高压电机电气调试技术方法及保护技术研究

嵇 恒

国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心，北京 100070

0 引言

高压电机属于工业中比较常用而且不可或缺的机械设备，通过把自动化控制技术运用到此类机械设备中，可以最大限度地实现高压电机的优势化。通常高压电机运行时需要较大的电压支撑，电流相对较小，无须铺设大量线缆就可以将企业的整体生产成本尽可能地降低。高压电机有额定电流过高的特点，能够将发电的电流降低，从而缩小电机体积，可显著减少设备的成本。所以，在电力驱动行业，高压电机的使用越来越普遍。

虽然我国电气设备的性能越来越好，但国内现有的技术尚未实现良好的电流控制，在实践中经常会出现很多问题，这就需要相关人员针对高压电机的自动化控制技术原理及电气调试技术进行深层研究探索。

1 高压电机的启动控制

1.1 直流启动控制

直流启动是高压电机常见的启动方式，在具体实施过程中，主要分为两种启动方式。

（1）有效利用高压电气设备直接启动。这种模式可以起到很好的安全控制作用，但这种模式经常发生电泄漏事故。

（2）将高压电气设备与综合保护器连接。当出现某种问题时，综合保护器可以及时采取安全保护措施控制事故损失。当综合保护器发生漏电或短路时，应及时采取停机措施，然后对运行过程中的数据参数进行分析。同时，它综合保护器还具有传输信息的功能，可以在高压电机的整个运行过程中起到良好的监控作用，能够及时发现问题的根源，并制订相应的解决方案。

1.2 变频启动控制

变频启动的原理是使用高压变频器控制高压电机，在调速时使高压电机保持恒转矩，当频率向上调整时，电压也随着向上调节，当到达最高频率时，电压和供电电压相仿。在双极绝缘的作用下，高压电机可以产生交流高压电源。这种交流高压电源可以传输到高压设备，并且在保持设备良好运行的前提之下，充分提高高压设备运行的安全性。由此可见，高压变频器可以有效改变传输电流的大小，使整体设备能够更加高效、稳定运行[1]。

2 高压电机的电气调试方法

高压电机在投入实际应用之前，需要进行调试，确定无任何问题之后，才能确保其后续的正常运行。整个调试过程中必须保证测试结果的准确性，以确保调试设备的可靠性。

2.1 三项直流电阻的调试

必须使用精密的直流电桥对三相直流阻力加以检测。调试过程中，需要使用开关电源对变压器进行调压加工。变压器经过升压后，连接在放电保护工作间隙旁边，而另一侧则必须进行接地处理。经过处理满足运行条件后，方可允许电源进入变压器高压侧放电保护球间隙[2]。在此过程中，应合理调试放电保护球间隙装置的放电间隙，使放电保护值高于试验电压，以确保设备不会因过高的电压而损坏。

调试放电保护球间隙装置的放电间隙时，首先要做的就是切断电源，还要将电压调节器指针调整至零[3]。完成上述操作后，连接电流表和电路绕组，再进行下一次的测试。此外，在试验过程中，为了防止电压过高而损坏设备的情况出现，必须严格控制电压升高的速度。试验内容完成后，应逐渐降低电压并切断电源。

2.2 高压电机保护器技术参数的调试

电气调试是确保高压电机正常运行的重要因素。负责管理的相关员工应对高压电机电气调试工作予以高度重视。

电气调试的范围主要包括高压电缆、真空接触器、高压变频器、综合保护器、高压避雷器等。确定调试参数是提高工作效果的途径，并且可以满足高压电机自动控制技术的实际要求。必须严格按照高压电机出厂证明书上标注的各种技术基本参数和电机装置的实际工作状态确定高压电机保护器中各种技术的实际工作参数，并必须经过一次高压不送电和二次线路仿真的操作实验，保证所有操作显示值均处于正常状态[4]。

2.3 电力装置和绝缘电阻

必须严格按照高压电器装置的交接试验规范和检验标准实施电力装置的调试，同时在高压耐压的前后都要对绝缘电阻进行试验，保证阻值符合规范标准[5]。

在测定的过程中，手摇表的速度必须保持匀速，并控制在120 r/min 以下，在15 s 和60 s 时进行读数处理，并将数据记下，进而算出比较准确的阻力系数与吸收比。在完成读数后，必须先拿开试验表笔，而后再慢慢降低摇表速度，以避免在测试中产生的高压电流反冲现象造成绝缘的阻值出现波动[6]。

2.4 高压电机的电阻测量和泄漏电流测试

高压电机的电阻测量和泄漏电流测试是高压电机电气调试中测量高压电机电阻时的难点，必须确保设备与电阻之间的连接器完全连接，以确保电流流动，减少测量过程中的误差。

在泄漏电流测试的工作过程中，在测试的规定时限内，必须保证高压电流表指针不产生闪动现象，一定时间后电流慢慢降低，然后再将电源切断，泄漏电流必须符合规定标准。泄漏电流的测试仪必须实现有效保护的机制，防止泄漏电流，否则将会影响测试工作人员的安全。测量相关电气调试的问题之后，确保相关剩余电流流入相接的土地，然后再进行后续处理。严格控制整个调试过程，制订合理的调试方案，确保各项工作严格按照规划和相应的技术要求进行，保障整体调试工作的安全性和可靠性。

