电机绝缘检测手段分析与应用

蔡潜 赵国华 王晓阳 张昊

摘要：绝缘检测试验在电机新造和修理中广泛应用，如何判断电机绝缘状态的好坏，以便及时更换绝缘成为摆在我们的难题，本文结合实践，对几种绝缘检测试验的目的、原理、故障诊断进行了深入分析，对各自的优缺点进行比较，提出了绝缘检测试验方法综合应用的工艺流程。

关键词：绝缘检测 产品制造 判断 应用

0、前言

牵引电机做为高铁、动车的心脏，在铁路安全运营中起着至关重要的作用，绝缘又是牵引电机的重中之重，据统计，90%以上的电气故障都是由于绝缘的破损、老化导致接地、匝短造成的。如何发现电机绝缘的内在缺陷、隐患，及时更换绝缘成为摆在牵引电机检修部门的难题。靠传统绝缘电阻、直流泄流、工频耐压几种检测方法检测，电机绝缘通过检测后一年内故障率较高，于是我们引入极化指数、介质损耗等新的检测方法，并与传统检测方法综合应用，最后对绝缘状态做出综合评价，提高电机绝缘故障诊断准确率。

本文主要将对电气绝缘整体性能的下降造成的绝缘电阻低问题进行分析与应用。

1、绝缘电阻检测原理

在绝缘检测方面，绝缘电阻测量是一个有效、方便、快捷的检测手段。绝缘电阻能够直观的反映出绝缘的整体状态。原理是在绝缘上施加直流电压，测量出绝缘的电阻值，它反映了绝缘的伏安特性。绝缘电阻测量是一种非破环性试验，它检测绝缘的分布式缺陷，对电机而言，它测量的是所有绝缘并联后的总电阻，所以查找故障点需要分段查找。

2、绝缘电阻低原因

绝缘电阻低主要有两个原因，一是吸潮，绝缘结构中往往存在由于有机物挥发所形成的许多微观的针孔和裂纹，而绝缘材料中有许多强极性物资，分子中含有OH基的有机纤维材料，以及其他如组织疏松、多孔状材料，因此具有较大的吸潮性。水分子的尺寸和粘度都很小，能够透入绝缘存在的毛细孔和裂纹中，被吸湿材料吸收，并能部分溶解于各种绝缘油、绝缘漆中，因此在绝缘结构的表面和内部，或多或少含有水分。水分的存在，能使绝缘体的漏导电流大大增加，绝缘结构单纯由于吸潮时，其绝缘电阻值在波动，但从长期趋势来看，其降低值极慢，如图1（a）所示，在这种情况下通过烘干可以提升绝缘电阻。通过真空压力浸漆提高绝缘的防潮能力。二是沾污或破损，绝缘结构表面在粘积导电性尘埃后，其表面的漏导电流大大增加，造成绝缘电阻的下降。主要表现为绝缘电阻值波动趋势越来越低，直到无法恢复规定值。这种情況下，烘干无法提升绝缘电阻，只有找到故障点，清除导电粉尘或将破损部分修复方可提升。

3、绝缘电阻实例分析

根据铁标TB/T2436-93《铁路机车用旋转电机通用基本条件》规定，电机绕组的绝缘电阻在热态或接近工作温度时，应不低于

R=U/（1000+P/100）

式中 R-电机绕组的绝缘电阻，MΩ;

U-电机绕组的额定电压， V;

P-电机的额定功率，kW;

某型号电机在出厂前检测绕组绝缘电阻合格，到达用户目的地再次检测时发生绝缘电阻低现象。查询目的地现场天气湿度数据，湿度在80%～98%之间，湿度非常大。根据铁标TB/T2436-93《铁路机车用旋转电机通用基本条件》规定，整机绝缘要求应不低于1.1 MΩ。

为进一步验证潮气对于绝缘电阻影响，选取三台电机在不同工况下检测绕组绝缘电阻。

测试结果汇总：

通过以上验证，说明本次电机绝缘电阻低是由于接线盒内接线板存在污物，在潮湿环境下，污物受潮，引起表面电阻低，电机绝缘电阻低现象。

从原理上进行分析：绝缘电阻是施加于绝缘的直流电压除以某一时刻全部合成电流的商。总的合成电流（IT）是 4 个不同电流的和：表面泄漏电流（IL）、几何电容电流（IC）、电导电流（IG）和吸收电流（IA）。绝缘电阻测试中各种电流的等效电路如图 2 所示。

几何电容电流通常不影响测量，可以忽略不计;吸收电流与绝缘材料和绕组温度有关;在粘结较好的绝缘系统中，电导电流几乎为零，除非受潮;表面泄露电流对于时间是恒定的，高的表面泄露电流会导致绝缘电阻低，是由于潮湿或导电污染引起的。

4、结束语

通过以上的分析，我们对电机绝缘检测的方法、原理，结果判断有了深入的了解，明确了电机绝缘检验流程。但这些更侧重于理论层面，还需要在实践中不断验证、总结和修正，当前，技术引进和风电产品正不断深化，面临很多新的问题和挑战，其中电机绝缘检测是很重要的一个方面，广大技术和检查人员只有把绝缘检测试验的方法、原理，故障诊断深入理解，理论结合实践，才能快速对各种故障做出准确的判断，从而进一步提高自己分析问题、解决问题的能力，同时也有助于公司产品质量和生产效率的提高。

参考文献

[1]沈标正.电机故障诊断技术.北京，机械工业出版社.2001.

[2]王川波.高压电气绝缘及测试，北京，中国水利水电出版社.1998.

[3]才家刚.电机试验技术及设备手册，北京，机械工业出版社.2004.

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