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增安型電動機(jī)絕緣系統(tǒng)防爆措施探討

文檔作者：王達(dá)昱文檔來源： 1．華北電力大學(xué) 2．河南省電氣防爆安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年12月08日
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(ca氣防爆> 2010，1 增安型電動機(jī)絕緣系統(tǒng)防爆措施探討
增安型電動機(jī)絕緣系統(tǒng)防爆措施探討
王達(dá)昱
(1．華北電力大學(xué)，北京102206；2．河南省電氣防爆安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南南陽473008)
[關(guān)鍵詞]增安型電動機(jī)；絕緣系統(tǒng)；試驗(yàn)要求；防爆措施
[摘要]闡述了高低壓增安型異步電動機(jī)及高壓增安型無刷勵(lì)磁同步電動機(jī)設(shè)計(jì)與制
造對絕緣系統(tǒng)的要求，并介紹了它們須承受的防爆檢查和試驗(yàn)項(xiàng)目，通過這些措施來確保增安
型電機(jī)的防爆安全性能。
[中圖分類號]TM357 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A [文章編號]1004—9118(2ol0)01—0001—04
Approach on Explosion—-proof Precautions for Insulation System of Increased —-safety Motor
WANG Da—yu ·。
(1．North China Electric Power University， ，lg 1022o6；
2．Henan I6y laboratory ofElectric&amp;amp;Explosion Protection Safety，Henan Nanyang 473008)
Key words：increased—-safety motor；insulation system；test requirement；explosion—-proofprecaut·-
ions
Abstract：It expounds the requirements of design and manufacture for HV &amp;amp; LV increased safe in—
duetion mo tor and hi gh voltage increased safe brushless excitation synchronous mo tor，especially 8onle
me．．a(chǎn)s~ should be taken，to en$ure the explosion protection performance．And these motors should be
withstood the inspection and testing according to related standards．
O 引言
增安型電動機(jī)是在正常運(yùn)行條件下不會產(chǎn)生
電弧、火花或危險(xiǎn)高溫的電機(jī)結(jié)構(gòu)上，再采取一些
機(jī)械、電氣和熱的保護(hù)措施，使之進(jìn)一步避免在正
常或認(rèn)可的過載條件下出現(xiàn)電弧、火花或高溫的
危險(xiǎn)，從而確保其防爆安全性的一類防爆電動機(jī)。
從其定義來看，絕緣系統(tǒng)對增安型電動機(jī)安全可
靠運(yùn)行的重要性不言而喻。但在實(shí)踐中，據(jù)統(tǒng)計(jì)，
生產(chǎn)中使用的電動機(jī)，在運(yùn)行中的故障屬絕緣損
壞的電氣故障約占75％，機(jī)械及其他故障約占
25％。因此，對增安型電動機(jī)絕緣系統(tǒng)采取適當(dāng)
且經(jīng)濟(jì)的防爆措施，以保證其防爆安全運(yùn)行，是十
分必要的。我們就以下幾類增安型電動機(jī)絕緣系
統(tǒng)的防爆措施分別進(jìn)行探討。
1 低壓增安型異步電動機(jī)
1．1 設(shè)計(jì)與制造要求
1．1．1 繞組
增安型電機(jī)絕緣繞組無論在機(jī)械強(qiáng)度上還是
在電氣強(qiáng)度上都應(yīng)該比普通繞組具有更高的要