2.5 其他电子元件

必须严格检测高压真空接触器自动分闸线圈位置的动作电流、合闸后操作线圈，并需要对其所回收的电流系数、主接点的终端耐压以及在主接点部位产生的直流电阻加以测量。对高压变频器和综合电机保护器等电子元件，也需要采用高压、耐压方式进行实验测量[7]。还可选择不同的技术参数，对实验动作和指令进行仿真处理，以保证设备使用的灵活性和可靠性。

2.6 定期测试保护

高压电器的工作状态与压力变频转换器、综合保护手柄、压力真空断路器等有密不可分的联系。维修人员必须掌握综合保护控制器和变频器的基本设定，并根据出厂说明书进行设定，以利于发现和解决故障。

在对高压电机进行检验时，一定要严格遵守高压电机交接试验规范的检验标准。采用合格的手摇表定期检测高压电机绝缘值。此外，技术人员还必须完成各种测试，包括定子输入线圈的电流测试、绝缘阻力和交流耐压试验、轴承转子动平衡试验、振荡测试等，以便掌握有关技术参数，了解不同元件的运转状况，如此才能更好地解决各类问题，保证高压电机的正常运转。另外，在潮湿天气，如果设备的绝缘值低，有可能是接线箱内及端子部分受潮所致，用热风幕等设备对着接线端口吹风，定时测量绝缘值状况，直至绝缘值合格即可[8]。

3 高压电机保护

3.1 外界检测装置保护

实际应用工作中，有很多高压电机外界检测装置，如定子测量设备、前轴测量设备、后轴测量设备、测振设备及其润滑系统等。测量设备通常是把测量到的信息经过变送器转化为小电压或小压力的信息后传送到PLC 中，在PLC 编程过程中将其常闭点串入启动电路中。当环境温度、振动、油压等达到规定的警报值时，计算机显示屏上就会产生警报信息。当规定值达到跳机值时，连接的常闭点就会断裂，产生跳机。维修人员可以立刻发现并及时解决警报及跳机的问题，确保设备的安全。在控制电路设计中应该独立设置各个仪表监测装置电源以及PLC 输出线路，避免引起跳电情况发生，造成部分功能损坏。

3.2 定期维护保护

定时维护也是维护高压电机的一个关键工作，定期维护在一定意义上能够减少故障的产生。及时清除电机机座外部的灰尘、油泥。

（1）在粉尘较多、环境条件较差、气温较高的地区，清洁和更新油脂的周期较短。如环境灰尘较多，最好每天清扫一次。高压电机的轴承通常工作前六个月左右清洁一次，但清洁后就必须换上合格的油脂。在实际使用过程中，也可按照高压电机运行时间、工作环境的状况、油脂的品种确定适当的清洁和换润滑脂周期[9]。

（2）出于安全运行的需要，定期维护工作一般都是在停机日期对高压电机进行全方位检测。组织专门的维修技术人员检测高压电机接地端是不是有闪络和打火的印迹，紧固螺钉有无松动，端套、地脚、轴承行业顶盖螺钉有无松动。检查各固定部分螺丝，包括地脚螺丝、端盖螺丝、轴承盖螺丝等，将松动的螺母拧紧。检查接线盒接线螺丝是否松动、烧伤[10-11]。

（3）绝缘材料的绝缘能力因干燥程度不同而存在差异，所以检查电机绕组的干燥程度非常重要。电机工作环境潮湿、工作间有腐蚀性气体等因素，都会破坏电绝缘。最常见的是绕组接地故障，即绝缘损坏，使带电部分与机壳等不应带电的金属部分相碰。缺乏预防措施则可能会出现电机无法使用、渗漏、地脚和机壳破坏等现象，不仅影响电机正常工作，还会危及人身安全[12]。另外还需要定期检测电子设备绝缘值和机壳接地状况，保证电子设备正常运行，保障人身安全。

（4）除了按上述几项内容，高压电机运行一年后要大修一次，对电机进行一次彻底、全面的检查、维护，增补电机缺少、磨损的元件，彻底消除电机内外的灰尘、污物，检查绝缘情况，清洗轴承并检查其磨损情况。发现问题，及时处理[13]。

（5）在高压电气设备调试过程中，首先，在检测耐压直流泄漏时，必须确保试验设备做到可靠接地，并制定出一个绝缘区域来隔离试验现场，禁止与调试工作无关的人员进入场所，以避免造成任何意外的危险事故。实验完成后，还需要对电缆的两级进行检测，确保没有放电现象，防止高压储能对他人造成身体伤害。其次，在直流电阻测量过程中，必须保证测量电极和电机电极之间连接的安全性和可靠性。只有这样才能有效地减小测量误差，从而确保电阻值能够满足三相平衡的要求[14]。

4 结束语

高压电机设备应用前景十分广阔。目前，我国工业市场高速发展，对电机设备的要求越来越高，即便我国在高压电机的技术层面已经做出了有效改进，但是还是很难满足市场与日俱增的需求。目前国内市场中高压电机的使用非常普遍，为整个电子行业提供了极大的便利。高压电机不仅降低了电缆敷设成本和电机生产成本，还降低了传输过程中的电耗，从而大大提高了资源利用率。在高压电机的实际使用中，由于其工作环境的特殊性，维修技术人员必须掌握相应的理论知识和故障分析技能，合理使用自动控制技术，并对故障进行调试和分析。准确掌握高压电机的工作状态，保证其安全平稳地运行。