高压电机电气调试技术方法及保护技术研究

高压电机电气调试技术方法及保护技术研究

冉嘉序

中国能源建设集团云南火电建设有限公司 云南省昆明市 650000

摘要：电力事业不断发展，为人们生活提供更安全平稳和高效率服务的同时，高压电气机械设备的控制技术也在更新换代。电气机械设备中的自动化技术在加强高压电机、保护提高工作效能方面发挥着相当大的作用。文章首先介绍了高压电机的启动方式，随后详细分析了高压电机的调试内容及方法，最后介绍了高压电机的外部检测装置保护和定期维护保护这两种高压电机保护技术，期望对高压电机的自动控制研发和电力设备调试有所助益。

关键词：高压电机；自动化控制技术；电气调试

引言

高压电机属于工业中比较常用而且不可或缺的机械设备，通过把自动化控制技术运用到此类机械设备中，可以最大限度地实现高压电机的优势化。通常高压电机运行时需要较大的电压支撑，电流相对较小，无须铺设大量线缆就可以将企业的整体生产成本尽可能地降低。高压电机有额定电流过高的特点，能够将发电的电流降低，从而缩小电机体积，可显著减少设备的成本。所以，在电力驱动行业，高压电机的使用越来越普遍。

1高压电机的保护控制

高压电机需保护的功能很多，主电路高压部分控制可采用计算机综合保护控制器和交流真空断路器联合控制的直接启动或高压变频器控制及高压软启动器控制。

1.1高压电机的直接启动控制原理

采用真空接触器直接启动与综合保护控制器相结合，通过电TA和零序电TA采样电路，将高压电机工作电流及漏电电流送入综合保护控制器电流信号输入端，供综合保护控制器进行电机运行状态监测分析、一旦发生过流、漏电、短路、缺相等故障、通过执行元件真空接触器动作，切断电机运行电源，并将故障情况上传到控制中心，同时声光报警。在故障没有排除的状态下，综合保护控制器程序锁定不能合闸的真空接触器，运行电机。

1.2高压电机的变频启动控制原理

高压变频器通过大功率IGBT绝缘栅双极性晶体管直接控制电机的高压电源，其结构为高压-低压-高压或三电平叠加结构。随着大功率高电压等级IGBT绝缘栅双极性晶体管开关管的研制成功，一种新型结构的交-直-交形式逐渐替代前两种都带有体积大而笨重铁心变压器的结构，三相高压交流电经大电流高压整流二极管整流成高压直流电，供快速绝缘栅双极性高压开关管IGBT触发生成可变频的三相交流高压脉冲电源，经电抗器滤波后，变成可变频的三相正弦波交流电，供高压交流电机工作。

快速绝缘栅双极性高压开关管IGBT的开启与关断由变频器内计算机控制中心控制，通过计算机内部程序及外围电子电路来控制高压交流电的频率和电压幅值，实现高压交流电机的软启动、软停车及转速的调速控制。电压输出频率的可控范围为:0~400Hz。当停车后，通过计算机内部程序控制触发脉冲触发高压滤波电容放电控制的IGBT管，使整流电容的残余存电通过放电电阻释放，高压电源指示灯熄灭放电完毕，避免检修高压电路发生电击事故。

整机主控以单片机为核心部分，利用单片机控制变频器的各项功能和各种信号的输入输出，进行智能化判断和控制，同时将信号送入SPWM发生器（如SA4828等芯片），产生和控制SPWM脉冲波，此波送入光电隔离电路，经光电隔离后送入功率驱动芯片如M57962L，进行功率放大，驱动IGBT管，经IGBT输出高压SPWM波形三相电，再经滤波电抗器L滤波，输出三相交流电，驱动交流电机，同时将输出的电压、电流、转速等信号反馈至控制系统进行控制变频控制一般只适用于变频电机普通电机在低频和高频阶段，不适合使用变频器控制，这是由其铁心材质和结构决定的。普通高压电机在低频段即0~20Hz时，产生高压奇次谐波，使电机发热，影响电机使用寿命;在高频段即50~100Hz及以上时，电机轴承不能承受超高转速而损坏，同样影响电机使用寿命。

