电机槽绝缘

1.旋转电机中的电场分布

在旋转电机定子槽部的绕组与槽壁间存在一定的空气间隙，这样在具有高电位的导线与具有零电位的铁芯之间既有固体绝缘层，又有薄层空气间隙，两层介质互相串联，由于空气的介电常数比固体绝缘小，因此在交流电压下电机槽部薄层空气隙中的电场较强，而空气的耐电强度远比电机的固体绝缘的低（例如环氧云母带的耐电强度不小于260 kV/cm，而空气的约为30 kV/cm ），所以电机槽部薄层空气隙最容易发生电晕放电。另外，定子铁芯槽部的棱角比较突出，特别是通风道处更是这样，这些地方电场强度很高，空气层更容易发生放电。

电机绕组在制造过程中，尽管经过热压或浸胶，绝缘中难免存在气隙，这些气隙在高电压作用下也要发生电晕放电。

在高压电机端部槽口处的电场分布就更为不均匀，如图6.33所示，不但存在垂直绝缘表面的电场分量，也存在很强的沿绝缘表面的电场切线分量，其等值电路如图6.34所示。由图可见，由于导线对地（铁心）电容C1和绝缘层2的体积电容C0的分布作用，体积电容电流分布不均匀，越是靠近槽口，电容电流Ic越大，沿绝缘的电位梯度越高，电场越强，这里的气隙越是容易发生电晕放电，因此电机端部槽口处的电晕常常比槽内的更为严重。

图6.33　槽口附近的电场分布形式

图6.34　线圈从槽中伸出处的等值电路

2.旋转电机的防电晕措施

电晕放电的危害很大，从实践中可以看到，电晕放电会使电机绝缘表面出现白色或黄色粉末，严重时可以使绝缘表面烧成许多如虫蛀的小洞，明显地缩短电机的使用寿命。因此，无论制造厂还是运行部门都十分重视电机的防电晕问题。

1）电机槽部的防电晕措施

（1）改善工艺，改善材料，以尽量减少由于制造或运行中带来的绝缘内部的气隙；

（2）在绕组的外层包以半导体玻璃丝带，在定子绕组下线前将定子槽内壁涂以半导体漆，从而将绕组固体绝缘与铁芯间的气隙短路，减小气隙上所承担的电压，以抑制电晕的发生；

（3）下线以后，绕组应压紧密，若间隙过大，用半导体适形材料或半导体波纹板等塞紧。

以上槽部所用半导体材料，一般要求其表面电阻率在10～103Ω.m范围内，若太低，有可能将铁芯硅钢片间短路而增加铁损。

2）电机绕组出槽口处的防电晕措施

电机绕组出槽口处的防电晕措施主要是设法改善沿面电压分布不均匀性。具体方法是：

（1）沿出线处的端部绝缘表面涂半导体漆或包半导体带，其电阻率为106～108 Ω·m，增大表面的电导电流，以减小由于电容电流的作用带来的电位分布不均匀性。

如图6.35所示为电机出槽口处涂以半导体层后的等值电路图，R为半导体层的电阻。体积电容Co被R所分流，当时，Co的作用很小，可以忽略，这样就降低了靠近槽口处的电位梯度，于是抑制了该处电晕的发生。

对于额定电压较高的电机，还可以将半导体层分为多级，离槽口越近，所用半导体阻值越小。如图6.36所示为额定电压18 kV的绕组出槽口处所采用的一种防电晕结构。

图6.35　电机绕组出槽口处涂以半导体层时的等值电路图

图6.36　18kV电机绕组槽口处防电晕结构

1—导线；2—绝缘；3—槽部低电阻层；4—中电阻半导体层；5—高阻值半导体层；6—绝缘覆盖层； 7—铁芯

近年来国内外不少电机厂采用碳化硅半导体漆，由于它属于非线性半导体材料，其阻值随外加电场强度的增高而减小，如槽口处场强过高，它就自动降低阻值，压低该处场强，从而自动调节电位分布。

（2）采用内屏蔽方法就像高压套管那样，在绝缘层中加进不同长度的均压极板（内屏蔽），如图6.37所示，通过强制内部场强较均匀分布来改善绝缘表面的电场分布。内屏蔽层数不宜过多，1～2层即可，而且宜与绝缘层外的半导体层配合使用。内屏蔽的材料现在用的是半导体玻璃丝布。

图6.37　内屏蔽示意图

1—铁芯；2—内屏蔽；3—绝缘层；4—导线