從電機絕緣老化機理分析,高壓電機繞組絕緣處置應該怎麼做?

電機繞組，特別是高電機的電工工藝，是任何一個電機製造廠家都特別重視的關鍵環節，其中絕緣結構的選擇和製造控制尤為重要。

電機的絕緣老化，指因電場、溫度、機械力、溼度、周圍環境等因素長期作用，使電機絕緣在運行過程中質量性能下降、絕緣結構損壞的問題。絕緣老化的速度與電機繞組的絕緣結構、實際使用材料、製造工藝，電機的實際運行環境，以及運行過程中電壓、負載等直接相關，絕緣老化的後果是電機壽命的縮短。

絕緣材料是電機等電器產品非常關鍵的材料，作為電機繞組的重要組成，高低壓電機的繞組絕緣結構不同，因而兩者絕緣的老化機型也不完全一樣。對於低壓電機，絕緣材料的絕緣壽命，主要取決於熱老化和機械性損傷老化，而對於高壓電機，絕緣材料的老化，主要取決於電老化和機械損傷性老化。

引起絕緣老化的原因可歸結為電、熱、化學、機械、溼度的影響等。為了保證電機的使用可靠性，應針對可能的老化原因，採取必要的措施。

01電腐蝕位置遊動不定，誘發絕緣老化！

電壓和電流作用是電機產品的固有特性，電機工作時，繞組內有電流通過，而絕緣材料的作用是限定電流的流動範圍，無論是匝間絕緣、相間絕緣還是對地絕緣，其目的都是使電機按照規定的途徑流通。

固體絕緣擊穿有電擊穿、熱擊穿和放電擊穿三種形式。電擊穿是指固體介質在強電場的作用下，內部少量可自由移動的載流子劇烈運動，與晶格上的原子發生碰撞使之游離，並迅速擴展而導致擊穿。電擊穿電壓與周圍溫度和電壓作用時間幾乎無關，與絕緣內部電場均勻度相關。在交流電場作用下，電介質內產生的介質交變極化損耗、局部放電損耗與洩漏電流產生介質損耗，由介質損耗產生的熱量，在個別薄弱點上特別集中溫度劇增，局部熔化、燒焦或開裂，就會發生熱擊穿。熱擊穿電壓隨絕緣工作溫度上升而下降，即溫度越高擊穿電壓就越低，這也就是耐電壓時對冷態測試和熱態測試電機區分的根本原因。

電機繞組導體絕緣鐵芯及彼此間的空氣隙，相當於一個多層介質組成的電容，在電壓作用下不同介質中的電場強度，與其介電係數負相關。

絕緣中的氣泡，線圈與槽壁間隙中的電場強度很高，但空氣的臨界場強又比固體絕緣介質低，當場強達到臨界值時，空氣就發生碰撞電離而放電，氣體放電加速絕緣介質老化：局部放電產生的臭氧是強氧化劑，會使絕緣介質臭氧裂解；放電產生的氮氧化物與潮氣結合生成酸性物質，會對絕緣介質產生化學腐蝕。有機絕緣材料的性能劣化日積月累，最終導致電化學擊穿。

高壓線圈熱固性絕緣表面與鐵心槽壁不穩定接觸點之間，存在電容電流引起的壓降，和交變磁感應的電動勢一起作用，可能引起接觸點之間火花放電，局部溫度可達數百度。

02電機繞組絕緣的熱老化和機械損傷

為延長絕緣熱老化壽命，必須控制電機溫升，並選用相應耐溫等級的絕緣結構。電機設計和製造過程中，一方面要控制電機的溫升，另一方面必須選擇耐熱等級匹配的絕緣材料。

絕緣材料在長期高溫作用下，分子鏈會聚合，材料變硬和變脆並收縮、氧化裂解。如果遇到潮氣，在熱和水分作用下會降解，熱脹冷縮作用會使絕緣發生斷裂和剝離；絕緣材料在高溫下還可能軟化、變形、開裂。振動、離心力和電磁力衝擊，絕緣會產生變形和損傷，介電性能下降。

03高壓電機繞組製造過程中採取的措施

為防止高壓線圈內部存在氣泡而產生游離放電，一方面要保證絕緣包紮過程的鬆緊度，另外要進行熱模膠化，儘可能減少和排除線圈中的氣泡或氣孔。為了改善線圈的包紮質量，不少的廠家採用了自動包帶機，在提高效率的同時，可以更好地改善包紮質量。

真空壓力浸漆工藝無論對高壓電機還是低壓電機繞組絕緣處理，都是有利無害的，可以使絕緣漆儘可能多地充填到線圈內部及線圈與鐵心槽壁間的空隙，以改善電場分布。

04如何防止高壓電機繞組的電暈和電腐蝕？

高壓電機定子繞組均採用成型繞組，可能通過控制線圈截面尺寸，使線圈與槽壁的間隙適宜，按照可以無損傷地放入但間隙又足夠小的原則；必要時。在槽內放半導體適形材料，使線圈與鐵心均勻、緊密地接觸（這不是浸漆過程完全能解決的問題，所以嵌線過程控制特別重要）。線圈與鐵心槽壁的間隙越小，氣體中的電子與中性分子碰撞機會越少，起始電離強度就會越高；控制線圈與鐵心的工藝間隙，可提高電暈起始電壓。

為了防止電暈，要保證異相線圈的端部距離，並採取必要的防電暈措施；如線圈絕緣結構選用如粉雲母帶、玻璃包線等耐電暈和電化學作用的材料。

高壓線圈製造中可調整雲母帶繞包層數及烘壓的壓縮量，來保證線圈截面尺寸。為防止線圈受力變形損傷，線圈鼻端通過端箍綁紮在一起，相鄰線圈端部上下層用滌綸繩綁紮。為防止線圈端部對鐵心等接地部件閃絡放電，線圈直線段伸出鐵心的長度，線圈、連線及端箍的對地(或相間)電氣間隙，應符合絕緣規範要求。

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