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248高压电机绝缘处理的控制关键(无链接)

 电机技术日参 2020-10-17

高压电机绕组生产过程中,除绝缘材料本身的质量要求外,过程加工控制特别重要,比如说绝缘的叠包符合性,包带的松紧程度、浸漆效果等,都是非常关键的控制要素。除绝缘厚度的要求外,还要最大限度地减少绕组内的气孔,并确保绕组成为一个坚固的整体。

虽然生产工艺的设计要使内部孔隙最小化,但是一般在高压旋转电机的树脂浸渍云母带绝缘结构中不可避免的有孔隙存在。由于局部放电常见于高压电机中,因此绝缘结构中的云母只在规定的老化条件下确保电机的运行寿命。

电机绕组主绝缘内部分层、导体和绝缘材料分离、防晕层破损、绕组端部间隙及表面,都会导致放电现象,因而也是绕组制造的质量控制要点。除此以外,外来导电物也会导致绕组局部放电,清洁生产也是高压电机制造所必须。

不同环节导致的放电
1
主绝缘的内部分层

主绝缘的内部分层可能是由于生产期间树脂浸渍不当或绝缘结构不完全固化或者在运行期间机械或热应力过大导致的。绝缘老化也可能导致绝缘结构分层,而老化引起的分层通常是一个长期过程。因此,老旧绝缘结构的分层是绝缘老化的明显标志。大的孔隙会形成一个大的表面,该表面会引起相对能量高的放电,会严重地损坏绝缘。特别是分层会降低绝缘的热传导,导致加速老化。因此当评估局部放电时,需要仔细考虑分层因素。

2
导体和绝缘材料分离

导体和绝缘材料分离形成的空气或充气的长形槽产生局部放电,其嵌入在主绝缘和导体叠层之间。过热或极端的机械应力都会导致层与层之间的分离。

3
槽放电

在高压电机中,当部分防晕层受损时,会产生槽放电。槽放电可能是由于防晕材料余质引起的局部电场强度增大,或是由于槽内或槽口区域线圆/线棒的移动所造成,例如由于材料沉积、侵蚀、磨损,化学侵蚀或制造缺陷而导致槽模压力丢失。当线圈/线棒松动时,电磁力将引起其在档内振动,导致槽部防晕层和绝缘磨损。在槽部防晕层已经发生局部损坏的情况下,接地金属电极(槽铁)与主绝缘表面之间存在一个具有高脉冲幅值的局部放电起始电压。这类放电主要发生在定子绕组的线棒或线圈场强高的地方。由于主绝缘的侵蚀,局部放电使老化加快。严重时,线圈松动也会导致机械磨损。

高压引起的槽放电会导致绝缘侵蚀,在高压侧附近的线固/线棒处更严重。因此,相放电发生时,离线局部放电测量将提供不同的局部放电强度,有时会在出线端和中性点产生。

电机在运行期间槽内线圈/线棒的振动可能是槽部防晕层损坏的最初状态,例如由于电磁力的作用导致线圈/线棒松动。在某些特定条件下,电机运行期间可能发生振动火花。这是由于电磁感应产生的电压引起间歇性中断电流所造成。虽然它不是局部放电现象,但在测量时也可能发生。

当槽部防晕层因振动火花劣化时,槽放电可以在电机停止运行后测量。振动火花是由磁场引起,这种现象主要发生在槽部出线端到中性点的线棒或线础上,其现象可以在绕组的两侧进行测量。进行比较测量时(包括图像分析)可以观察到振动火花产生的现象。

4
绕组端部间隙与表面放电

在绕组端部区域,电场强度高的位置可能出现局部放电,这样的放电常常出现在定子绕组端部不同部分之间的界面。如果不良的设计界面、污染、多孔、热效应等使绕组的端部防晕层变为无效,可靠的场强梯度不再保证,表面放电将会发生,渐渐的侵蚀绝缘材料。虽然由于表面的影响,局部放电会产生相对较快的变化,但通常这是慢速失效机理。局部放电可能会因受表面影响而产生相对较快的变化。

另外,由于界面不够清洁,如端部支撑结构的部件,局部放电可能出现在相间,或者在绕组端表面产生相对地放电。

5
外来导电物放电

混有导电性杂质的绕组可能造成局部放电强度集中。这会导致绝缘的局部损坏。较大的金属件更具有破坏性,如损坏的螺栓或螺钉和遗忘的工具。除了局部集中放电和其潜在的破坏性影响以外,它还会导致对设备的二次冲击,例如金属碎片受磁场影响造成的机械磨损。

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