從高壓電機(jī)絕緣老化機(jī)理分析，該怎么解決？

高壓電機(jī)的繞組，特別是高速電機(jī)的電氣工程，是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。絕緣結(jié)構(gòu)的選擇和生產(chǎn)控制對(duì)每個(gè)電機(jī)制造商都特別重要。電機(jī)絕緣老化是指電場(chǎng)、溫度、機(jī)械力、濕度和環(huán)境等因素的長(zhǎng)期影響，導(dǎo)致電機(jī)絕緣在運(yùn)行過(guò)程中質(zhì)量和性能惡化，損壞絕緣結(jié)構(gòu)。絕緣老化率與西瑪電機(jī)繞組的絕緣結(jié)構(gòu)、實(shí)際使用的材料、制造工藝、電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行環(huán)境以及運(yùn)行期間的電壓和應(yīng)力直接相關(guān)。


絕緣材料是電機(jī)等電氣產(chǎn)品的關(guān)鍵材料。作為電機(jī)繞組的重要組成部分，高低壓電機(jī)的繞組絕緣結(jié)構(gòu)不同，因此兩者的絕緣老化模型并不完全相同。在低壓電機(jī)中，絕緣材料的絕緣壽命主要取決于熱老化和機(jī)械損傷老化，而在高壓電機(jī)中，絕緣材料的老化主要取決于電氣老化和機(jī)械損傷老化。

絕緣老化的原因可追溯到電、熱、化學(xué)品、機(jī)械、濕氣等的影響。為了保證電機(jī)的可靠性，西瑪電機(jī)應(yīng)針對(duì)老化原因采取必要的措施。

01、電氣腐蝕的位置波動(dòng)，導(dǎo)致絕緣老化！

電壓和電流的功能是電機(jī)產(chǎn)品的固有特性。當(dāng)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，電流在繞組中流動(dòng)，絕緣材料的作用是限制電流的范圍，無(wú)論其是否在絕緣、相位隔離或接地隔離的繞組之間，其目的就是一切。讓電機(jī)以規(guī)定的方式循環(huán)。

固體絕緣擊穿有三種形式：電擊穿、熱擊穿和放電擊穿。電擊穿是指固體介質(zhì)中少量自由移動(dòng)的支撐物在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下劇烈移動(dòng)，該電場(chǎng)與晶格上的原子發(fā)生碰撞，使其離解，并迅速膨脹，導(dǎo)致突破。擊穿電壓幾乎與環(huán)境溫度和電壓施加時(shí)間無(wú)關(guān)，但與絕緣內(nèi)電場(chǎng)的均勻性有關(guān)。在交變電場(chǎng)的影響下，介質(zhì)中產(chǎn)生的介質(zhì)交變極化損耗、局部放電損耗和泄漏電流產(chǎn)生介質(zhì)損耗。介電損耗產(chǎn)生的熱量特別集中在各個(gè)薄弱點(diǎn)，溫度急劇上升，局部熔化和燒焦或開(kāi)裂，會(huì)發(fā)生熱擊穿。隨著絕緣工作溫度的升高，熱擊穿電壓降低，即溫度越高，擊穿電壓越低。這是電機(jī)電阻電壓冷試驗(yàn)和熱試驗(yàn)之間區(qū)別的主要原因。

西瑪電機(jī)繞組導(dǎo)線→ 隔熱→ 鐵芯和它們之間的氣隙代表由多層介質(zhì)制成的電容器。不同介質(zhì)在電壓影響下的電場(chǎng)強(qiáng)度與其介電常數(shù)呈負(fù)相關(guān)。

由于絕緣層中存在氣泡，線圈與槽壁之間的間隙中的電場(chǎng)強(qiáng)度非常高，但空氣的臨界場(chǎng)強(qiáng)低于固體絕緣介質(zhì)的臨界場(chǎng)強(qiáng)，空氣發(fā)生碰撞、電離和放電，氣體放電加速絕緣介質(zhì)的老化：局部放電產(chǎn)生的臭氧是一種強(qiáng)氧化劑，使臭氧使絕緣介質(zhì)破裂；放電產(chǎn)生的氮氧化物與水分結(jié)合形成酸性物質(zhì)，對(duì)絕緣介質(zhì)進(jìn)行化學(xué)侵蝕。有機(jī)絕緣材料的性能隨著時(shí)間的推移而下降，最終導(dǎo)致電化學(xué)擊穿。