求。例如，必須采用符合防爆標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的至少包
覆兩層絕緣的導(dǎo)線，而且導(dǎo)線公稱直徑不得小于
0．25 mill。在絕緣工藝中采取措施加強(qiáng)保護(hù)，以
提高電機(jī)繞組匝間絕緣的耐壓能力。并且繞組的
對地及相間絕緣必須有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和介電強(qiáng)
度，同時(shí)還要保證繞組的防潮和防腐性能。
對于絕緣繞組，假若溫度長時(shí)間超過穩(wěn)定工
作溫度的話，每超過8℃ 10℃它的壽命就減少
一半，因此在正常運(yùn)行時(shí)絕緣繞組的允許溫升一
般比普通電機(jī)降低10℃，其目的是為了延長繞組
的壽命，以提高其安全程度。通常情況下應(yīng)該配
置溫度保護(hù)裝置，防止繞組在正常運(yùn)行過程中或
規(guī)定的故障狀態(tài)下產(chǎn)生的溫升超過規(guī)定的極限溫
度。
1．1．2 浸漬
[收稿日期】20o9—11—12
[作者簡介】王達(dá)昱，男，1969年出生，華北電力大學(xué)在讀工程碩士，高級工程師，主要從事防爆電氣設(shè)備檢驗(yàn)、科研、監(jiān)理工作。
2 增安型電動機(jī)絕緣系統(tǒng)防爆措施探討 《電氣防爆》2010，1
繞組應(yīng)該在緊固和包繞之后進(jìn)行干燥，然后
用適當(dāng)?shù)慕n劑采用真空浸漬法進(jìn)行處理。浸漬
應(yīng)該按照浸漬劑制造廠規(guī)定的方法進(jìn)行，盡可能
地把導(dǎo)線之間的空隙全部填滿，并使導(dǎo)線之間粘
接牢固。如果采用含有溶劑的浸漬劑時(shí)，浸漬和
干燥處理應(yīng)至少進(jìn)行兩次，使浸漬劑中的溶劑揮
發(fā)殆盡。
1．1．3 固體絕緣材料
固體絕緣材料，例如接線板、絕緣套管等，應(yīng)
采用吸濕性小、耐電弧性能好、不燃或難燃的材
料；而且要保證在高于電機(jī)額定運(yùn)行時(shí)的最高溫
度至少20℃，最低為8O℃的條件下仍具有良好
的機(jī)械性能。
電氣間隙和爬電距離是提高增安型電氣設(shè)備
電氣性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)。其不僅與工作電壓有
關(guān)，而且還與絕緣材料的耐起痕指數(shù)等級、表面污
染程度有關(guān)。不同電壓等級和不同絕緣材料等級
的電氣間隙和爬電距離，須符合表l的相應(yīng)規(guī)定
值。必要時(shí)，可在絕緣零件上設(shè)置凸筋或凹槽，以
增加電氣間隙和爬電距離。絕緣部件上有效的凸
筋或凹槽須符合：
凸筋的高度至少為2．5 I／Lrn，厚度應(yīng)與絕緣件
機(jī)械強(qiáng)度相適應(yīng)，至少為1·砌。
凹槽的深度與寬度都不小于2．5 1-nrn。
由模壓塑料或?qū)訅翰牧现瞥傻慕^緣件，如絕
緣表面有損傷或脫落時(shí)，須用相比漏電起痕指數(shù)
與絕緣件本身至少同級的絕緣漆涂覆或更換新的
絕緣件。
1．2 須承受的防爆安全檢查或試驗(yàn)
1．2．1 電氣間隙和爬電距離檢查
以常用電動機(jī)電壓等級舉例，其電氣間隙和
爬電距離，不得低于表1的相應(yīng)數(shù)值。
表1 電氣間隙和爬電距離
最小爬電距離／nan
工作電壓，v 材料級別 最小電氣
間隙／mm
I Ⅱ Ilia
220 5 6．3 8 5
380 8 1O l2．5 6
3 o()0 40 45 50 36
6000 80 90 100 60
lO O0o 125 140 16o lo0
1．2．2 定子繞組對機(jī)殼絕緣電阻的測定
定子繞組的絕緣電阻在熱狀態(tài)時(shí)或溫升試驗(yàn)
后，應(yīng)不低于0．38 MO。
1．2．3 耐電壓試驗(yàn)
定子繞組應(yīng)能承受歷時(shí)1 min的耐電壓試驗(yàn)
而不發(fā)生擊穿。對于低壓380 V電機(jī)，試驗(yàn)電壓
的頻率為50}王z，并盡可能為正弦波，電壓的有效
值為1 940 V。對傳送帶上大批連續(xù)生產(chǎn)的電動
機(jī)進(jìn)行檢查試驗(yàn)時(shí)，允許將試驗(yàn)時(shí)間縮短至1 s，
而電壓的有效值為2 340 V。
1．2．4 匝間絕緣試驗(yàn)
定子繞組應(yīng)能承受匝間沖擊耐電壓試驗(yàn)而不
擊穿，其沖擊試驗(yàn)電壓波前時(shí)間為0．5 gs。沖擊
