1、我國(guó)絕緣材料及絕緣結(jié)構(gòu)的基準(zhǔn)體系

　　長(zhǎng)期以來(lái)，絕緣結(jié)構(gòu)的耐熱性評(píng)定與考核代表了國(guó)際電機(jī)安全認(rèn)證的最高水準(zhǔn)，具有100多年歷史的美國(guó)保險(xiǎn)商實(shí)驗(yàn)室絕緣結(jié)構(gòu)認(rèn)證就是很好的證明。

　　在國(guó)內(nèi)，除部分規(guī)模較大的電機(jī)生產(chǎn)企業(yè)外，大部分企業(yè)對(duì)絕緣材料未經(jīng)篩選及絕緣結(jié)構(gòu)未經(jīng)評(píng)定就用于生產(chǎn)，其產(chǎn)品安全性存在很大的隱患。目前為止，GB/T 17948體系未強(qiáng)制執(zhí)行，符合中國(guó)國(guó)情的電機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)認(rèn)證體系尚未建立，沒(méi)有經(jīng)過(guò)試驗(yàn)證明的、成熟的材料基準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)和絕緣結(jié)構(gòu)基準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)。這使得普通電機(jī)生產(chǎn)企業(yè)在設(shè)計(jì)絕緣結(jié)構(gòu)時(shí)，無(wú)法根據(jù)自身生產(chǎn)的需要，選擇具有合適的絕緣結(jié)構(gòu)進(jìn)行參考，無(wú)法遴選具有合適溫度指數(shù)和其他性能的絕緣材料。

　　近期，中國(guó)質(zhì)量認(rèn)證中心（CQC）通過(guò)了《電機(jī)用絕緣結(jié)構(gòu)性能認(rèn)證規(guī)則》。《認(rèn)證規(guī)則》對(duì)于三種不同類(lèi)型的絕緣結(jié)構(gòu)（已被運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明的絕緣結(jié)構(gòu)、按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定過(guò)的絕緣結(jié)構(gòu)、未被運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明且未按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定過(guò)的絕緣結(jié)構(gòu)）如何根據(jù)GB/T 17948體系及其他相關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行絕緣結(jié)構(gòu)評(píng)定，做出了詳細(xì)規(guī)定，使得國(guó)內(nèi)電機(jī)用絕緣結(jié)構(gòu)的性能認(rèn)證有章可循。

　　2、幾種高壓電機(jī)絕緣材料的應(yīng)用對(duì)比

　　2.1 浸漬漆

　　現(xiàn)有電機(jī)使用的浸漬漆為H級(jí)二苯醚浸漬漆。二苯醚體系浸漬漆中的苯乙烯是活性稀釋劑，不能完全參與反應(yīng)，不能達(dá)到真正的無(wú)溶劑化；苯乙烯的飽和蒸汽壓較高（853 Pa/25℃，25 598Pa/lO0～C），在VPI絕緣處理中，很難將真空度進(jìn)一步提高，影響浸漬效果；同時(shí)苯乙烯的沸點(diǎn)為145.2℃，而現(xiàn)有工藝浸漬漆的烘焙溫度一般高于這一溫度，這樣必然會(huì)導(dǎo)致苯乙烯較快的揮發(fā)，不利于人體健康和環(huán)境保護(hù)。國(guó)外電機(jī)使用的浸漬漆為H級(jí)無(wú)溶劑聚酯樹(shù)脂，聚酯樹(shù)脂完全無(wú)溶劑化，基本實(shí)現(xiàn)了零揮發(fā)，不會(huì)對(duì)人體和環(huán)境造成危害，可以提高VPI絕緣處理時(shí)的真空度和壓力。

　　2.2 匝間絕緣材料

　　國(guó)外電機(jī)轉(zhuǎn)子線(xiàn)圈匝間絕緣采用CEQUIN—X耐熱絕緣紙和水溶性清漆；國(guó)內(nèi)該廠(chǎng)現(xiàn)有電機(jī)采用的是二苯醚坯布。

