大功率高压电动机离线状态检测与评估技法研究

系统解决方案　≤套｜甓渗ｊ露｜黪叠誊薯　

大功率高压电动机离线状态检测与评估　

技法研究　

张　宏　（中石油西部管道分公司，乌鲁木齐８３００１３）　

摘　要：针对大功率高压电动机维护的问题，分别从标准制定和系统检维修项目实施两方面阐述实现高压电动机　

维护检修作业管理的策略，并给出具体措施。　关键词：高压电动机；离线状态检测；绝缘　

Ｏ引言　

大功率高压电动机是西气东输电驱站场的关键　

电气设备．高压电动机的安全可靠运行对站场机组的　

安全平稳有重大意义。本文主要分析大功率电动机离　

线状态检测维护检修作业与评估技法。　

ｌ创建背景及问题提出　

西部管道所辖西一线、双兰线及西二线电驱站大　

功率高压电动机主要作为压缩机组／输油泵电力驱动　

设备，是保证站场正常输油气生产运行关键设备之　

一。目前西部管道公司尚无与之相配套大功率电动机　

维护检修相关规程与规范。为保证大功率电动机稳定　

可靠运行以及此类型设备维护检修有章可循，亟需制　

定大功率电动机维护检修管理作业技法。　

生产技术服务中心在制定大功率高压电动机维　

检修作业技法时，主要考虑解决如下问题：　

（１）维检修具体作业项目和周期缺乏统一的标　

准。　

（２）离线状态监测具体实施项目缺乏标准。　

（３）检维修后缺乏对离线状态检测数据的安全性　

评估。　

２解决问题的措施　

２．１检维修管理作业程序标准化　

制订检维修规程和作业指导书．从源头上规范了　

维检修具体作业项目程序、内容和周期。　

２．２离线状态监测具体实施项目标准化　

对以下离线检测项目建立维护检修标准：电机定　

子绕组直流电阻测试：电机定子绕组对地绝缘电阻测　

试；电机定子绕组极化指数测试；电机定子绕组直流　

阶梯波电压测试：电机定子绕组匝间绝缘测试：电机　

收稿日期：２０１７．０４．１３　

６７　ＷＷＷ．ａｕｔｏ—ａｐｐｌｙ．ｃｏｒｎ：自动化应用　定子绕组介质损耗和电容量；电机定子绕组离线局部　

放电试验；电机振动频谱采集；电动机主要部件温度　

测量。　

２．３离线状态检测数据的安全性评估　

２＿３．１绕组直流电阻测试　

判断相间电阻的不平衡度，用于发现铜股线疲劳　

断裂、绕组匝间短路连接点铜焊或钎焊质量不良、定　

子绕组引线连接处栓接或钎焊不良等现象。　

２．３．２绝缘电阻测试　

绝缘电阻测试的目的是精确测量绕组与地之间　

的电阻值，其值的大小和很多因素有关，例如材料的　

特性、测试时绕组温度、测试时环境湿度、绕组表面污　

染物等。绝缘电阻值的计算参照欧姆定律，施加的电　

压除以采集到的泄露电流，泄漏电流是流经绝缘材料　

内部的电流和流经绕组表面电流之和。　２－３．３极化指数测试　

极化指数（ＰＩ）试验的目的是测量绝缘材料极化　

的能力，当绝缘材料极化时，其内部的电偶极子在电　场的作用下成分布式排列。由于分子极化，极化电流　

为绝缘材料泄漏电流的一部分，随极化时间的增加逐　渐减小，当极化完全完成时，其值减小为零。　

ＰＩ测试的典型测试电压为５００　Ｖ、１０００　Ｖ。２５００　

Ｖ和５０００　Ｖ，测试电压的大小取决于电机的运行电　

压，测试时间为１０ｍｉｎ，ＰＩ值为１０ｍｉｎ的绝缘电阻值除　

以１ｍｉｎ的绝缘电阻值。一般地，如果绝缘良好，系统　

将获得比较高的ＰＩ值。ＩＥＥＥ推荐Ｆ级绝缘定子绕组　

对地绝缘电阻值和极化指数分别为１００　Ｍ　（４０。Ｃ）　

和＞２　ＯＬ。　

２．３．４匝间绝缘测试　

绝缘电阻测试／极化测试／耐压测试用于检测和诊　

断绕组绝缘对地薄弱点，匝间测试主要用于检测和诊　

断绕组匝间绝缘的薄弱点。电机的主绝缘损坏经常起　

源于匝间失效，匝间测试可以在设备没发生重大故障　前诊断出绝缘较弱的部分或者匝间短路点。　

匝间测试时，在绕组内施加一个短时的冲击电流　

脉冲，这个冲击电流脉冲将在绕组匝间感应出电压　

差，如果绕组匝间绝缘比较薄弱或者已经损耗，感应　

电压足够高。绕组匝间将产生电弧，在绕组匝间试验　

波形上将会观ｉ贝４到该电弧，当绕组绝缘薄弱时，将产　

生低能量的弧光放电和电感量变小的现象，当这些现　

象发生时，匝间试验波形将会左右移动，变得不稳定。　

当测试三相电机时，理论上三相的试验波形应该完　

全一样，包括形状，过零点和幅值。事实上，由于三相绕组　

在物理排列上不可能完全一致，因此三相波形不会完全　

一致，试验波形将有细微的差别。误差比定量地给出了　

