摘要:文中就大容量电动机的绝缘检测与状态判断，说明绝缘检测与状态判断之间的关系，以及延长大容量电动机使用年限的几种方法。
关键词：电动机；绝缘；方法
概述
1 大容量电动机绝缘检测的几种试验方法
1.1 大容量电动机绝缘电阻基础性测量
一般认为：容量60千瓦及以上的电动机为大容量电动机。通常采用兆欧表在施加电压1min后测量。但是，由于绝缘电阻与电机容量、形状、尺寸、绝缘的结构有关，而且受到温度和湿度的影响，因此单纯根据мΩ值来判断绝缘特性是不行的，必须考虑吸湿、亏损、缺陷引起的мΩ反常下降，并对长期吸湿、亏损的累积引起мΩ变化的记录进行其倾向性的判断，同时还要结合绝缘和目视检查等进行综合判断。
1.2 大容量电动机的绝缘强度试验
按照规定的持续时间施加以规定的电压进行试验，对于直流电机试验电压为1000+2E（E为电机额定电压），但不得低于1500V。如果试验时击穿，则属于破坏实验；如果未击穿，则测试各种特性，属于非破坏试验。通过测试便可确定绝缘老化程度。
1.3 交流电压试验
1）交流电流试验
在工频交流电压下进行绝缘的电流—电压特性调查，如果绝缘吸湿、该特性曲线呈非直线状。
2）tgδ试验
通过测量tgδ—电压特性来判断因吸湿、污损引起的绝缘内部老化状况。对于高压电机：tgδ0＜10%最好，△tgδ应＜3%。
3）局部放电试验
施加电压后绝缘内部或表面产生电晕放电，从而引起电源回路的微小脉冲电流，通过测量该电流便可判断因吸湿、污损引起的绝缘内部老化状况。
4）直流分量试验
在交流电压下在绝缘的泄露电流或充电电流中含有非常微小的直流分量（μA级），根据该分量的大小、方向、时间变化、相对于电压的特性等便可判断绝缘状态。
1.4 静电容量测试
如果绝缘老化，绝缘内部便产生空隙，当吸湿和污损时，电机线圈绝缘与铁心之间的静电电容便减小，通过测量这种特性便可判断绝缘老化情况。吸湿时该电容与干燥时的比值，若小于1.5为良好；如果大于1.5而又小于2就应进一步观察；大于2时就说明绝缘情况较差。
1.5 物理化学试验
1） H/C元素分析
绝缘为有机合成高分子材料，内含H、C元素。如果绝缘受热或氧化分解，则H/C之比值减小，通过调查该比值便可断定绝缘老化程度。
2）热重分析
受热后绝缘材料重量便减少。如果老化，该减少的量便发生变化，根据加热减量的变化程度便可判断绝缘老化情况。
3）红外线分析
如果绝缘受热老化，则其化学结构和红外线吸收光谱便发生变化，根据这种变化便可判断绝缘老化情况。
4）硬度测量
绝缘材料老化时便伴随有硬度的变化，通过测量硬度也可以判断绝缘老化程度。
5）X射线分析
热老化的绝缘，对X射线吸收的程度会发生变化，根据入射量和透过量可以确定吸收量，根据吸收系数的变化情况便可判断绝缘老化程度。
6）颜色分析
绝缘老化则颜色发生变化，通过目视或测色计便可判断绝缘老化情况。
1.6 绝缘击穿试验
此种方法是从大容量电动机上，拆下线圈进行高压试验，使绝缘破坏并测量其击穿电压来判断绝缘老化和电动机的剩余寿命。
1.7 机械试验
热老化时绝缘的粘结力降低，加上运行中的热应力、电磁力、振动等机械作用，便产生剥离、龟裂、空隙等，从而使绝缘的紧密性降低，通过加振试验，对振动加速度、振动速度、振动变位等的测量和分析，根据衰减比、传递函数、固有振动值等的变化便可判断绝缘老化程度。
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1）电磁试验
对电机线圈施加脉冲大电流，以其电磁力加振，根据测量的振动特性便可判断槽内线圈的松动程度和绝缘老化情况。
2）匝间绝缘试验
匝间绝缘与导体接触，直接受热，由于粘结力降低会与导体剥离，加之电磁力作用，便会磨耗甚至引起匝间短路。对线圈施加冲击电压便可确定匝间绝缘状况。
2 确定大容量电动机绝缘状态的方法
2.1 击穿电压
根据击穿电压或称为破坏电压值来确定电机绝缘的寿命极限（寿终点）的方法在国际电工委员会出版物ICEPub-216-2（1990）中已有规定，即击穿电压U达到其初值U1的50%以下即为电动机的寿终点。然而，IEC没有具体规定大容量电动机的寿终点的极限值。在这里推荐用于鼠笼电动机为U≤1.5E（E为电机额定电压）；对于大型直流电机为U≤2E ；对于高压电机为U≤（2E+1）×0.65；如果U≤（2E+1）则须更换绝缘，不能再修。
