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用脉冲数分布作为诊断方法评价旋转电机绝缘的老化水平 牛弓一钾 用脉冲数分布作为诊断方法评价 旋转电机绝缘的老化水平 摘覃骗哭7M,j/摘要.\ 研究了定性评价太容量旋转电机中环氧云母绝缘系统随瞄问老化的方法.叙述了对绝缘 劣化数据采集的实验方法和数据分析方法.实验是在真实的旋转电机线匿上进行的.在尽可 能反映运行环境的模拟条件下,使线圈同时承受电靶热应力.介绍了损失角正切tan6增 量电容量变化局部放电脉冲封品值以及局部放电能量的甜量.此外,还做了破坏性试 验(击穿强度的涮量),给出了脉冲数/幅值和介电强度之间极好的相关关系.该结果可用于 对绝缘老化程度的评定. ,主题词 . 1前言 评定脉冲数分布法 ,———————一 现代高压旋转电机中线棒绝缘一般都哭用 无溶剂环氧粘结的云母片组成.多年来,制造 过程不坶更新,使匝问绝缘和端部绝缘承受较 高的电,机械和热应力.然而对运行中电机绝 缘老化的判断和对绝缘寿命的估计仍是相当困 难的,其诊断试验方法仍在不断探索中.在探 讨了过去一些诊断方法后,认为H.N.Geet~ 等研究的用脉冲数分布作为诊断旋转电机绝缘 老化水平的评定方法是一种较好的方法. 2各种诊断试验方法 人们遭切需要确定电机绝缘的检查和诊断 试验方法,以便能正确指示绝缘中承受不同应 力下的老化变化,并能对绝缘状态有一个定性 结论.过去对电机绝缘的试验方法主要采用下 述4种试验. (1)测量在两个电压水平下(O.2UN和 u,uN为额定电压)损失角正切值增量 (Atan6)和电容量变化(△c)J (2)测量整相绕组(或分支)及单根线 棒的局部放电(PD)量,幅值,一个周期中 积累的放电能量,平方率,脉冲高度和脉冲 数J (8)测量极化指数和直流绝缘电阻, (4)整相绕组(或分支)及单根线棒的 介电强度试验. 显然,上述4个试验都是破坏性的,不能 多做而H.N.Geetha等研究的方法能正确地 指示任何时候的绝缘状态. 3试验方法 试验用试样是针对用于1MW,6.6kV电 动机而殴计的旋转电机框形线圈.把铜导线分 成12个矩形截面,即12个匝,匝间用聚脂带绝 缘,并浸渍合成树脂.对地绝缘用环氧树脂 (F级)粘合的剥片云母制成.对地绝缘的平 均厚度为1.5mm.表1所示为该绝缘结构的 一 些主要特性. 表l环氧粘合云母的介电特性 介电常数 彳r质损耗角(常温,50Hz 体积电阻率 耐电强度(常温50Hzj 4.6 10 1OlO?cm 22～25kY/mm 为了减少赞用,把每个线圈劓成18cm长 d3 的直线段,线圈外部的半导体层被剥去20mm 长度,用半球形铝帽紧套在铜导体两端(铜导 体端绝缘剥去5mm),以便抑制导体端部产 生电晕.图l所示为试样排列详细示意图.鉴 于绝缘击穿具有分散性,每一应力的老化采用 6～10根试样. 图l试样排列详图 4检查和测试方法 ,用一只30kv.25kvA变压器对试样施加 电应力,把试样放入烘箱内,烘箱温度可加 到300±1K.由于技术和经费的限制,老 化试验每次限l制在3000h左右.试验时在不 同的时间间隔内对一组试样的绝缘介电特性进 行破坏性和特征诊断测试.试验开始时,每陌 一 星期测量一次,老化后期,发理绝缘已相当 老化,可每蹯24h测一次.在整个老化期间, 在不同时间问蕊上可任意抽取试样.按照有关 相关标准,用标准试验方法测取试样的残留介 电强度(因介电强度服从双参数威布尔分布,残 留介电强度可认为是上述分布的第63.2), 损失角正切值增量(Atan6),电容盘变化率 /,c/c,极化指教(PI)和PD与PD正负脉 冲数及它们的懈值.PD能摄可按下式计算. 44 0=∑0=∑CU=c∑iUi(1) ∑.d=2c--(nlu:)(2) 式中Q--总的放电量 c——试样电容 —— 脉冲幅值为u的次数 5结果和分析 现分别给出试验研究的结果和对结果的分 析.图2所示为击穿电压u与老化剐问的函 数关系.图3和图4为诊断特性值Atan6,每 周期PD能量,Ac/c和直流电阻与老化叫的. 函数关系.在老化期间,采用应力系数G表征 试样上的电应力.G等于老化时试样上应力与 新试样的介电强度的比值.其值在0.2～O.28’ 范围内.老化时温度维持100,图5为试样 经过3000h老化后,残留介电强度百分值d, Atan6./,c/c和直流电阻与G的函数关系, Ua值是分散的,以曲线上的栅表示a “hj 图2击穿电压Ud随老化时间变化 “h)t(h) t)(b) 3 )损失角正切值增量Atatl~随老化时间变l{: (b)PD螗量/Hz随老化时间变化 “h “ 雷4 (B)电窖啦老时阃变化 cb)直巍电阻随老化畸间变化 f(h) Cb) 弥冲幅谯’v) 图6 (a)~5ooh老化后正脉冲数的统计分