旋轉(zhuǎn)電機(jī)繞組絕緣其他直流測試

1、GB/T 20833.4 XXXX/ IEC 60034-27-4:2018AA附錄A（資料性附錄）其他直流測試A.1概述本標(biāo)準(zhǔn)所述的絕緣電阻測試和極化指數(shù)計(jì)算， 在實(shí)際操作中通過直流電壓和直流電流來了解繞組狀態(tài)并非唯一的方法。除了測定絕緣電阻和極化指數(shù)以外，新式的絕緣測試儀提供了其他方法。本附錄總結(jié)了目前評估旋轉(zhuǎn)電機(jī)繞組狀態(tài)更好的方法， 包括改變測試時(shí)間、 直流測試電壓和環(huán)境條件等。A.2介電吸收比（ DAR）極化指數(shù)（ PI ）一般定義為 10 min 時(shí)的絕緣電阻（ Ri10 ）和 1 min時(shí)的絕緣電阻（ Ri1 ）之比。在老舊的絕緣結(jié)構(gòu)（如 : 瀝青 - 云母），極化電流衰減至接近于

2、 0需要 10 min 甚至更長的時(shí)間。然而在散繞組低壓電機(jī)和勵磁繞組中，極化電流可能在1分鐘內(nèi)就衰減至接近于0。因此一些測試者會計(jì)算與傳統(tǒng)極化指數(shù)PI不同的派生極化指數(shù)。派生極化指數(shù)包括但不限于公式（A.1）的計(jì)算方法。DAR = Ri1 / Ri30 . ( A.1)式中：DAR介電吸收比；Ri1 施加電壓 60 s 時(shí)的絕緣電阻讀數(shù)；Ri30 施加電壓 30 s 時(shí)的絕緣電阻讀數(shù)。圖 A.1舉例說明了散繞定子繞組在施加電壓后的1分鐘內(nèi)測得的絕緣電阻值，Ril 為4 083 M ， Ri30為3 745 M ，得到的DAR為 1.09 。一些絕緣電阻測試儀具有自動測試設(shè)置來執(zhí)行DAR測量。

3、與傳統(tǒng)方法的區(qū)別在于其施加直流電壓的時(shí)間較短，因此繞組接地的時(shí)間也較短（見6.6 ）。由于使用不含云母的絕緣結(jié)構(gòu)， 極化電流會在 1分鐘內(nèi)降至 0，因此選用更短時(shí)刻的絕緣電阻來計(jì)算，可以大大縮短測試時(shí)間，同時(shí)幾乎不損失繞組受污染或受潮程度的信息。測試Ri30 時(shí)，測試對象應(yīng)在1 s 內(nèi)升至試驗(yàn)電壓。使用這些派生極化指數(shù)的局限性有：記錄Ri 值的時(shí)間間隔沒有標(biāo)準(zhǔn)，不同機(jī)構(gòu)采用不同的比值（見3.3 ）；不同于傳統(tǒng)的極化指數(shù)，派生極化指數(shù)沒有一致的判斷標(biāo)準(zhǔn)。12GB/T 20833.4 XXXX/ IEC 60034-27-4:2018圖 A.1 電流和絕緣電阻的測試， DAR 的計(jì)算結(jié)果為 1.0

4、9 A.3 監(jiān)測充電電流和放電電流如 B.4 所述，極化電流主要取決于絕緣內(nèi)部的界面極化，兩者都與溫度相關(guān)。當(dāng)外加直流電壓被移除后，使用合適的放電回路，放電電流可作為時(shí)間的函數(shù)被記錄。放電電流分為兩部分：電容放電電流（幾乎瞬間衰減，取決于放電電阻）和極化放電電流（從高的初始值衰減至接近于 0，與初始充電電流相似但極性相反）。通常情況下， 表面泄露電流和電導(dǎo)電流不會影響放電電流。圖 A.2 所示為 50 MVA水輪發(fā)電機(jī)三相繞組的充放電電流（a為線性坐標(biāo)系，b為對數(shù)坐標(biāo)系）。充放電電流的分離使得更容易觀察到泄露電流的量級變化。13GB/T 20833.4 XXXX/ IEC 60034-27-4

5、:2018a） 線性坐標(biāo)系b）對數(shù)坐標(biāo)系放電時(shí)間重置為0，放電電流視為正值。圖 A.250 MVA 水輪發(fā)電機(jī)的三相繞組上施加2.5 kV階躍電壓后的充電電流和放電電流放電電流由退極化電流產(chǎn)生， 充放電電流差別非常大可能表示內(nèi)部絕緣問題， 例如：內(nèi)部絕緣固化不完全、熱老化、機(jī)械損傷或絕緣壁內(nèi)部水分子極化。假如極化電流I P與極性相反的放電電流相同，那么式B.5 中的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)就可以由試驗(yàn)來測得，并構(gòu)建圖 1所示的等效模型。14GB/T 20833.4 XXXX/ IEC 60034-27-4:2018A.4高壓直流測試概述絕緣電阻的測試一般是對繞組施加恒定電壓（遠(yuǎn)低于運(yùn)行時(shí)電壓的峰值）來進(jìn)行。

