电机定子绕组绝缘故障查找

摘要：电机的绝缘电阻是电机最重要基本，也是最重要的电气参数之一。判断电机绝缘性能好坏，最重要的一个手段就是检测绝缘电阻值，如要进一步分析绝缘介质的电气性能，则需再做介质损耗及直流耐压试验，本文主要介绍电机定子绕组绝缘层电气性能缺陷及缺陷部位的查找过程，包括仪器接线.数据分析.结论判断。

关键词：电机.绝缘电阻.检测.泄漏电流.分析

中图分类号：TM3文献标识码： A

引言：

电机在运行过程中，会产生振动.发热.噪音.等物理现象。时刻受到电磁力.离心力.机械扭力.等力矩作用。因此它的绝大部分部件都会逐渐老化，或疲劳损伤.直至损坏。尤其是定子线圈的绝缘介质层。其老化速度和对电机的危害程度，都是威胁电机运行安全的首要因素。电机的电气预防性试验是检查电机绝缘性能必要技术手段。通过试验可以及时掌握电机的绝缘性能现状，发现缺陷，进行技术分析，进行相应的修复或维护，以免造成重大的电气事故，保证电气设备的安全。

2、现以某厂一台电动机定子绕组绝缘故障查找为例进行分析。电动机型号为TK400-20/2150、 额定电压：10000V、 容量为400kW、绝缘等级为B级。DL/T596-1996《电力设备预防性试验规程》中规定：3kV及以上的电动机使用2500V兆欧表，该电动机的绝缘电阻测试需用高压数字兆欧表的2500V档位测量。

3、故障范围查找

3.1测量方法

定子绕组绝缘包括对地绝缘和相间绝缘。测量定子绕组绝缘电阻分为三步：1)测量定子绕组单相对另外两相及机壳的绝缘电阻；2)测量任意两相之间的相间绝缘电阻；3)测量单相对机壳的绝缘电阻。试验过程中，1)把2)和3)均包括在内。如1)测量出来的数据正常，则不需进行2)、3)项。

3.2、接线示意图如图1，接线方式及测量数据见表1

图1接线示意图

表1接线方式及测量数据

类别 序号 相别 接线方式 绝缘电阻（MΩ）

1、单相对另外两相及机壳的绝缘电阻 ① U对V￡W及机壳 兆欧表L端接U1，U2悬空，V1（或V2）与机壳连接，W1(或W2)与机壳连接，机壳与接地扁铁连接，兆欧表E端与机壳（或接地扁铁）连接 1350

② V对U￡W及机壳 兆欧表L端接V1，V2悬空，U1（或U2）与机壳连接，W1(或W2)与机壳连接，机壳与接地扁铁连接，兆欧表E端与机壳（或接地扁铁）连接 4.3

③ W对V￡U及机壳 兆欧表L端接W1，W2悬空，V1（或V2）与机壳连接，U1(或U2)与机壳连接，机壳与接地扁铁连接，兆欧表E端与机壳（或接地扁铁）连接 3.8

2、任意两相之间的相间绝缘电阻 ④ U对V 兆欧表L端接U1，U2悬空，V1（或V2）与接地扁铁连接，W1和W2悬空，机壳不与接地扁铁连接，兆欧表E端与接地扁铁连接 1260

⑤ V对W 兆欧表L端接V1，V2悬空，U1（或U2）与接地扁铁连接，W1和W2悬空，兆欧表E端与接地扁铁连接，机壳不与接地扁铁连接 22

⑥ W对U 兆欧表L端接W1，W2悬空，V1（或V2）与接地扁铁连接，U1和U2悬空，兆欧表E端与接地扁铁连接，机壳不与接地扁铁连接 358

3、单相对机壳的绝缘电阻 ⑦ U对机壳 兆欧表L端接U1，U2悬空，V1和V2悬空，W1和W2悬空，机壳与接地扁铁连接，兆欧表E端与机壳（或接地扁铁）连接。 780

⑧ V对机壳 兆欧表L端接V1，V2悬空，U1和U2悬空，W1和W2悬空，机壳与接地扁铁连接，兆欧表E端与机壳（或接地扁铁）连接。 26.8

⑨ W对机壳 兆欧表L端接W1，W2悬空，V1和V2悬空，U1和U2悬空，机壳与接地扁铁连接，兆欧表E端与机壳（或接地扁铁）连接。 1140

测试时定子绕组温度： t = 10℃

3.3、数据分析及故障判断

3.3.1、DL/T596-1996《电力设备预防性试验规程》中要求：额定电压3000V及以上者，交流耐压前，定子绕组在接近运行温度时的绝缘电阻不应低于UnMΩ（取Un的千伏数，下同）；投运前室温下（包括电缆）不应低于UnMΩ。运行温度按40℃进行计算，按公式计算Rt=Rc/10 α（t-t1）

