1、关于电机绝缘材料的应用及失效问题处理措施的探讨摘要：文章对我国绝缘材料和其结构基准体系进行了研究，对比了几种高压电机绝缘材料应用情况，针对高压电机绝缘材料的失效问题进行了探讨。希望通过本文的探究来促进高压电机绝缘技术的长远发展，为完善相关理论提供参考。关键词：绝缘材料 失效问题 基准体系 中图分类号：P619.27 文献标识码：A 文章编号： 1.我国绝缘材料和结构的基准体系多年以来，绝缘结构耐热性的评定和考核表现了国际电机安全认证的最高水准，具有百年历史的美国保险商实验室绝缘结构认证就是很好的证明。我国除部分规模较大的电机生产企业外，大部分企业将没有筛选，绝缘结构没有评定过的绝缘材料直接用到
2、生产中，这样产品在使用中的安全没有保障。截至目前，GB/T 17948 体系没有强制执行，中国尚未建立符合国情的电机绝缘结构认证体系，没有经过试验证明的、成熟的材料基准数据库和绝缘结构基准数据库。造成普通电机生产企业没有办法依据需求来设计绝缘结构，没有合适的绝缘结构进行参考，不能甄选合适温度指数和其他性能的绝缘材料。近来，中国质量认证中心（CQC）通过了电机用绝缘结构性能认证规则。 认证规则有了详细的规定，使国内电机用绝缘结构的性能认证有章可循。 2.几种高压电机绝缘材料的应用对比 2.1 浸渍漆电机现在用的都是 H 级二苯醚浸渍漆。其中成分苯乙烯是活性稀释剂，不能完全参与反应，达不到真正的无
3、溶剂化；苯乙烯的饱和蒸汽压较高（853 Pa/25，25 598Pa/lO0C） ，在 VPI 绝缘处理中，很难将真空度进一步提高，影响浸渍效果；苯乙烯的沸点为 145.2，而现有工艺浸渍漆的烘焙温度都高过沸点温度，直接促使苯乙烯快速挥发，对人体和环境无益。国外电机使用的浸渍漆为 H 级无溶剂聚酯树脂，聚酯树脂完全无溶剂化，基本实现了零挥发，不会对人体和环境造成危害，还能提高 VPI 绝缘处理时的真空度和压力。 2.2 匝间绝缘材料国外采用 CEQUINX 耐热绝缘纸和水溶性清漆，绝缘固化工艺简单；国内用的是二苯醚坯布。相比较比国内时间短，成本低。 2.3 槽口绝缘材料国外电机槽口绝缘采用的是
4、 CEQUINX 非石棉纸，国内采用的是聚芳酰胺纤维纸。 2.4 线圈的一体化国外电机转子线圈是用上、下护框将线圈包裹好，而后注射 RTV 硅树脂胶，固化后就形成结实、柔软的硅橡胶保护层，填满空气气隙，线圈变为一个整体，增强了耐振、耐潮和耐化学物的能力。2.5 关于槽绝缘保持绝缘强度的同时，如果电机定子线圈内没有槽绝缘，能增大槽满率，形成如下成效：即在线负荷为定值的情形之下，没有槽绝缘能够提高电机功率；电机功率维持不变的情形下，能够让发热因数减小，降低铜耗量，进而杜绝电机升温过高。目前国外电机定子线圈嵌线时没有槽绝缘，而国内该厂采用的是聚酰亚胺薄膜作为槽绝缘。2.6 线圈外包绝缘与相同绝缘厚度
5、情况下对比国内外电机线圈外包绝缘，国外电机线圈外包绝缘采用加厚云母带 2/3 叠包 1 次或采用扣合绝缘，国内该厂电机线圈则采用比较薄（t0.05mm）的聚酰亚胺薄膜半叠包 3 次。 3.高压电机绝缘材料失效研究和处理措施 3.1 导致高压电机绝缘材料失效的主要原因高压电机绝缘材料的使用寿命主要看材料的老化程度。而老化程度主要包括绝缘材料的电老化和热老化，由于高频方波电压导致变频电机电老化和热老化老化程度加剧，促使高压电机绝缘材料绝缘性过早被损坏，从而缩短了使用寿命。 3.1.1 电老化 （1）局部放电。造成绝缘电老化、使用寿命缩短的主要原因就是局部放电。局部放电生成的电子离子不断轰击绝缘材料
6、，对高压电机绝缘形成不断的侵蚀，而变频电机绝缘的局部放电问题比工频电机更严重。 （2）因为变频电机绕组上加的是高频电压，伴随频率的不断增大，线圈间、匝间及其对地的寄生电感、电容逐渐发生作用，造成匝间电压分布不均匀，入口端承受电压很高，不能够让电压按匝数均匀分布，形成局部过电压。 （3）由于电源和电机之间的连接电缆产生波反射和折射，所以在电机入口端会产生过电压，这些过电压都是尖峰形状的高电压。因高电压形成的高电场能够让绝缘内部的气隙及绝缘表面的局部放电加重。 （4）频率的增大造成局部放电现象加重。局部放电的次数与电压频率成正比。频率增大，放电次数增加，局放量变大，引起局放起始电压降低，导致局放现
7、象严重，绝缘损坏加快。 3.1.2 热老化由高频电流诱发的集肤效应让转子电阻增大，随着一起增大的就是铜耗，这种情况下电机绕组发热量也会升高，高频电流加剧铁损，故而让点击高压绝缘材料的热老化加剧。 3.2 建立电机绝缘材料寿命评估检测机制常规检测和老化试验是绝缘材料的寿命评估检测的两种有效方法。 这里需要阐明一点，局部放电的检测必须要在高频方波脉冲电压下进行，可是当前我国国内高频方波脉冲电压下的检测仪器仍在研究没有成形，不过某些试样能够以工频下检测来取代，例：绞线对试样或扁导线的匝间绝缘试样，因为高频脉冲电压对这些试样局放的影响并不十分显著。如今，在高频方波脉冲电压下进行的检测项目主要有： （1
8、）击穿试验：即在一定的试验电压、频率、上升时间条件下，测试试样电气强度的一种破坏性试验。 （2）耐重复脉冲电应力老化试验。通过加速绝缘材料老化进程，进而获得数据评价绝缘试样的寿命长短，利用模拟实际绝缘材料应用条件，用严苛于实际情况的运行参数给试样加以高频方波脉冲。从而在较高的脉冲电压幅值、较高的频率、较快的脉冲上升时间等条件下，对试样进行耐重复脉冲电应力老化试验。通过试样的老化寿命来考核其耐重复脉冲电应力性能； （3）耐重复脉冲电应力热老化试验。在 90，120，155下，对试样进行耐重复脉冲电应力热老化试验来考核其耐重复脉冲电应力性能。结束语：结合以上分析探究，运用绝缘电阻值大小能够断定电动机绝缘材料是否失效。从生产实践中，我们能够更进一步深入了解高压电机绝缘材料的运用情形和技术性能，通过相关措施来让绝缘材料发挥最大的能效。当然我们不局限在国内的自主发展，也要放眼国际，从绝缘材料的研制、生产、应用上同其它先进国家进行对比分析，寻找不同与不足，取长补短将高压电机绝缘材料的研工作发放主要位置。 参考文献： 1 张志龙，吴吴，景录如.高导热绝缘复合材料的研究J.舰船电子工程，2005（6）. 2 严蓓兰，强熊，电动机绝缘失效判定方法探讨，电机与控制应用 2007.34
