交流電機的試驗方法

 交流電動機是電氣設備中數量最多的設備之一，在電廠中交流電動機的事故占的比例也是居多的，作為預防性試驗雖然不能預防所有的故障，（如機械性故障），但對其絕緣和鐵芯部分卻起到十分重要的作用。
    一、測量方法
    1.測量繞組的絕緣電阻和吸收比
    要求3kV以下的電動機可用1000V絕緣電阻測試儀，3kV及以上者使用2500V絕緣電阻測試儀。小修時定子繞組可與其所連接的電源一起測量，轉子繞組可與起動設備一起測量。測量方法基本上同發電機。
    2.繞組的直流電阻測量
    繞組的直流電阻測量方法同發電機，但不計引線電阻。
    3.定子繞組泄漏電流和直流耐壓試驗
    定子繞組泄漏電流和直流耐壓試驗主要是對500kW及以上的電動機進行的，測量方法同發電機。
    4.定、轉子交流耐壓
    定、轉子交流耐壓的測量方法與發電機相似，對低壓和100kW以下不重要的電動機，可用2500V絕緣電阻測試儀代替。
    5．定子鐵芯試驗
    定子鐵芯試驗是在全換繞組或修理鐵芯后進行，測量方法也和發電機相似。這僅僅是對3kV或500kW及以上電動機才做此試驗。
    6.空轉并測空載電流和損耗
    空轉并測空載電流和損耗是僅對電動機有懷疑時才測空載電流。
    二、實例說明
    1、實例1-1 測直流電阻——繞組導線斷股
    某廠一臺高壓廠用電動機，容量為700kW，3kV，2950r/min，定子繞組為雙星形接線。該電機為兩極電機，接線如圖1-1(a)所示。
    預試中測定子繞組直流電阻不合格（要求線間電阻相互差別不應超過1%）測試數據見表1-1。

圖1-1 測直流電阻
(a)定子繞組接線；(b)B1-0分支繞組串聯電路

 斷開中性點測各相電阻，測試數據見表1-2。

 從表1-2中可見△R₁＝5.7%，已超過要求的2%。斷定B相有問題。將B相并聯支路分開測試，可得R_B1＝0.366lΩ,  R_B2＝0.326Ω互差△R＝12.3%，,對每個支路分段測試（由8個線圈串聯）見圖1-1(b)，測得R₁～R₄＝0.164Ω；R₅～R₈＝0.2004Ω；R₇＝O.04086Ω，R₈＝0.08132Ω，從數據可見靠中性點的線圈比其他的大1倍，分析并繞的導線有斷股現象，經解體檢查說明判斷正確，后更換新線圈后試驗良好。
    2、實例1-2 測直流電阻——連線焊接不良
    某廠一臺廠用低壓電動機，155kW(＞100kW)，380V ,1480r/min單星形接線，具體的接線如圖1-2所示（中性點外引至端子板）。

