān)重要。本文通過建立主絕緣退化等效電路模型,研究了漏電流特征頻率幅值隨主絕緣阻抗及退化位置變化規(guī)律,提出了一種基于漏電流多頻率特征的變頻電機(jī)主絕緣狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法,并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。具體結(jié)論如下:

1)主絕緣輕度退化狀態(tài)下,漏電流基波倍頻幅值幾乎不受絕緣阻抗變化的影響,開關(guān)頻率倍頻及其邊帶頻率幅值對(duì)絕緣電容變化較為敏感。嚴(yán)重退化狀態(tài)下,漏電流基波倍頻幅值主要受絕緣電阻變化影響,而開關(guān)頻率倍頻及其邊帶頻率幅值受絕緣阻容變化的共同影響。通過監(jiān)測(cè)漏電流特征頻率的幅值變化,可以評(píng)估主絕緣退化狀態(tài)。

2)共模漏電流幅值大小不受主絕緣退化位置影響,而差模漏電流幅值會(huì)隨著退化位置由入線端向中性點(diǎn)移動(dòng)而逐漸減小至0。結(jié)合共模及差模漏電流幅值變化特征可以評(píng)估主絕緣退化位置。