　　國(guó)外電機(jī)轉(zhuǎn)子線(xiàn)圈匝間絕緣固化工藝簡(jiǎn)單，而且時(shí)間較國(guó)內(nèi)該廠(chǎng)大幅縮短，極大地節(jié)約了能源，降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)能力。

　　2.3 槽口絕緣材料

　　國(guó)外電機(jī)槽口絕緣采用的是CEQUIN—X非石棉紙，國(guó)內(nèi)采用的是聚芳酰胺纖維紙。

　　2.4 線(xiàn)圈的一體化

　　國(guó)外電機(jī)轉(zhuǎn)子線(xiàn)圈采用RTV有機(jī)硅橡膠注射。先使用上、下護(hù)框?qū)⒕€(xiàn)圈包裹起來(lái)，然后注射RTV硅樹(shù)脂膠，固化后可以形成結(jié)實(shí)、柔軟的硅橡膠保護(hù)層，有效地填充了空氣氣隙，使線(xiàn)圈成為1個(gè)整體，提高了線(xiàn)圈耐振性、耐潮濕性和耐化學(xué)物的能力。同時(shí)工藝操作簡(jiǎn)單、快捷，約2～3min便可制作完1個(gè)線(xiàn)圈。國(guó)內(nèi)該廠(chǎng)現(xiàn)有電機(jī)則使用熱膨脹材料作為一體化材料，需現(xiàn)場(chǎng)靠人工進(jìn)行剪裁并填允，不能保證線(xiàn)圈空隙的充分填充，同時(shí)也造成材料浪費(fèi)。

　　2.5 關(guān)于槽絕緣

　　國(guó)外電機(jī)定子線(xiàn)圈嵌線(xiàn)時(shí)沒(méi)有槽絕緣，而國(guó)內(nèi)該廠(chǎng)采用的是聚酰亞胺薄膜作為槽絕緣。在保證絕緣強(qiáng)度的情況下，沒(méi)有槽絕緣可以提高槽滿(mǎn)率，能產(chǎn)生以下效果：在線(xiàn)負(fù)荷不變的情況下，可以提高電機(jī)功率；在電機(jī)功率不變的情況下，可以降低發(fā)熱因數(shù)，減小銅耗，從而降低電機(jī)溫升。

　　2.6 線(xiàn)圈外包絕緣

　　在同樣絕緣厚度的情況下，國(guó)外電機(jī)線(xiàn)圈外包絕緣采用加厚云母帶2/3疊包1次或采用扣合絕緣，國(guó)內(nèi)該廠(chǎng)電機(jī)線(xiàn)圈則采用比較?。╰0.05mm）的聚酰亞胺薄膜半疊包3次。

　　3、高壓電機(jī)絕緣材料失效問(wèn)題及處理措施

　　3.1 導(dǎo)致高壓電機(jī)絕緣材料失效的主要原因

　　絕緣材料的使用壽命取決于其老化程度。絕緣材料的老化主要有電老化和熱老化，而變頻電機(jī)所承受的高頻方波電壓使電老化和熱老化速度加劇，造成絕緣的過(guò)早損壞。

　　3.1.1 電老化

　?。?）局部放電。局部放電是造成絕緣電老化、壽命縮短的主要原因。局放產(chǎn)生的電子離子不斷轟擊絕緣，對(duì)絕緣產(chǎn)生侵蝕，而變頻電機(jī)絕緣的局放問(wèn)題比工頻電機(jī)更嚴(yán)重。

　　（2）由于變頻電機(jī)繞組上加的是高頻電壓，隨著頻率的增大，線(xiàn)圈間、匝間及其對(duì)地的寄生電感、電容開(kāi)始起作用，造成匝間電壓分布不均勻，入口端承受電壓很高，且不按匝數(shù)均勻分布，使局部產(chǎn)生過(guò)電壓。

