电机绝缘监测技术在大型泵站工程上应用研究

摘  要：绝缘监测主要围绕监测局部放电展开，是电机检修工作的重要内容，通过使用绝缘监测技术可提高电机检修效率和自动化水平。基于此，本文详细分析了大型泵站中绝缘监测技术的应用，并探讨了绝缘监测技术的应用前景。以期通过合理应用绝缘监测技术能够提高检修工作效率，从而降低泵站工程运行成本。

关键词：大型泵站工程;电机检修;绝缘监测技术

引言：泵站工程电机需要长时间高负荷运行，受到电场、导体发热、机械等影响，电机设备极容易老化故障，影响到绝缘性能，绝缘性能降低可能引发安全事故，造成巨大经济损失。因此需要定期进行电机检修维护，从而保障电力设备安全运行，减少泵站工程故障事故。因此需要针对绝缘监测技术展开研究，提高检修效率。

一、电机绝缘监测技术在大型泵站工程上应用

（一）技术基础

电机绝缘性能可以反映局部放电性能，局部放电性能具有电流脉冲小，上升时间短，在原点位置上脉冲上升时间只有1-5ns。放电脉冲频率约50～250MHz。而噪声脉冲一般在20MHz以内，于高频谱范围内对局放信号监测仍然可以得到高信噪比。如果噪声信号不能自动分离，监测结果无法应用。如果噪声信号可以自动分离，监测结果可以应用。

（二）技术原理

产生电火花是由于空隙间存在容性电压，或空隙间绝缘材料和气体存在电应力差。电火花会瞬间击穿绝缘材料结构，让绝缘材料碳化，从而形成更大空隙，影响绝缘性能，最终引发电机事故。在高压绝缘系统中绝缘层和导体之间或铁芯、线圈表面都可能存在空隙，局部放电产生电火花。尤其是在高温环境下作业，电机绕组处于振动状态，受到潮湿、化学物质等作用，绝缘材料恶化，局部放电呈现出倍速增长[1]。对局部放电进行实时监测，测量导体小电流脉冲可以监测电火花，从而判断局部放电发生。在监测过程中，需要区分局放信号和噪声信号，需要绝缘监测仪器自动区分，产生准确的监测结果。噪声信号主要由滑环、电晕、碳刷间产生的火花。通过对脉冲到达时间和脉冲波形的对比，能够对两种信号进行区分，能够精准分离局放信号，保证监测结果准确。用户能够及时掌握绝缘老化问题，了解放电现象等问题。

（三）装置构成

电机绝缘监测装置包括放电监测仪、传感器以及专家系统等构成，局放监测需要将传感器安装在电机上，传感器可以和監测仪连接，定期监测局部放电，也可以连接局放监测系统持续进行监测。局放监测仪连接电脑，电脑界面显示控制功能和监测结果，通过软件逼真显示出来，用户能够通过放电幅值和放电相位对比，对比二维图像和三维图像客观解释局放监测结果。传感器种类、安装位置以及软件等都要根据电机种类进行选择。

1.传感器

传感器和电机高压侧连接，包括天线耦合器和母线耦合器两种，母线耦合器验证标准严格，通过危险运行环境验证，母线耦合器可以检测局部放电活动，对非必要性电噪声分离，工作温度稳定在-55～125℃范围内，避免产生电流痕迹。天线耦合器具有较高灵敏度，能够消除电噪声。

2.监测仪

监测仪可以被随身携带，在电机集中环境中仍然适用。连续性监测仪可以在电机运行状态下，监测电枢绕组绝缘性，在大型电机绝缘监测中适用。连续监测仪可以对数据储存遥控和遥测，并具有自动报警功能。便携监测仪能够对不同电机组成数据采集单元，受到中央控制器控制。持续监测系统可以和电脑连接，连接外部设备可直接输入数据系统，如电压、温度等数据，在数据系统中保存。使用持续监测系统，可以自动启动局放监测，并采集局放信号。

3.软件系统

专家软件系统能够利用数据库和统计分析确定铁芯、定子线圈和转子线圈是否存在故障，以三维图形进行数据的监测，对结果进行分析。方便于非专业人员客观评估电机绝缘状态，制定维护运行策略。

（四）主要功能

应用局放电绝缘监测能够实现：（1）不停机测试。监测仪可以在不停机状态下实时监测电机，保证监测数据真实可靠，有效提高设备运行可靠性，保证设备经济效益。在电机正常运行状态下进行绝缘监测，能够避免泵站停机监测，影响到泵站正常工作，不停机测试可保证正常生产，不影响泵站工程经济效益。（2）报警功能。监测仪通过持续监控，能够第一时间将局部放电情况发送给维修人员，缩短维护电机时间，维修人员通过观察局放电脉冲幅值能够分析故障原因，并进行针对性维修。（3）状态维修。随着维修观念改革，状态维修逐渐取代故障维修，能够降低运行成本，提高维修效率，不影响泵站工作。通过 监测仪进行持续监控，根据专家系统数据库预测可能发生的故障，提示部件老化问题，指导维修人员进行检修，判断电机运行状态。能够提前了解故障隐患，并最大程度上减少故障维修费用，保证泵站正常运转。

二、电机绝缘监测技术在泵站工程的发展前景

泵站工程作为民生工程，关系到社会运行和经济发展，很多大型泵站工程需要长时间、远距离调水，及时发现处理故障隐患，保障机组安全运行，需要保证泵站安全运行。在大型泵站工程中，使用的电机数量多、功率大，维护维修难度高，尤其是绝缘监测工作，主要使用一年一次的周期性检查，难以及时发现缺陷，不仅影响电机使用寿命，更威胁到泵站运行安全[2]。在泵站工程中应用局放绝缘监测仪进行绝缘监测，能够充分利用监测仪、传感器、信息系统等工具，快速收集监测数据，采集效率高，数据精度高，具有突出优势。可以在不停机运行状态下对电机进行监测，能够实现对故障的预测和预警，辅助维修人员进行状态检修，更有利于提高电机维修效率，降低维修故障成本。

目前我国很多大型泵站已经着手建设并完善局放绝缘监测技术，保证泵站工程安全运行，并降低运行维护成本，更有利于提高泵站工程经济效益。未来还需要进一步提高泵站自动化程度，加强对电机状态的监控，最大程度上减少人力劳动强度，使用先进监测技术和设备提高泵站运行稳定性。并进一步推广绝缘监测技术在小型泵站中应用，提高小型泵站自动化水平。绝缘监测技术在我国泵站工程中有着广阔的应用前景，需加大力度进一步推广，充分发挥出泵站工程的社会效益。

结论：综上所述，在大型泵站中应用电机绝缘监测技术能够提高电机检修水平，提高检修效率。绝缘监测技术借助于传感器、监测仪、软件系统等设备实现自动化监测，具备不停机测试、报警功能、状态维修的功能，可以满足电机检修工作要求。未来还需要进一步推广绝缘监测技术在大中小泵站中的应用，提高检修效率，保证泵站稳定运行，创造更大的经济和社会效益。

参考文献：

[1]刘进，罗仁江，杨勇.电机绝缘在线监测技术的应用实践[J].化工管理，2020（35）：137-138.

[2]黄寅，王鹏，李金泉，等.基于FPGA的变频电机绝缘击穿监测系统设计与实现[J].国外电子测量技术，2019，38（10）：70-74.

作者简介：金辰璐（1989年11月—），女，汉族，安徽省黄山市人，硕士，工程师，研究方向：水利水电工程电气设计。