2.2 绝缘电阻
根据绝缘电阻的测量通常用来诊断线圈绝缘的老化状况，为了确定寿命，现在采用一种新方法，即根据绝缘电阻相对于湿度的关系来确定寿命。
2.3 绝缘的机械强度
根据机械试验结果，如果线圈绝缘的抗张强度、弯曲强度、粘结力等特性值已经低于其初始值的50%，则可判断大容量电动机已达到寿终极限。
1）加热失重
根据热重分析和红外线分析法，如果绝缘材料因加热老化引起的重量减少大于10%，则可判断大容量电动机已达到寿终点。
2）介质损失角
根据交流试验中的tgδ试验法，如果绝缘材料内部没有发生局部放电时的tgδ0≥20%，则可判断大容量电动机已达到寿终点。
3）静电电容
根据静电电容测量法，如果吸湿时静电电容与干燥时之比不小于2，则可判断大容量电动机已到寿终点。
3 延长寿命的措施
近年来，我国投运电机许多面临着严重的老龄化问题，已经达到甚至超过运行寿命年限者越来越多。而对于大容量电动机如何能延长电机的使用寿命，尽可能减少改造、更换设备费用，是应该及早考虑的问题，
3.1 加强维护
调查表明，电机故障中高达70%以上属于绝缘方面，而绝缘材料事故除了因高压击穿等个别情况外，基本上都属于日积月累造成的，即与运行时间成比例，所以说日常维护非常重要。
实践表明，在日常管理中，目视检查、绝缘电阻测量、极化指数PI值的确定等非常重要，同时一定要防止线圈过热老化，绝对不能过载运行，对于附属设备要经常检查、清扫，消除导电性尘埃，根据目视进行槽楔松动、漆膜龟裂等方面的倾向管理。对大容量电动机的状态判断，提出相应的改造措施。
3.2 及时检修
根据日常维修和检查数据，将需要维修的项目，如更换线圈等，提出方案，制定操作计划利用定期检修和大修机会予以修复，以免造成非计划紧急停机而带来生产上的重大损失。通常采用的大修间隔期为5年。在定期检修时，对绝缘要清扫和清扫表面污损，干枯的间隔垫片要修补，冷却系统应当调整、修改，要根据振动分析，根据槽楔松动情况，对电机线圈匝间绝缘进行试验，或绝缘诊断，由此为基础进行绝缘性能的倾向管理。
3.3 改善环境
决定绝缘寿命的关键是绝缘老化，而引起老化的因素很多，如电气、机械、热、冷热循环、环境等因素，都不是偶然的，它们的发生、发展与运行时间成比例。改善大容量电动机的运行环境和条件，控制运行时间，环境梳理，提高散热条件、加强负荷调整、使大容量电动机在经济条件下运行。
为了延长电机运行寿命，在必要时就应进行改造。问题在于改造的对象、部位、范围等必须选择合理，即应在改造费用、电机性能提高、停机时间长短，生产能力增加等各方面予以综合考虑。但有一点必须指出，电机改造最为常见的项目就是线圈浸漆处理。多年实践证明，采用真空高压浸渍技术是恢复电机性能的最有效手段，它能使绝缘树脂浸透绝缘内部，把因老化引起的线圈绝缘的空隙全部填满，提高tgδ，防止线圈松动，使绝缘耐压强度和破坏电压的整体平均值显著提高，这是传统上采用的一般浸漆方法所不能比拟的。真空高压浸渍工艺对于运行时间已经超过20年的高压电机来说效果尤为显著。
结束语
大容量电动机广泛应用于工农业生产，尤其在电力行业更为多见。大容量电动机设计寿命通常为20年，大容量电机能否可靠、安全运行将直接影响着经济发展。大容量电机的维护工作量及费用在大容量电动机中占相当大的比例。一般的说，大容量电动机运行中的故障主要分机械和电气绝缘两部分，机械故障比较容易被事先发现，绝缘故障不易被发现而且维修的工作量、工期、费用都远远超过机械故障。而从用户角度考虑更换新电机将增大经济负担。但若发生非计划性事故停机，则损失会更大。
所以为了保证电机的安全运行，掌握绝缘的检查试验方法，确定和延长使用寿命的方法是极其重要的。以便在大容量电动机寿终之前采用有效措施，进行修复、改造或更新，防患于未然。
论文作者:李天洋
论文发表刊物:《电力设备》2019年第17期
论文发表时间:2019/12/19
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