電壓峰值，對于YA系列(機(jī)座號80—280)機(jī)座號
80 100為2 900 V；對機(jī)座號112～280為3 100
v。應(yīng)特別注意的是，不同系列產(chǎn)品其試驗(yàn)要求
并不一樣，例如：
YASO系列(機(jī)座號56 90)，其試驗(yàn)沖擊電
壓峰值為2 400 V；
YA系列(機(jī)座號315 355)，其試驗(yàn)沖擊電壓
峰值按JB／T 9615．2的規(guī)定提高10％，試驗(yàn)方法按
JB／T 9615．1的規(guī)定進(jìn)行。
1．2．5 溫升試驗(yàn)
試驗(yàn)的環(huán)境條件(標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件，下同)為：海
拔不超過1 000 m，環(huán)境空氣最高溫度隨季節(jié)變化
但不超過40℃ 。
電機(jī)如采用B級絕緣，定子繞組的溫升限值
(電阻法)對單層繞組應(yīng)不超過8O K，對雙層繞組
應(yīng)不超過70 K。如試驗(yàn)的環(huán)境條件與標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境
條件不同，溫升限值按GB 755的規(guī)定修正。
電機(jī)如采用F級絕緣，定子繞組的溫升限值
(電阻法)應(yīng)不超過90 K。如試驗(yàn)的環(huán)境條件與
標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件不同，溫升限值按GB 755的規(guī)定修
正。
1．2．6 絕緣繞組極限溫度測定
電機(jī)在啟動、額定運(yùn)行或規(guī)定的過載(如在
t 時(shí)間結(jié)束)時(shí)，其定子繞組的極限溫度應(yīng)不超
過表2規(guī)定的最高表面溫度，同時(shí)還應(yīng)不超過表
3規(guī)定的極限溫度。
表2 I1類電氣設(shè)備的最高表面溫度分組
溫度組別 最高表面溫度，qC
T1 450
1’2 3oo
13 20o
T4 135
T5 10o
T6 85
《電氣防爆> 2010，1 增安型電動機(jī)絕緣系統(tǒng)防爆措施探討 3
1．2．7 接線端子絕緣材料的耐熱和拉力試驗(yàn)
與外部電纜連接的接線端子和接線板應(yīng)該一
起進(jìn)行耐熱試驗(yàn)。當(dāng)電機(jī)的最高工作溫度不高于
75℃時(shí)，則接線端子和接線板應(yīng)放置在相對濕度
為(9o-I-5)％、溫度比最高工作溫度高(2o zl：2)K，
但應(yīng)在最低為80 a(=的環(huán)境中，連續(xù)保持四周；如
果最高工作溫度高于75℃，則接線端子和接線板
應(yīng)放置在相對濕度為(90±5)％ 、溫度為(95±
2)cI=的環(huán)境中連續(xù)保持2周，接著在相對濕度為
(9O±5)％ 、溫度高于最高工作溫度(20±2)K的
環(huán)境中連續(xù)保持2周。在耐熱試驗(yàn)后，應(yīng)立即將
電纜通過引入裝置連接在接線端子上；然后對電
纜施加如下拉力數(shù)值(單位為N)，歷時(shí)1 rain。
— — 引入裝置設(shè)計(jì)為圓形電纜時(shí)，20倍電纜
直徑(單位為mm)；
— — 引入裝置設(shè)計(jì)為非圓形電纜時(shí)，6倍電
纜周長(單位為mm)。
試驗(yàn)結(jié)束后，接線端子不應(yīng)該與接線板分離
或出現(xiàn)明顯變形；電纜不應(yīng)該從引人裝置中拔脫
或分離。
表3 絕緣繞組的極限溫度
溫度測量方 按照GWT11021的絕緣材料
法(見注 的耐熱等級，℃(見注2)
1)
A E B F H
1額定運(yùn)行時(shí)的 電阻法或溫
極限溫度 度計(jì)法 95 11O 120 l3o 155
a單層絕緣繞組
電阻法 90 105 l1O l3o 155
b其他絕緣繞組
溫度計(jì)法 80 95 l00 I15 135
2tE時(shí)間終了時(shí)的
極限 電阻法 16o 175 l85 210 235
溫度C見注3)
注：1．只有在不可能用電阻法來測量溫度時(shí)，才允許用溫度
計(jì)法測量溫度。本表中的溫度計(jì)法與GB 755中的意義相
同。
2．作為過渡性方法，按照GBfr 11021的符號表示的耐熱
等級高于H級的絕緣材料，其極限溫度暫按H級考慮。直至
規(guī)定了其相應(yīng)的極限溫度。
