談高壓電機線圈的絕緣問題

高壓電機的（de）線圈絕緣對電機的使用壽命和經濟效果影響極（jí）大，是每一個設計和工藝人員都必須慎重考慮的問題（tí）。高壓線圈從某種程度上可以稱之為電機的（de）心髒，直接決定了電（diàn）機（jī）的使用壽命，而作為（wéi）線圈的重要組成——絕緣材料的性能則顯得至關重要，今天Ms.參與（yǔ）大（dà）家簡單（dān）探討一下（xià）高壓（yā）電機的絕緣問題。

高壓電機的發展是與絕緣材料、絕緣結構和絕緣工藝的發（fā）展密切相關的。早在1910年，首先采用了蟲膠雲（yún）母箔卷烘成套管式絕緣。1919年開始（shǐ）發展瀝青雲（yún）母（mǔ）帶連續（xù）式（shì）絕緣，並經真空浸膠處理。這種絕緣方式優於套管式，具有較高的電氣、機械性能，但由於瀝青的熱塑性的固有缺點，不能適應電機容量和電壓日益增長的需要。四十年代便開始研究用不飽和聚（jù）酯膠浸（jìn）漬雲母（mǔ）帶作連續式（shì）絕緣，1949年成功地用於大型汽輪發電機上。

熱固性（xìng）合成（chéng）樹脂絕緣與瀝青比較，電氣、機械和耐熱等性能（néng）均顯（xiǎn）著提高，與此相應的雲母帶補強材料也（yě）由天然纖維改用有機合成纖維或玻璃纖維織物。至此，高壓電機絕緣耐熱等級由A級（jí）跨入B級。隨著粉雲母的製成和（hé）應用，又促進了無（wú）溶劑低粘度合（hé）成樹脂的研（yán）究（jiū）和高壓（yā）電（diàn）機絕緣結構的新發展。1952年開始用（yòng）改性環氧樹脂膠粘粉雲母帶，其熱態（tài）物理性能、電氣（qì）和機械性能等表明，環氧樹脂優於聚酯樹脂。目前傾向於采用耐熱環氧代替普通環（huán）氧。國外某些改性環氧（yǎng）已達到（dào）F級，但在大電機中一般仍作B級使（shǐ）用（yòng）。

各國高壓電機的絕緣結構和處理工藝，大致可歸（guī）納為下列幾種：

（1）多（duō）膠雲母帶連續包繞，真空幹燥，然後熱壓成型（模壓或（huò）液壓）。

（2）多（duō）膠雲母帶連續包繞，不經真空（kōng）幹燥，直接采用熱模壓成（chéng）型。

（3）少膠雲母帶連續包繞，真空浸無溶劑樹脂，然後熱壓成型。

（4）少膠雲母帶（或白胚帶》連續包繞，即行散線，然後進行無（wú）溶劑樹脂整體浸漬。

此（cǐ）外，還有矽（guī）橡（xiàng）膠絕緣，以及矽橡膠與雲母帶混合絕緣。矽橡膠的耐熱性、耐寒性、防潮性及抗腐性（xìng）均（jun1）很優越，但電氣性能和（hé）抗撕裂（liè）強度較差，僅限用於（yú）6千伏以下（xià）的特（tè）殊環境（jìng）運行（háng）的高壓電機。

● 具有足夠的電氣強度

對於電機的絕緣，一（yī）方麵（miàn）希望厚度越薄越好，另一方麵則（zé）要求（qiú）在電氣強度上有一定裕度。因為（wéi）電機在運行中，會受到大氣（qì）過電壓和（hé）操作過電壓的衝擊（jī）：突然短路，溫度和電壓的長期作用，絕緣將逐漸老化，振動和（hé）機械應（yīng）力也會損傷絕緣，此外，在製造過程中要進（jìn）行多次（cì）耐壓試驗，每進行一次，就會（huì）在絕緣結構中（zhōng）產生一定細微劣（liè）化痕跡，即所謂的累積效應。這些都將會使絕緣電氣強度下降。因此在進行（háng）線圈結構設（shè）計時，必須要有一定的安全係數（用k表示），具體見式（1）。

K=U_b/U_N………………(1)

