談高（gāo）壓（yā）電機（jī）線圈的絕緣問題

高壓（yā）電機的線圈絕緣對電機的使用壽命和經濟效果影響極大，是每一（yī）個設計（jì）和工藝人員都必須慎重考慮的問題。高壓線（xiàn）圈從某種程度上可以稱之（zhī）為電機的心髒，直接決定了電機的使用壽命，而作（zuò）為線圈的重要組成——絕緣材料的性能則（zé）顯得至（zhì）關重要，今天Ms.參與（yǔ）大家簡單探討一（yī）下高（gāo）壓電機的絕緣問（wèn）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展密切相關的。早在（zài）1910年，首先采用了蟲膠雲（yún）母箔（bó）卷（juàn）烘成套管式絕緣。1919年開始發展瀝青雲母帶連續式絕緣，並經真空浸膠處理。這種絕緣方（fāng）式優於套管式，具有較高的（de）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（yì）增長的需要。四十年代便開始研究用不飽和聚酯（zhǐ）膠浸漬雲母帶作連續式絕緣，1949年成（chéng）功地用於大型汽輪發電機上。

熱固性合成樹脂絕緣與瀝青比較，電氣、機械和耐熱（rè）等性能均顯著提高，與此相應的雲母帶補強材料（liào）也由天然（rán）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（děng）級由（yóu）A級（jí）跨入B級。隨著粉（fěn）雲母的製成和應用，又促進了無溶劑低粘度合成樹脂的研究和（hé）高壓電機絕緣結構的新發展。1952年開始用改性（xìng）環氧樹脂膠粘粉雲母帶，其熱態物理（lǐ）性能（néng）、電氣和機械性能等表明（míng），環氧樹脂優於聚酯樹脂。目前傾向於采用耐熱環氧代替普（pǔ）通環氧。國外某些改性環（huán）氧已達（dá）到F級，但在大電機中一（yī）般仍作B級使用。

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（dài）連續包繞，真空幹燥，然後熱壓成型（模壓或液壓）。

（2）多膠雲母帶連（lián）續包繞，不經真空幹燥（zào），直接采用熱模壓成型。

（3）少膠雲母帶連續包繞（rào），真（zhēn）空浸（jìn）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（jì）樹脂整（zhěng）體浸漬。

此外，還有矽橡膠絕緣，以及矽橡膠與雲母（mǔ）帶混合絕緣。矽橡（xiàng）膠的耐熱性、耐（nài）寒性、防（fáng）潮性及（jí）抗腐性均很優（yōu）越，但電氣性能和抗撕裂強度較差，僅（jǐn）限用於6千伏以下的（de）特（tè）殊環境運行的高壓電機（jī）。

● 具有足（zú）夠的電（diàn）氣（qì）強度

對於電機（jī）的絕緣，一方麵希望厚度越薄越好，另一方麵則要求在電氣強度上有一定裕度。因為電機在運行中（zhōng），會受到大（dà）氣（qì）過電壓和操作過電壓的衝擊：突然短路，溫（wēn）度和電壓的長期作用，絕緣將逐漸老化，振動和機械應力也會損傷絕（jué）緣，此（cǐ）外，在製造過程中要進行多次耐壓試驗（yàn），每進行一次，就會（huì）在絕緣結構中產（chǎn）生一（yī）定細微劣化痕跡（jì），即所謂的累（lèi）積效應。這些都將會使絕緣電氣強度下降。因此（cǐ）在進行線（xiàn）圈（quān）結構設計時，必須要有一定的安全係數（用k表（biǎo）示），具體（tǐ）見（jiàn）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。

安全係數的選擇是（shì）一個很重（chóng）要的問題。需要對絕緣材料（liào）質量的穩定性、工藝水平和電機特點（diǎn）進行全麵仔細的分析。現在一般值為（wéi）7~9倍。對於大型電機，運行（háng）可靠性要（yào）求高，而線圈較長，在製造和運行中都要經受（shòu）較大的機械應力，因此安全係數也應偏大些。隨著（zhe）工藝（yì）水平和絕緣材料質量的不（bú）斷提高，線圈絕緣的安全係數（shù）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（yī）各層絕緣的介電係（xì）數；

ε_p—一（yī）p層絕緣的介電（diàn）係數；

E_p—p層（céng）絕緣電場強度（dù）（kV/mm）。

由式（2）可知：P層（céng）所承（chéng）受的場強E_p與該層絕緣材料的介電係數ε_p成反比。因此，各種絕緣（yuán）的δ_ι、ε_ι不同，則其擊穿強度E_p也不一樣。為了使不（bú）同的絕緣（yuán）層的耐電壓安全裕度相接近，選擇絕緣結構時，應選E_p與ε_ι的乘積盡量接近的材（cái）料組（zǔ）成。

●具有較小的介質損耗

絕緣（yuán）結構在交變電場（chǎng）作用下，產生介質損耗。介質損（sǔn）耗的平均熱量雖（suī）然不大，但在個別弱點（diǎn）上熱量特別集中，如果弱點上由介質損（sǔn）耗引起的熱量超過散發出去的熱量，絕緣的局部溫度（dù）就會（huì）不斷上升（shēng），溫度上升又促使介（jiè）質損耗進一步增加，絕緣的機電（diàn）性能將會急（jí）劇下降，嚴重時會造成局部弱（ruò）點的熱擊穿。因此，在高壓電機中（zhōng）介（jiè）質損耗應不超過規（guī）定（dìng）值。

● 抗電暈性好

高壓（yā）電機運行（háng）時，其絕緣內（nèi）部和（hé）表麵都可能產生電暈現象，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6千伏以上的電動機，其線圈都要采取防電暈措施。對6千（qiān）伏電（diàn）動機的線（xiàn）圈，一般可不作（zuò）防電暈處理，但對使用環境惡劣或容量較大的電動機，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（néng）力要符合產品所要求的耐熱等級。在運行溫度長期作用下，能保證絕緣的正常使用壽命。

電機絕緣通（tōng）常分為A、E、B、F、H五個（gè）耐熱等級。運行時，電機繞組絕緣中的最熱點的（de）溫（wēn）度，不得超過絕緣等級所規定的最高（gāo）溫（wēn）度。一般需留有5~10℃的裕度。絕緣結構如由不同（tóng）耐熱等級的絕緣（yuán）材料組成，它的（de）耐熱等級可通過其（qí）結構模（mó）型作模擬試驗（yàn）並綜合評定。

●能承（chéng）受（shòu）機械應力的作用

線圈的絕緣必須能承受一定的機械應力而（ér）不致破（pò）裂或產生有害的（de）變形。線圈在運行中由於導線和絕緣的膨脹係數不一樣，溫度（dù）變化時，絕緣將受到（dào）張力，電機越長，這種影響越大；由（yóu）於電磁力作用，線圈端部還會產生振動，特別是當電機受到短路（lù）、起動和製動電（diàn）流衝擊時，電磁力常使線圈產生變形；因此要求絕緣具（jù）有一定（dìng）的（de）彈性和機（jī）械強度。

                   文章來源於：許昌柠檬影视絕緣材料有（yǒu）限公司（sī）

                 2023年6月10日