6、然而有些絕緣測試儀器是通過將直流電壓增加到大于運(yùn)行的峰值電壓來測試電流。有三種高直流電壓測試技術(shù)：等時(shí)電壓、階梯電壓、斜坡電壓測試，這些測試可參見IEEE 95:2002 。應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：直流電壓移除后，繞組接地時(shí)間應(yīng)足夠長；直流電壓會使端部防暈層發(fā)生短路，導(dǎo)致絕緣結(jié)構(gòu)內(nèi)電場增強(qiáng)，可能產(chǎn)生不可逆的影響；在條件未知的情況下對定子繞組進(jìn)行高壓直流測試會有閃絡(luò)或絕緣擊穿的風(fēng)險(xiǎn)。等時(shí)階梯升壓測試本方法將施加直流電壓按一定的時(shí)間間隔使電壓上升相同的步長。每個時(shí)間間隔末尾記錄電流讀數(shù)，然后對電流與電壓作圖。測試中和測試后，如果發(fā)現(xiàn)曲線突然上升，或者電導(dǎo)電流對電壓有其他變化，則表明絕緣可能存在缺陷。電介質(zhì)

7、的極化會影響電流測試，并掩蓋電導(dǎo)電流的重要變化。為了使該影響降到最低，每一個階段的測試電壓都應(yīng)保持足夠長的時(shí)間使得極化電流衰減至可忽略的值。對老舊的瀝青- 云母和蟲膠云母層繞組，時(shí)間間隔至少為 1 min ；一般試驗(yàn)人員會采用 6 min 的間隔。對新的環(huán)氧 - 云母絕緣結(jié)構(gòu)，間隔一般為 1 min 。分時(shí)階躍升壓測試每一個階段的測試電壓都保持足夠長的時(shí)間使極化電流衰減至可忽略的值，這一點(diǎn)在實(shí)踐中經(jīng)常難以實(shí)現(xiàn)。 為了避免衰減不完全的極化電流造成測試誤差，同時(shí)也為了縮短得到電流與電壓曲線所需的時(shí)間，開發(fā)出一種比較復(fù)雜的電壓- 時(shí)間程序。該程序的基本思路是按照極化電流的衰減時(shí)間逐步調(diào)整電壓，使測試

8、電流中的極化部分呈線性，如與施加電壓成正比。根據(jù)預(yù)先確定好的測試程序，電導(dǎo)電流的相對變化就更容易識別。盡管調(diào)壓測試的操作難度比等時(shí)階梯升壓測試大，但確實(shí)能縮短試驗(yàn)時(shí)間并更精確地估算電導(dǎo)電流。階躍電壓的保持時(shí)間是可變的，并且由絕緣的特性決定。斜坡升壓階躍測試斜坡升壓測試法也可以看做一種階躍電壓測試，只不過電壓階躍和間隔非常小，接近于零， 形成電壓斜坡。 可以用一種直流電壓測試程序使電壓以指定的速度自動上升或下降。記錄絕緣電流與對應(yīng)的施加電壓， 就可以對電流進(jìn)行連續(xù)的觀察和分析。 用斜坡升壓代替不連續(xù)的階梯升壓， 可使幾何電容和極化電流呈線性，可以很容易地觀察到電流的變化。斜坡升壓測試與傳統(tǒng)的階梯升壓測試法相比，最大的優(yōu)點(diǎn)是它能對即將發(fā)生的故障進(jìn)行更好的控制并發(fā)出預(yù)警，以避免絕緣損壞；消除了時(shí)間、電壓和電流參數(shù)的人為因素，使測試結(jié)果的重復(fù)性更好。電壓的升壓速率一般為1 kV/min 或 2 kV/min 。濕態(tài)絕緣電阻測試對可能受到嚴(yán)重污染的定子繞組，通常需要通過潤濕絕緣表面并隨后測量絕緣電阻和極化指數(shù)來檢查絕緣結(jié)構(gòu)是否密封，以防止絕緣表面受潮而被污染（參見NEMA MG1:2009）。可使用以下三種方法：將含有無離子潤濕劑的水溶液制成噴霧，對干燥潔凈的絕緣結(jié)構(gòu)局部潤濕，在此期間測試絕緣電阻；將含有無離子潤濕劑的水溶液制成噴霧，對干燥潔凈的絕緣結(jié)構(gòu)的繞組全部潤濕，然后測試絕