2高压电机的电气调试方法

2.1三项直流电阻的调试

必须使用精密的直流电桥对三相直流阻力加以检测。调试过程中，需要使用开关电源对变压器进行调压加工。变压器经过升压后，连接在放电保护工作间隙旁边，而另一侧则必须进行接地处理。经过处理满足运行条件后，方可允许电源进入变压器高压侧放电保护球间隙。在此过程中，应合理调试放电保护球间隙装置的放电间隙，使放电保护值高于试验电压，以确保设备不会因过高的电压而损坏。

调试放电保护球间隙装置的放电间隙时，首先要做的就是切断电源，还要将电压调节器指针调整至零。完成上述操作后，连接电流表和电路绕组，再进行下一次的测试。此外，在试验过程中，为了防止电压过高而损坏设备的情况出现，必须严格控制电压升高的速度。试验内容完成后，应逐渐降低电压并切断电源。

2.2电力装置和绝缘电阻

必须严格按照高压电器装置的交接试验规范和检验标准实施电力装置的调试，同时在高压耐压的前后都要对绝缘电阻进行试验，保证阻值符合规范标准。在测定的过程中，手摇表的速度必须保持匀速，

并控制在120r/min以下，在15s和60s时进行读数处理，并将数据记下，进而算出比较准确的阻力系数与吸收比。在完成读数后，必须先拿开试验表笔，而后再慢慢降低摇表速度，以避免在测试中产生的高压电流反冲现象造成绝缘的阻值出现波动。

2.3高压电机的电阻测量和泄漏电流测试

在泄漏电流测试的工作过程中，在测试的规定时限内，必须保证高压电流表指针不产生闪动现象，一定时间后电流慢慢降低，然后再将电源切断，泄漏电流必须符合规定标准。泄漏电流的测试仪必须实现有效保护的机制，防止泄漏电流，否则将会影响测试工作人员的安全。

2.4其他电子元件

必须严格检测高压真空接触器自动分闸线圈位置的动作电流、合闸后操作线圈，并需要对其所回收的电流系数、主接点的终端耐压以及在主接点部位产生的直流电阻加以测量。对高压变频器和综合电机保护器等电子元件，也需要采用高压、耐压方式进行实验测量。还可选择不同的技术参数，对实验动作和指令进行仿真处理，以保证设备使用的灵活性和可靠性。

2.6定期测试保护

高压电器的工作状态与压力变频转换器、综合保护手柄、压力真空断路器等有密不可分的联系。维修人员必须掌握综合保护控制器和变频器的基本设定，并根据出厂说明书进行设定，以利于发现和解决故障。

在对高压电机进行检验时，一定要严格遵守高压电机交接试验规范的检验标准。采用合格的手摇表定期检测高压电机绝缘值。此外，技术人员还必须完成各种测试，包括定子输入线圈的电流测试、绝缘阻力和交流耐压试验、轴承转子动平衡试验、振荡测试等，以便掌握有关技术参数，了解不同元件的运转状况，如此才能更好地解决各类问题，保证高压电机的正常运转。另外，在潮湿天气，如果设备的绝缘值低，有可能是接线箱内及端子部分受潮所致，用热风幕等设备对着接线端口吹风，定时测量绝缘值状况，直至绝缘值合格即可。

3结束语

学会应用高压电机设备自动化的控制原理以及高压电气应用技术是很重要的，因为随着工业规模化的扩大，大功率

（400kW以上）电机设备应用越来越多，低电压大功率的电机设备暴露出的缺点很多、工作电流很大、启动瞬时电流更大，在实际生产使用中带来很多问题。因此、宜采用高压电机降低其工作电流和启动电流，以减少其启动时对电网的影响。

参考文献

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[2] 何锁侠, 佟洪明, 肖骥, 等. 一种远程高压电机绝缘测试装置的开发研究[J]. 冶金动力, 2014 (9) : 64-67, 71.