在高壓線圈的熱固性絕緣表面和芯槽壁的不穩(wěn)定接觸點(diǎn)之間，由于電容電流和交變磁感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)共同作用，會(huì)導(dǎo)致接觸點(diǎn)之間產(chǎn)生火花放電，而且當(dāng)?shù)氐臏囟瓤梢赃_(dá)到幾百度。

02、電機(jī)繞組絕緣的熱老化和機(jī)械損傷

為了延長(zhǎng)絕緣的熱老化期，必須控制高壓電機(jī)溫度的升高，并選擇相應(yīng)耐溫等級(jí)的絕緣結(jié)構(gòu)。西瑪電機(jī)在設(shè)計(jì)和制造電機(jī)時(shí)，一方面必須控制電機(jī)的溫升，另一方面必須選擇具有適當(dāng)耐熱性的絕緣材料。


在長(zhǎng)期高溫作用下，絕緣材料的分子鏈聚合，材料變硬變脆，收縮、氧化、撕裂。遇潮時(shí)，在熱和濕氣的作用下分解，熱膨脹和收縮的作用導(dǎo)致絕緣層破裂和剝落；即使在高溫下，絕緣材料也會(huì)軟化、變形和開(kāi)裂。振動(dòng)、離心力和電磁力導(dǎo)致絕緣變形和損壞，介電性能惡化。

03、高壓電機(jī)繞組制造過(guò)程中的措施

一方面，為了防止高壓線圈中的氣泡自由放電，必須確保絕緣包裹過(guò)程的緊密性，必須使用熱模粘合劑以減少高壓線圈中的氣泡或氣孔，并盡可能消除線圈。為了提高筒子的卷繞質(zhì)量，許多制造商已經(jīng)引進(jìn)了自動(dòng)卷繞機(jī)，可以在提高效率的同時(shí)提高卷繞質(zhì)量。


真空壓力浸漬工藝對(duì)高壓電機(jī)或低壓電機(jī)繞組的絕緣處理是有益無(wú)害的，它可以盡可能地填充線圈以及線圈與鐵芯槽之間的間隙，以改善電場(chǎng)分布。

04、如何防止高壓電機(jī)繞組電暈和電氣腐蝕？

高壓電機(jī)的定子繞組均為定型繞組。可以控制線圈的橫截面尺寸，以適應(yīng)線圈和槽壁之間的間隙。其原則是使用時(shí)不會(huì)造成損壞，但必要時(shí)間隙足夠小。將共形半導(dǎo)體材料放置在凹槽中，使線圈和鐵芯之間均勻緊密地接觸（這不是一個(gè)可以通過(guò)浸漬工藝完全解決的問(wèn)題，因此控制嵌線工藝尤為重要）。線圈與鐵芯槽壁之間的間隙越小，氣體中電子與中性分子碰撞的可能性越低，初始電離強(qiáng)度越高；控制線圈與鐵芯之間的工藝間隙可以提高電暈起始電壓。


為防止電暈，應(yīng)注意異相線圈兩端之間的距離，并采取必要的防電暈措施；例如，線圈絕緣結(jié)構(gòu)應(yīng)由耐電暈和耐電化學(xué)材料制成，如粉云母帶和玻璃覆蓋電線。

西安西瑪電機(jī)在制造高壓線圈時(shí)，可以調(diào)整云母帶層數(shù)和磨合壓力的壓縮，以確保線圈的橫截面尺寸。為了避免因用力而變形和損壞線圈，線圈端部用端部支架綁在一起，相鄰線圈端部的上下層用聚酯繩連接。為防止線圈端部翻滾并放電到鐵芯和其他接地部件上，從鐵芯延伸的線圈直線段長(zhǎng)度和線圈之間的接地（或相間）距離必須為連接器和套圈，應(yīng)符合絕緣規(guī)范的要求。
關(guān)鍵詞：高壓電機(jī)