3．這些數(shù)值是由環(huán)境溫度、繞組在額定運(yùn)行時(shí)溫升和tE
時(shí)問內(nèi)的溫升所組成的。
1．2．8 4O℃交變濕熱試驗(yàn)
對于低壓380 V電機(jī)，定子繞組經(jīng)12周期濕
熱試驗(yàn)后，其絕緣電阻應(yīng)不低于0．38 MI2，并應(yīng)能
承受電壓有效值為l 650 V的耐電壓試驗(yàn)而不發(fā)
生擊穿。
2 高壓增安型異步電動機(jī)
設(shè)計(jì)制造除達(dá)到或符合上述低壓增安型異步
電動機(jī)的要求，試驗(yàn)滿足相應(yīng)高壓電機(jī)試驗(yàn)方法
之外，高壓增安型異步電動機(jī)還有下述技術(shù)要求
和試驗(yàn)：
2．1 附加或特殊要求
2．1．1 繞組及浸漬
當(dāng)額定電壓等于和大于1 000 V時(shí)，繞組應(yīng)采
用成型線圈來制作，并且采用真空浸漬法進(jìn)行絕
緣處理。若繞組整體絕緣的成型線圈和導(dǎo)線在裝
入電機(jī)之前，其槽部和端部已進(jìn)行過浸漬，封人填
料或用其他方式進(jìn)行了等效絕緣處理，則不需采
用上述浸漬方法。
2．1．2 防電暈
對于額定電壓不低于6 kV的電動機(jī)繞組應(yīng)
有防電暈措施，根據(jù)電暈出現(xiàn)的部位而采用不同
的防電暈措施。鐵心槽內(nèi)噴整浸防暈低阻漆，注
意要將防電暈漆攪拌均勻，保證電阻率穩(wěn)定；定子
線圈的直線部分采用低電阻防暈帶迭包；線圈端
部采用高電阻防暈帶迭包(應(yīng)與低電阻防暈帶有
一定距離的搭接)。另外，也可以將防電暈漆單獨(dú)
涂在線圈表面，槽部涂低電阻防電暈漆，端部涂高
電阻防電暈漆。如果繞組與定子鐵心一起進(jìn)行浸
漬處理(整浸)，則6 kV以下的電機(jī)可以免去防電
暈處理。
2．1．3 防潮及防高溫
在電動機(jī)機(jī)座內(nèi)設(shè)空間加熱器，防止電動機(jī)
停機(jī)后繞組表面產(chǎn)生冷凝水破壞繞組絕緣。
在電動機(jī)的定子繞組內(nèi)埋入測溫元件，便于
監(jiān)控電動機(jī)繞組溫度，防止出現(xiàn)危險(xiǎn)高溫。
2．2 須承受的附加防爆安全試驗(yàn)：定子繞組的絕
緣性能試驗(yàn)
在試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)樣品可以是一個(gè)完整定子，也
可以是一臺裝入機(jī)座的定子，或者是一臺電動機(jī)，
或者是一個(gè)帶有部分繞組的定子，還可以是一組
線圈。但是，不管使用什么樣的試驗(yàn)樣品，它們都
應(yīng)該能夠代表整個(gè)完整的定子。
2．2．1 電暈試驗(yàn)
依次在各相施加1．5倍額定線電壓有效值的
正弦波試驗(yàn)電壓3 rnln。電壓上升速度最大時(shí)為
0．15 kV／s。試驗(yàn)時(shí)其他相應(yīng)接地，所有裸露導(dǎo)體
也應(yīng)接地。試驗(yàn)期間絕緣不應(yīng)發(fā)生擊穿，在黑暗
中用肉眼或儀器不應(yīng)觀察到放電火花或明顯的電
暈。
2．2．2 脈沖電壓試驗(yàn)
定子繞組的相間和各相對地應(yīng)該承受10個(gè)
4 增安型電動機(jī)絕緣系統(tǒng)防爆措施探討 《電氣防爆》2010，l
3倍于相電壓峰值的脈沖電壓試驗(yàn)，公差范圍為
+3％ ～ 一3％ 。脈沖電壓波形的上升時(shí)間在0．2
0．5 S之間，幅值在峰值一半以上的時(shí)間至少為
20 s，但通常不超過30 s。試驗(yàn)期間，不應(yīng)發(fā)生擊
穿或閃絡(luò)現(xiàn)象。
3 高壓增安型無刷勵(lì)磁同步電動機(jī)
除達(dá)到或符合上述高壓增安型異步電動機(jī)的
要求和試驗(yàn)之外，高壓增安型無刷勵(lì)磁同步電動
機(jī)還有下述要求和試驗(yàn)：
3．1 附加或特殊要求
3．1．1 勵(lì)磁繞組
勵(lì)磁繞組應(yīng)加強(qiáng)匝間和對地絕緣，以提高其
絕緣性能。采用裸銅線繞制時(shí)，層間應(yīng)有可靠絕
緣。首末端至少二匝應(yīng)包有絕緣。其余各匝裸露
的側(cè)面應(yīng)符合下述之一的要求：
a)相鄰兩匝金屬裸露部分之間的電氣間隙
和爬電距離須符合GB 3836．3—2Ooo中4．4．4條
款的規(guī)定；
b)將裸露部分進(jìn)行絕緣處理(如兩次浸漆處
理)，不得有金屬裸露帶電部分。
3．1．2 絕緣件
