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耐电试验-预测电压应力下的绝缘结构表现及最佳设计

时间:2023-06-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:为预测额定电压为1000V或更高电压等级的定子绕组绝缘结构在电压应力下的表现,并确定有关电压应力的最佳绝缘结构设计,人们开发了电压耐久试验。电压耐受试验使用的50/60Hz交流电压通常仅施加在定子绕组绝缘结构上,因为通常仅是定子绕组绝缘可能会在电场强度下逐渐老化。对于额定电压1000V或更高的定子绕组来说,大多数电压耐久试验属于定子线圈制造厂专属的试验方法。

耐电试验-预测电压应力下的绝缘结构表现及最佳设计

因为电气绝缘的主要作用是防止处于不同电位的导体之间发生短路,所以需要测定绝缘耐电压能力的手段就不足为怪。基本上,每个绝缘材料都有一个短时击穿强度,即施加在绝缘材料上的电压快速上升,电压升至某一点时发生绝缘击穿。击穿强度用击穿电压除以绝缘厚度表示,每个绝缘材料都有各自的击穿强度特性。在大气压下,气体的击穿强度通常大约是3kV/mm,而大多数均质固体绝缘材料的固有击穿强度在200kV/mm左右。人们已开发出精心设计的测量短时(电压施加时间少于几分钟)绝缘击穿强度的方法,其中一些方法将在第2.8节讨论。

实际应用的旋转电机绝缘结构,任何部位都不会承受接近固态绝缘短时击穿强度的电应力。事实上,高压定子绕组平均电场强度的设计值通常小于有效值3kV/mm(虽然当代有些设计超过此水平[1])。这个场强要比现代环氧云母绝缘结构的固有击穿场强小100倍。设计上采用低得多的电场强度水平是基于一个事实,即高场强下绝缘会快速老化,部分原因是绝缘内部存在很多小气泡(见第1.4.4节),局部放电活动不可避免。因此,仅知道绝缘短时击穿强度还不能设计出长寿命的绝缘结构。

为预测额定电压为1000V或更高电压等级的定子绕组绝缘结构在电压应力下的表现,并确定有关电压应力的最佳绝缘结构设计,人们开发了电压耐久试验。在电压耐久试验中,对绝缘结构施加高于运行时的电压,测量至故障前的时间。有时,还使绝缘结构同时承受高温。电压耐久试验的电压幅值通常比短时击穿电压低一个数量级。对于旋转电机来说,电压耐久试验通常仅用于绝缘结构,而不用于绝缘材料。虽然有一些电压耐久试验方法已标准化,但这些标准的数量和普及度远不如热耐受试验。电压耐受试验使用的50/60Hz交流电压通常仅施加在定子绕组绝缘结构上,因为通常仅是定子绕组绝缘可能会在电场强度下逐渐老化。然而,正如第1.5.1、2.4.3和8.10节中所讨论的那样,如果电机绕组由电压源PWM(脉冲宽度调制)驱动装置馈电,电压脉冲有时也会使定、转子绕组绝缘老化。而且,来自静态励磁系统的电压脉冲会劣化同步电机转子绕组(见第9.5和10.6节)。(www.xing528.com)

对于额定电压1000V或更高的定子绕组来说,大多数电压耐久试验属于定子线圈制造厂专属的试验方法。下面先对这些试验方法进行讨论,然后介绍IEEE和IEC的试验方法。

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