式中：RC—换算至75℃或40℃时的绝缘电阻, MΩ

Rt—试验温度t时的绝缘电阻, MΩ

t—试验时温度，℃

t1—换算温度值（75、40℃或其他温度），℃

α—温度系数，℃-1（B级绝缘为0.03）

则计算结果为Rt≥79.43 MΩ时为合格。

3.3.2、从测量方法中已知序号中的9项测量数据有一定的联系，其中①包含了④⑥⑦、②包含了④⑤⑧、③包含了⑤⑥⑨。

3.3.3、从绝缘构成的角度来看，相对机壳的绝缘电阻及该相与另两相间的绝缘电阻大于等于该相对另外两相及机壳的绝缘电阻。①合格，也就是说④、⑥、⑦均合格，与实测中④、⑥、⑦的数据吻合；②不合格，有可能④、⑤、⑧中的一个或几个不合格，实测数据中⑤、⑧均不合格；③不合格，有可能⑤、⑥、⑨中的一个或几个不合格，实测数据中的⑤不合格。

3.3.4、综上所述，不合格的有⑤ V对W相间绝缘电阻，⑧ V对机壳绝缘电阻不合格。即故障存在于V相对机壳、V相与W相间。

4、故障点确定

4.1、之前的绝缘电阻测试判定不合格的为⑤ V对W相间绝缘电阻，⑧ V对机壳绝缘电阻不合格。此时的结论为V相整个绕组对机壳绝缘电阻、V相整个绕和W相整个绕组间绝缘电阻不合格。尚不能对具体的哪一个或几个故障点进行确定。

4.2、电机经过烘干处理后绝缘电阻与表1所测数据相差甚微，排除整体受潮的因素，进行局部缺陷查找。

4.3、局部缺陷（即故障点）查找采用直流耐压及泄漏电流的方法。通过测量泄漏电流能有效地检出电机主绝缘受潮和局部缺陷。直流耐压及泄漏电流与绝缘电阻测试相比，试验电压更高，利于故障点的查找。

4.4、先按表1中的序号⑧对V相与外壳之间进行直流耐压及泄漏电流测试。高压输出接V相，U相和W相均悬空，机壳与接地扁铁连接，升压试验找出放电部位；

4.5、再按表1中的序号⑤对V相和W相之间施加直流耐压及泄漏电流测试。V（或W）相接接地扁铁，机壳与接地扁铁不连接，高压输出接W（或V）相，升压试验找出放电部位。

4.6、故障点查找时建议在夜间或暗房内进行，直流耐压试验时有充足的观察人员进行现场观察，发现放电部位后及时通知试验人员停止试验，并作出记号。

5、注意事项

5.1、试验前应拆除被试设备电源及一切对外连线，并将被试物短接后接地放电1min，电容量较大的应至少放电2min，以免触电。

5.2、正确选用兆欧表额定电压。兆欧表的额定电压是根据电机等级选取的，兆欧表电压过高会使设备绝缘击穿，造成不必要的损坏。

5.3、试验完毕或重复进行试验时，必须将被试物短接后对充分放电，以保证测试数据的准确性。否则由于放电不充分，会使介质极化和积累电荷不能完全恢复，而且相同绝缘内部的剩余束缚电荷将影响测量结果。

5.4、定子绕组的绝缘电阻值与绕组温度有很大关系，温度升高时绝缘电阻下降很快，一般温度每上升10℃，绝缘电阻就下降一半。

5.5、做相间绝缘电阻时，涉及到机壳不接接地扁铁，某一相线与接地扁铁连接是考虑到仪器接地及人身安全。在现场试验时分两种情况：⑴电机机壳与系统接地网的连接部分能拆开的应拆开再做该项试验，⑵不能拆开的则需取另一接地网进行试验，试验前应测试所取的接地网与机壳间的绝缘电阻值，绝缘电阻值应在2500 MΩ及以上。

5.6、按高压试验做好安全措施，高压引线对地保持一定的安全距离，试验时应派人在电机两端加强安全监护。

5.7、第4.5条中，如果电机机壳与接地之间无条件断开，意味着机壳与接地扁铁已经连接，则应将V相接接地扁铁，高压输出接W相，升压试验找出放电部位。因为4.4条中V相对机壳已有放电部位，如果高压输出接V相，则V相对机壳先放电，可能无法找出V相与W相之间的放电部位。

6、测试方法的分析

6.1、表1是的1单相对另外两相及机壳的绝缘电阻测试结果出来后，可以将其分成两类。

6.1.1、一类可以直接判断的，如表3故障相判断表

表3故障相直接判断表

① ② ③ 判 定

合格 合格 不合格 ⑨不合格

合格 不合格 合格 ⑧不合格

不合格 合格 合格 ⑦不合格

6.1.2、另一类需继续测量才能判断的，如表4故障相继续测量判断表

表4故障相继续测量判断表

① ② ③ 需测量

合格 不合格 不合格 ⑤⑧⑨

不合格 合格 不合格 ⑥⑦⑨

不合格 不合格 合格 ④⑦⑧

不合格 不合格 不合格 ④⑤⑥⑦⑧⑨

7、结束

电机定子绕组绝缘故障在现场试验时碰到的较多，在现场进行绝缘故障的分解判断，进行故障及故障点的查找，能正确找出绝缘的真正薄弱点，防止事故扩大，保障电机的安全运行。

参考文献

[1]陈化钢 电力设备预防性试验方法及诊断技术 中国科学技术出版社

[2]金海平 电力设备预防性试验技术从书第一分册 旋转电机 中国电力出版社