两个波形之间的误差，如果两个波形完全一致，误差比接　

近于零；如果两个波形几乎完全一致，其误差比应为３％　

４％：如果两个波形分离，其误差比一般大于１０％ｏ。　

２．３．５定子绕组介质损耗和电容量测试　

定子绕组介质损耗和电容量测试。包括电容量　

测试、电容量增量试验、介质损耗角试验和介质损耗　

角增量试验。主要用于判断定子绕组整体绝缘老化程　

度。其中电容量增量试验和介质损耗角增量试验仅　

适用于额定电压为２３００　Ｖ及以上的模绕定子绕组　

（成型线圈）。树脂老化状态，绝缘材料分层程度，绝　

缘潮湿、污染程度，槽楔、绕组松动情况，局部放电特　

性等结果可以通过绝缘介质损耗因素测试得出　

２．３．６定子绕组局部放电测试　

局部放电是存在于电机绝缘体内部及绝缘体与　

导体间的放电现象，电气设备绝缘内部存在如空隙、　

杂质、气泡等缺陷，当其场强达到一定值时（３　ｋＶ／　

ｍｍ），就会发生局部放电。这种放电只存在于绝缘的　

局部位置，而不会立即形成贯穿性通道。局部放电测　

量能预先发现电机的绝缘薄弱点，进而采取必要的预　

防措施，主要应用于２３００　Ｖ及以上的模绕定子绕组　

（成型线圈）。局部放电常见类型包括：绝缘体内部放　

电、绝缘体和导体间的放电、槽放电和端部放电。局部　

放电测试试验参数一般包括：局部放电值Ｑｍ（局部脉　

冲的幅值）、放电量ＮＱＮ（局部脉冲活动的总数）、局部　

放电起始电压（ＰＤＩＶ）和局部放电熄灭电压（ＰＤＥＶ）。　

通过局部放电测试可以检测出绕组热退化、绕组松　

动、端部绕组间距不足、绕组端部污染、防晕涂层／半　

导体涂层失效等不良现象　

３实施效果　

以双兰线某站Ｄ—Ｙ０４４０８高压电动机（２４００　ｋＷ。　系统解决方案　謦鬈黪警謦　篱　

６０００　Ｖ）为例，其离线状态检测与评估结果如下：　

（１）定子绕组直流电阻测试目的是发现匝间短　

路、不良的接触点或焊接点、错误的绕组连接方式或　

者绕组开路，该台电机的不平衡率为２．１３２％，结果可　

接受。　

（２）该电机Ｕ相绝缘电阻值测试结果为２４７０２Ｍ￣　

（４０ｏＣ），极化指数测试结果为＞２　０Ｌ；Ｖ相绝缘电阻值测　

试结果为２５０４０　Ｍｌ－Ｉ（４０。Ｃ），极化指数测试结果为４；Ｗ　

相绝缘电阻值测试结果为２５９２８　Ｍｌ－Ｉ（４０ｏＣ）．极化指数　

测试结果为３。试验结果表明该电机对地绝缘状况可接　

受。　

（３）直流阶梯波电压测试目的是验证定子绕组的　

对地绝缘状况，相比常规的直流耐压试验方法，可以　

提前发现绕组薄弱点，并自动停止施加更高一级的电　

压，进而避免绝缘击穿。试验结果表明该电机对地绝　

缘良好。　

（４）匝间测试的目的是发现绕组匝间存在短路点　

或者绝缘薄弱点。匝间试验电压为８０００Ｖ，最大的Ｐ—　

Ｐ　ＥＡＲ　）值为１．４％，表明在８０００Ｖ时匝间绝缘状况　良好。　

（５）介质损耗测试是测量定子绝缘材料在不同电　压等级下介质损耗值，以评定绕组绝缘材料的热劣化　

水平和绕组脏污。在０－２　ＶＬ下，该电机Ｕ相绕组介质　损耗值为０．６８９％。介质损耗增量值为０．０８８％：Ｖ相绕　

组介质损耗值为０．７０２％，介质损耗增量值为０．０８７％：　ｗ相绕组介质损耗值为０．７０５％，介质损耗增量值为　

０．０７５５％。试验结果表明绕组未存在脏污、受潮现象。　

（６）离线局部放电测试目的是检测绝缘材料中比　

较大的缺陷。该电机Ｕ相绕组起始放电电压为２．５　

ｋＶ，放电熄灭电压为１．５　ｋＶ，３．６　ｋＶ时，局部放电的脉　

冲幅值为１４０　ｍＶ，无明显极性优势：Ｖ相绕组起始放　电电压为２．０　ｋＶ，放电熄灭电压为１．５　ｋＶ，３．６　ｋＶ时，　

局部放电的脉冲幅值为１００　ｍＶ，无明显极性优势：Ｗ　

相绕组起始放电电压为２．５　ｋＶ，放电熄灭电压为１．５　

ｋＶ，３．６　ｋＶ时，局部放电的脉冲幅值为１１２　ｍＶ．无明　

显极性优势。离线局部放电试验结果可接受。　

综合上述测试结果。该电机的主绝缘和匝间绝缘　

处于可接受水平，电机绕组未发现脏污和潮湿现象。　

４结语　

大功率高压电动机离线状态维护维检修作业技　

法的制定，规范了高压电动机离线状态维护检修与评　

估的步骤和方法，提供了此类型设备维护检修技术内　

容及实施方法标准。　

自动化应用　２０１７　ｉ　５期　

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