　?。?）電源和電機(jī)之間的連接電纜會(huì)產(chǎn)生波反射和折射，從而在電機(jī)入口端產(chǎn)生過(guò)電壓，這些高電壓往往呈尖峰形。由高電壓產(chǎn)生的高電場(chǎng)會(huì)導(dǎo)致絕緣內(nèi)部的氣隙及絕緣表面的局部放電加重。

　?。?）頻率的增大造成局部放電現(xiàn)象加重。局部放電的次數(shù)與電壓頻率成正比。頻率增大，放電次數(shù)增加，局放量變大，引起局放起始電壓降低，導(dǎo)致局放現(xiàn)象嚴(yán)重，絕緣損壞加快。

　　3.1.2 熱老化

　　高頻電流引起的集膚效應(yīng)可使轉(zhuǎn)子電阻增大，銅耗隨之增加，導(dǎo)致電機(jī)繞組發(fā)熱量增大，高頻電流也使鐵損增加，從而使絕緣的熱老化加劇。

　　3.2 建立電機(jī)絕緣材料壽命評(píng)估檢測(cè)機(jī)制

　　絕緣材料的壽命評(píng)估檢測(cè)可分為常規(guī)檢測(cè)和老化試驗(yàn)（電老化和熱老化）。

　　需要指出的是，局部放電的檢測(cè)應(yīng)在高頻方波脈沖電壓下進(jìn)行，但目前國(guó)內(nèi)此類(lèi)檢測(cè)儀器尚在研制之中，不過(guò)有些試樣可以在工頻下檢測(cè)代替，如絞線(xiàn)對(duì)試樣或扁導(dǎo)線(xiàn)的匝間絕緣試樣，因?yàn)楦哳l脈沖電壓對(duì)這些試樣局放的影響并不十分顯著。

　　目前，在高頻方波脈沖電壓下進(jìn)行的檢測(cè)項(xiàng)目主要有：

　　（1）擊穿試驗(yàn)，即電氣強(qiáng)度測(cè)試。這是一種破壞性試驗(yàn)，在一定的試驗(yàn)電壓、頻率、上升時(shí)間下測(cè)試試樣的電氣強(qiáng)度；

　?。?）耐重復(fù)脈沖電應(yīng)力老化試驗(yàn)。為了加速絕緣的老化過(guò)程，快速評(píng)價(jià)絕緣的壽命，通過(guò)模擬實(shí)際的使用條件，但比實(shí)際嚴(yán)酷得多的運(yùn)行參數(shù)給試樣施加高頻方波脈沖。主要是在較高的脈沖電壓幅值、較高的頻率、較快的脈沖上升時(shí)間等條件下，對(duì)試樣進(jìn)行耐重復(fù)脈沖電應(yīng)力老化試驗(yàn)。通過(guò)試樣的老化壽命來(lái)考核其耐重復(fù)脈沖電應(yīng)力性能；

　?。?）耐重復(fù)脈沖電應(yīng)力熱老化試驗(yàn)。在一定的溫度（90℃，120℃，155℃）下，給試樣施加一定脈沖電壓幅值、頻率、上升時(shí)間的高頻方波脈沖，對(duì)試樣進(jìn)行耐重復(fù)脈沖電應(yīng)力熱老化試驗(yàn)，通過(guò)樣品的熱老化壽命來(lái)考核其耐重復(fù)脈沖電應(yīng)力性能。

　　4、結(jié)束語(yǔ)

　　綜上所述，我們還要深入了解高壓電機(jī)絕緣材料的使用狀況及技術(shù)性能，使絕緣材料發(fā)揮最大的能效。同時(shí)，絕緣材料的研制、生產(chǎn)、應(yīng)用者都應(yīng)對(duì)比國(guó)外找差距，對(duì)比國(guó)內(nèi)找出路，把研發(fā)放首位。