絕緣材料的選用，應(yīng)考慮電機(jī)周圍可能存在
的腐蝕性氣體的影響及可能預(yù)料到的機(jī)械、化學(xué)
和熱的作用，并留有足夠的裕度。裸露帶電部件
的支承件均應(yīng)進(jìn)行絕緣處理。層壓絕緣板或絕緣
管，應(yīng)制成不會因施加機(jī)械力而造成脫層或絕緣
件剝離的結(jié)構(gòu)，其加工面須用相比漏電起痕指數(shù)
與絕緣件本身至少同級的絕緣漆涂覆；模壓絕緣
件應(yīng)制成在使用中表皮不易損傷的形狀，無表皮
的或因加工而去掉全部或一部分表皮的絕緣件，
其表面須用相比漏電起痕指數(shù)與絕緣件本身至少
同級的絕緣漆涂覆。
3．1．3 旋轉(zhuǎn)整流盤
選用各元器件時(shí)，應(yīng)充分考慮在實(shí)際工作狀
態(tài)下，可能承受的最高電壓，其額定電壓應(yīng)不小于
1．4倍最高電壓(穩(wěn)壓元件除外)。連接各元件的
外部導(dǎo)線，應(yīng)根據(jù)承受的最高峰值電流選擇截面
積，銅芯導(dǎo)線最小不小于2．5 1／11／12，并須綁扎固
定，盡量減少連接點(diǎn)。各元件的連接導(dǎo)線、連接片
須進(jìn)行絕緣處理。固定架內(nèi)壁應(yīng)涂耐弧磁漆。電
氣間隙和爬電距離須分別不小于GI3 3836．3中規(guī)
定值的一半，且按電動機(jī)啟動時(shí)加到各元器件上
的實(shí)際峰值電壓計(jì)算。
3．2 須承受的附加防爆安全試驗(yàn)：絕緣介電強(qiáng)度
試驗(yàn)
3．2．1 耐電壓試驗(yàn)
a)電機(jī)和交流勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁繞組應(yīng)能承受
歷時(shí)1 min的耐電壓試驗(yàn)而不發(fā)生擊穿。試驗(yàn)電
壓的頻率為50 Hz，電壓的有效值為(50o V+lO倍
額定勵(lì)磁電壓)×1．1，最低為2 000 V。
b)電機(jī)的定子繞組和交流勵(lì)磁機(jī)的電樞繞
組相間和對地的絕緣介電強(qiáng)度，須在GB 755規(guī)定
的試驗(yàn)電壓基礎(chǔ)上提高10％。
c)電機(jī)的阻尼繞組和采用裸銅線繞制的勵(lì)
磁繞組(進(jìn)行絕緣處理)，須能承受歷時(shí)1 min的
絕緣介電強(qiáng)度試驗(yàn)而不擊穿，試驗(yàn)電壓為500 V，
頻率為5O Hz。
3．2．2 匝間試驗(yàn)
a)電機(jī)的勵(lì)磁繞組和交流勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁繞
組的匝間試驗(yàn)方法按JB／T 5810的規(guī)定進(jìn)行，試驗(yàn)
電壓應(yīng)在JB／T 5810規(guī)定的基礎(chǔ)上提高10％。
b)電機(jī)的定子繞組的匝間沖擊試驗(yàn)按
JB／T 10098的規(guī)定進(jìn)行。
4 結(jié)束語
增安型電動機(jī)因其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，與隔爆型電動
機(jī)相比，對絕緣系統(tǒng)提出了更高的防爆安全要求。
伴隨著絕緣材料、絕緣工藝、防爆檢測等相關(guān)領(lǐng)域
的不斷發(fā)展，增安型防爆電動機(jī)絕緣系統(tǒng)的防爆
安全措施必將得到不斷完善和加強(qiáng)。
參考文獻(xiàn)
[1]GB 3836．1—2O0o，爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備第1
部分：通用要求[s]．
[2]GB 3836．3—2O0o，爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備第3
部分：增安型“e”Is]．
[3]JB／T 9595-1999，YA系列增安型三相異步電動機(jī)技
術(shù)條件(機(jī)座號80—280)[S]．
[4]JBIT 8972-1999，YA系列增安型三相異步電動機(jī)技
術(shù)條件(機(jī)座號315—355)[S]．
[5]JBIT 8973-1999，增安型無刷勵(lì)磁同步電動機(jī)防爆技
術(shù)要求[s]．
[6]張顯力．防爆電氣概論[M]．機(jī)械工業(yè)出版社，2008．

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