圖1-2 電動機繞組接線圖
（共60個槽，每相20槽，每極每相5棒）

 由預試測定子繞組直流電阻值見表1-3。

 從表1-3中可見△R₁＝3.9%，不合格。說明A相不合格，對A相的支路逐段尋找，發現有一段連線和鼻端引出線的搭接處焊接不良，所包的絕緣已呈黑色，說明有局部過熱現象，重新處理并加固后，良好。
    3、實例1-3 交流耐壓試驗——發現絕緣薄弱點
    某電廠一臺給水泵電動機，Y900-2-4型，6kV，5500kW，雙星形接線。在二次大修做預試時，絕緣電阻為2500MΩ，但在做交流耐壓時，電壓加至8kV時，(按要求為1.5U_N＝9kV)，定子繞組泵側第3槽口上層線棒對鐵芯放電，絕緣被擊穿。經廠家局部處理后，再做耐壓；電壓加到9kV，在記時第52s（應為1min）時，定子繞組泵側第5槽口上層線棒對鐵芯又放電，絕緣被擊穿，廠家做第二次局部處理，在耐壓試驗電壓加到9kV，記時第58s時，在第3槽口的另一側上層線棒絕緣又被擊穿，廠家做第三次局部處理，終于耐壓9kV1min通過，合格。分析原因均系線棒制造不良，經過運行的振動等因素的考驗，暴露出局部缺陷，雖然經局部處理且耐壓合格，但對該電機應加強監視，例如對泄漏電流變化的分析。
    4、實例1-4 交流耐壓試驗絕緣監測
    某廠一臺電動機，型號為JSQ-1410-8，370kW，3kV。由于運行年久，絕緣老化，決定進行全換定子繞組，并采用環氧粉云母絕緣代替原來的瀝青云母絕緣，在整個線圈制作及下線過程中用交流耐壓試驗進行絕緣監測。
    (1)新線圈下線前交流耐壓值為2.75U_N＋4500＝12750V。在試驗過程中，共擊穿一個線圈，原因是有機械卡傷。
    (2)下線打槽楔后交流耐壓值為2.5U_N＋2500＝10000V。在試驗過程中，共擊穿一個線圈，原因是線圈出槽口處下線時受力卡傷。
    (3)并頭，連接絕緣后（分相）交流耐壓值為2.25U_N＋2000＝8750V。試驗合格。
    (4)全部線圈連接好后，整個定子繞組交流耐壓值為2U_N＋1000＝7000V。試驗合格。
    在每次交流耐壓前后，應測量絕緣電阻。
    使用儀器為電動機專用交流高壓試驗變壓器。
    5、實例1-5 測絕緣電阻吸收比
    某廠一臺電動機，型號為ATM500-2，500kW，3000V。由于空氣冷卻器銅管漏水，造成該電動機吸水氣而受潮，測絕緣電阻為0.5MΩ，（測量溫度為25℃），按《預規》要求額定電壓3000V及以上者投運前室溫下不應低于U_NMΩ，（包括電纜）由于其電纜進電動機的進線也在空冷器的地槽內，其電纜頭也同樣受潮。開始時，按現場條件采用碘鎢燈烘烤，結果電纜絕緣上升到500MΩ，但電動機的絕緣電阻仍很低，僅為3.5MΩ，決定送至熱風干燥室進行干燥，干燥時絕緣電阻是先下降，后上升直至穩定達1000MΩ吸收比為1.5。試驗合格。
    6、實例1-6 絕緣電阻低受潮——電動機端部改造
    本例作為一種極典型的例子，說明了絕緣電阻低造成的影響。某廠的一種廠用電動機，型號為JSQ850-6，絕緣較差極易受潮，停機后絕緣電阻下降速度快，表1-4中列出了統計數。

 如果電動機停運時間過長或遇雷雨天氣，絕緣又會受潮，待運8h，絕緣電阻就會降到6MΩ以下。
    分析原因，除了環境條件（濕度較大，相對濕度為80%以上），電動機繞組端部結構是主要原因，為此進行了改造。用黃絕緣代替黑絕緣，過橋線加固，絕緣滴漆處理，然后進行干燥，干燥過程的絕緣電阻變化如圖1-3所示。

圖1-3 干燥曲線
1一絕緣電阻變化曲線；2一溫度變化曲線

 經過改造后，此類情況已不發生，開機前的絕緣電阻達13MΩ以上。
    7、實例1-7 用空載試驗分析交流異步電動機的異常
    某電力公司一臺俄制交流異步電動機，型號為BA02、450LA-6Y2，250kW，6kV，星形接法，額定電流30.4A。
    該電動機在1999年發生跳閘事故，解體發現電動機鐵芯整體松脫，繞組端部撞擊端蓋而造成繞組接地，經修理后進行了交接試驗，除空載試驗數據外，其他正常。修理后試驗數據見表1-5。

 一般，異步電動機在額定電壓下的空載電流約為額定電流的20%～50%，空載損耗功率為額定的3%～8%，同規格電動機空載電流波動幅度一般為5%～15%。而此電動機的空載電流為額定的20.1/30.4＝66%，空載損耗為額定的6850/250000＝2.7%，可見其空載電流大而空載損耗正常。
    為了判斷是電路（銅損）還是磁路（鐵損）問題，測定子繞組直流電阻未發現異常，測試數據見表1-6。
    故初步判定是磁路問題，但解體未見異常。經查找修理單位，是試驗人員看錯了電流表倍率所致，試驗電流應除以2才是實際值，這樣比例就變為33%，在合格范圍內。