式（1）中：

U_b——初始擊穿電壓；

U_N—一電機額定電壓（yā）。

安全係數的選擇（zé）是一個很重要的問題（tí）。需要對絕緣材料質量的穩定性、工藝（yì）水平（píng）和電機特點進（jìn）行全（quán）麵仔細的分析。現（xiàn）在一般值為7~9倍。對於大型電機，運行可靠性要（yào）求高，而（ér）線圈（quān）較長，在（zài）製造和運行（háng）中都要經受較大（dà）的（de）機械應力，因此安全係數也應偏大些。隨（suí）著工藝水平和絕（jué）緣（yuán）材料質量的不（bú）斷提高，線圈絕緣的安全係數正在逐漸下降。

對於多層組合絕緣結構，在交變電場作用下，其p層絕緣電場強度按（àn）式（2）計算。

式（shì）（2）中：

U——外施交流電壓（kV）；

δ_ι——各層絕緣厚度（mm)；

ε_ι—一各層絕緣的介（jiè）電係數；

ε_p—一p層絕緣的介電係（xì）數；

E_p—p層絕緣電場強度（kV/mm）。

由式（2）可知：P層所承受的（de）場強E_p與該層絕緣材料的介電係數（shù）ε_p成反比。因此，各種絕緣的δ_ι、ε_ι不（bú）同，則其擊（jī）穿強度E_p也（yě）不一樣。為了使不同的絕緣層的（de）耐電壓（yā）安全裕度相接近，選擇絕（jué）緣結構時，應（yīng）選E_p與ε_ι的乘積盡量接近的材料組成。

●具有較小的介質損耗

絕緣結（jié）構在交變電場作（zuò）用（yòng）下，產生介質損耗。介質損耗的平均熱量雖然不大，但在個別弱點上熱量特（tè）別集中，如果弱點上（shàng）由介質損耗引起的熱量（liàng）超過散發出去的熱量，絕緣的局部溫度就會不斷上升，溫度上升又（yòu）促使介質損耗進一步（bù）增加，絕緣的機電性（xìng）能將會急劇下降，嚴重時會造成局部弱點的熱擊穿。因此，在高壓電機中介（jiè）質損耗應不超過規定值。

● 抗電暈性好

高壓電機（jī）運行時，其絕緣（yuán）內部和表麵都可能產生電暈現（xiàn）象，使絕緣加速老化和腐蝕。因此，對6.3千伏及以上的發電機和6千伏（fú）以上的電動機，其線圈都（dōu）要采取防電（diàn）暈措（cuò）施。對6千伏電動機的線圈，一（yī）般可不作防電暈處（chù）理，但對使用環境惡劣或容量（liàng）較大的電動機，仍應進行防電暈處理。

●熱老（lǎo）化性能良好

絕緣結構的耐熱能力要符合（hé）產（chǎn）品所要求的耐熱（rè）等級。在運行溫度（dù）長期作用下，能保證（zhèng）絕緣的正常使用壽命。

電機絕緣通常分為A、E、B、F、H五個耐熱等級。運行時，電（diàn）機繞組絕緣中的最熱點的（de）溫度，不得超過絕緣等級所規定的最高溫（wēn）度。一般需留有5~10℃的裕度。絕緣結（jié）構如由不同耐熱等級的絕緣材料組成，它的耐熱等級可通過其結構模型作模擬試驗並綜合評定。

●能承（chéng）受機械應力（lì）的作（zuò）用

線圈的絕緣（yuán）必須能承受一定的機械應力而不致破裂或產生有害的變（biàn）形。線圈在運行中由於導線和絕緣（yuán）的（de）膨脹係數不一樣，溫度變化時，絕緣將受到（dào）張力（lì），電機越長，這種影（yǐng）響越（yuè）大；由於電磁力作用，線圈端部還會產生振動，特別是當（dāng）電機受到短路、起動和製動電流衝擊時，電磁力（lì）常使線圈產生變形；因此要求絕緣具有一定（dìng）的彈性和機械強度。

                   文章來源於：許昌花季传媒网站免费进入在线观看（yáng）絕緣材（cái）料有限公司

                 2023年（nián）6月10日