高压电动机定子绕组绝缘局部放电特性研究

　　高压电动机的可靠性和安全性对于工业运行过程具有重要的意义。为建立优质低耗的运行空间，就要整合技术体系，建立健全完整的安全运行分析机制，确保能在绕组出现绝缘故障问题前实现预警，维护其综合运行质量。

　　1 高压电动机定子绕组绝缘局部放电方式

　　高压电动机在实际运行过程中受到周围热环境、电环境以及机械环境的共同作用，定子绕组常会伴有磨损、过热等问题，必然会导致缺陷位置的放电现象。加之局部放电的类型较为复杂，就使得绝缘劣化的影响和问题也不尽相同。

　　定子绕组内部内部放电。指的是在定子绕组运行中其绝缘位置内部出现气隙或是小气泡，究其原因，工艺制造是较为关键的因素，正是因为气泡的存在使得对应的电场存在分布不均匀现象。特别是在外部施加电压情况下，气泡位置的场强就会出现骤升，常常被击穿。

　　定子绕组槽放电。在高压电动机定子绕组的槽内线圈出现放电问题，主要是因为绕组表面和铁芯槽壁间出现电场分布不均匀问题，使得局部放电问题严重，一般是借助低阻防晕带完成处理工作。然而其实际应用情况会受到工艺流程和操作水平的影响，防晕带的防晕层常出现损坏问题，这就使得电容性放电现象较为明显，常会产生严重的破坏。

　　定子绕组端部放电。也被称为结构的表面放电现象，端部结构因为结构设计和应用环境较为复杂，因此常会伴有隐患问题，其中端部电痕放电、相间放电以及电晕放电等问题是造成端部缺陷的主要因素，要作为整合分析和具体仿真研究的重点[1]。

　　2 高压电动机定子绕组绝缘局部放电特性试验方案

　　为有效分析高压电动机定子绕组绝缘局部放电特性，要结合实际情况进行试验分析，从而充分了解问题产生的原因和后续处理方案。本文以某高压电动机F级10kV定子绕组结构为例，整个设备的主绝缘材料的基础厚度为2.03mm，材质为环氧云母带。在经初步分析和测定后发现，其表面没有隐藏损伤或是潮湿问题，在对其进行15kV电压处理后，谱图分析显示其存在内部放电的问题。

　　2.1 具体方案

　　针对其内部放电的问题，要落实具体的分析方案，从而完善相应的试验流程。因为整个试验是在电磁屏蔽室内完成的，因此整体背景噪声的干扰数值均在2pC以下。

　　2.1.1 建立测量系统

　　首先，操作人员要在低通滤波器对前级设备混入的高频干扰信号予以滤除，有效建立相匹配的运行空间；其次，要利用充气式无局放试验分析方式和对应的变压器设备建立升压过程，并尽量在实际操作中减少信号收集和采集形成的噪声干扰问题；最后，操作人员要对耦合电容数值予以设定，参数为1000pF，以保证局部放电信号高频通路运行的合理性和规范性。值得一提的是，在完成相应系统处理工序后就能建构局部放电分析系统，以保证防电信号标记工作、检测工作和分析工作都能有序开展。

　　2.1.2 具体试验操作

　　结合试验方案将试验用的绕组直接嵌入到定子铁芯结构中，并在其引线连接的位置安装防晕球结构，确保防晕处理的合理性；处理绕组结构，并建立对应的处理控制方案：针对高压电动机定子绕组绝缘位置内部放电，一般暂时不作处理；针对高压电动机定子绕组绝缘局部位置槽放电现象，要处理槽部的低阻带；针对电晕放电问题，要隔离低阻带和高阻带搭接不良的情况；针对相间放电问题，要将2组绕线都嵌入到铁芯结构中并保证一根实现高压连接、一根实现接地处理[2]；为了整个试验过程能在稳定放电信号处理环境中进行，要对整个试验绕组的线圈予以处理，增设6kV或是10kV的电压，维持时间控制在1个小时，在保证整个系统放电情况逐步稳定后才能对其放电信号予以采集和处理，时间控制在2分钟，对应测量的频带为0.2MHz到20MHz[3]。

　　2.2 结果分析

　　在完成对应试验测试分析后要对试验结果进行分析，从而结合结果落实更加完整的控制方案，以提升高压电动机定子绕组的运行质量和应用效果。

　　针对内部放电获取的图谱见图1。结合曲线的数据情况可知，在出现内部放电后，其最大的特点就是工频正负半周期的具体放电情况具有非常突出的对称性，且获取的放电幅值并不高。究其原因，主要是因为在整个高压电动机定子绕组中，云母本身就能对局部放电强度予以控制的元件，使得对应的放电损伤会被控制在一定的范围内[4]。另外，在内部放电数值增加后，技术人员只需对电机绝缘情况进行对应的检修处理，就能减少分层放电对整个高压电动机运行效果造成的影响。

　　图1 内部放电PRPD图谱示意图

　　图1 内部放电PRPD图谱示意图 下载原图

　　图2 槽放电PRPD图谱示意图

　　图2 槽放电PRPD图谱示意图 下载原图

　　高压电动机定子绕组槽部放电现象见图2。结合图中相关情况可知，槽放电过程中，正、负半周的起始位置斜率较高且存在骤升骤降的情况，究其原因，主要是因为电压等级升高，就会造成绝缘位置裂化程度的加重[5]。

　　针对高压电动机定子绕组端部放电问题，相较于槽放电情况，其呈现出的走势更加平滑和流畅，并且整体放电的幅值要远高于内部放电的幅值参数，同时不存在明显的对称性。这说明在高压电动机电压数值增高后，放电量和放电次数都在增加。此外表面放电会逐渐发展为电痕放电(图3)，利用油污滴定的处理模式进行分析后可知，电压在正半周位置存在幅值增大的情况。究其原因，主要是因为高压电动机的实际运行环境较差，可能存在高温或是高湿环境，使得脉冲幅值甚至超出量程，引发削顶问题，甚至会对数据的读取和模式的识别产生影响。

　　图3 电痕放电PRPD图谱示意图

　　图3 电痕放电PRPD图谱示意图 下载原图

　　总之，针对内部放电、槽放电、电痕放电、电晕放电等，要结合PRPD图谱完成分析，获取直观数据和分析依据，从而配合不同类型的局部放电现象解读仿真结果，提高故障识别的效率[6]。

　　3 结语

　　在分析高压电动机定子绕组绝缘放电问题过程中，要综合环境因素等，落实更加全面的分析机制，并结合试验仿真结果完成判定，只有保证相应分析的合理性，才能为后续故障识别工作和设备维修工作提供更加直观的依据，有利于提升经济效益和安全效益。