嵇 恒

國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專(zhuān)利局專(zhuān)利審查協(xié)作北京中心，北京 100070

0 引言

高壓電機(jī)屬于工業(yè)中比較常用而且不可或缺的機(jī)械設(shè)備，通過(guò)把自動(dòng)化控制技術(shù)運(yùn)用到此類(lèi)機(jī)械設(shè)備中，可以最大限度地實(shí)現(xiàn)高壓電機(jī)的優(yōu)勢(shì)化。通常高壓電機(jī)運(yùn)行時(shí)需要較大的電壓支撐，電流相對(duì)較小，無(wú)須鋪設(shè)大量線纜就可以將企業(yè)的整體生產(chǎn)成本盡可能地降低。高壓電機(jī)有額定電流過(guò)高的特點(diǎn)，能夠?qū)l(fā)電的電流降低，從而縮小電機(jī)體積，可顯著減少設(shè)備的成本。所以，在電力驅(qū)動(dòng)行業(yè)，高壓電機(jī)的使用越來(lái)越普遍。

雖然我國(guó)電氣設(shè)備的性能越來(lái)越好，但國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的技術(shù)尚未實(shí)現(xiàn)良好的電流控制，在實(shí)踐中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)很多問(wèn)題，這就需要相關(guān)人員針對(duì)高壓電機(jī)的自動(dòng)化控制技術(shù)原理及電氣調(diào)試技術(shù)進(jìn)行深層研究探索。

1 高壓電機(jī)的啟動(dòng)控制

1.1 直流啟動(dòng)控制

直流啟動(dòng)是高壓電機(jī)常見(jiàn)的啟動(dòng)方式，在具體實(shí)施過(guò)程中，主要分為兩種啟動(dòng)方式。

（1）有效利用高壓電氣設(shè)備直接啟動(dòng)。這種模式可以起到很好的安全控制作用，但這種模式經(jīng)常發(fā)生電泄漏事故。

（2）將高壓電氣設(shè)備與綜合保護(hù)器連接。當(dāng)出現(xiàn)某種問(wèn)題時(shí)，綜合保護(hù)器可以及時(shí)采取安全保護(hù)措施控制事故損失。當(dāng)綜合保護(hù)器發(fā)生漏電或短路時(shí)，應(yīng)及時(shí)采取停機(jī)措施，然后對(duì)運(yùn)行過(guò)程中的數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行分析。同時(shí)，它綜合保護(hù)器還具有傳輸信息的功能，可以在高壓電機(jī)的整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中起到良好的監(jiān)控作用，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的根源，并制訂相應(yīng)的解決方案。

1.2 變頻啟動(dòng)控制

變頻啟動(dòng)的原理是使用高壓變頻器控制高壓電機(jī)，在調(diào)速時(shí)使高壓電機(jī)保持恒轉(zhuǎn)矩，當(dāng)頻率向上調(diào)整時(shí)，電壓也隨著向上調(diào)節(jié)，當(dāng)?shù)竭_(dá)最高頻率時(shí)，電壓和供電電壓相仿。在雙極絕緣的作用下，高壓電機(jī)可以產(chǎn)生交流高壓電源。這種交流高壓電源可以傳輸?shù)礁邏涸O(shè)備，并且在保持設(shè)備良好運(yùn)行的前提之下，充分提高高壓設(shè)備運(yùn)行的安全性。由此可見(jiàn)，高壓變頻器可以有效改變傳輸電流的大小，使整體設(shè)備能夠更加高效、穩(wěn)定運(yùn)行[1]。

2 高壓電機(jī)的電氣調(diào)試方法

高壓電機(jī)在投入實(shí)際應(yīng)用之前，需要進(jìn)行調(diào)試，確定無(wú)任何問(wèn)題之后，才能確保其后續(xù)的正常運(yùn)行。整個(gè)調(diào)試過(guò)程中必須保證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性，以確保調(diào)試設(shè)備的可靠性。

2.1 三項(xiàng)直流電阻的調(diào)試

必須使用精密的直流電橋?qū)θ嘀绷髯枇右詸z測(cè)。調(diào)試過(guò)程中，需要使用開(kāi)關(guān)電源對(duì)變壓器進(jìn)行調(diào)壓加工。變壓器經(jīng)過(guò)升壓后，連接在放電保護(hù)工作間隙旁邊，而另一側(cè)則必須進(jìn)行接地處理。經(jīng)過(guò)處理滿足運(yùn)行條件后，方可允許電源進(jìn)入變壓器高壓側(cè)放電保護(hù)球間隙[2]。在此過(guò)程中，應(yīng)合理調(diào)試放電保護(hù)球間隙裝置的放電間隙，使放電保護(hù)值高于試驗(yàn)電壓，以確保設(shè)備不會(huì)因過(guò)高的電壓而損壞。

調(diào)試放電保護(hù)球間隙裝置的放電間隙時(shí)，首先要做的就是切斷電源，還要將電壓調(diào)節(jié)器指針調(diào)整至零[3]。完成上述操作后，連接電流表和電路繞組，再進(jìn)行下一次的測(cè)試。此外，在試驗(yàn)過(guò)程中，為了防止電壓過(guò)高而損壞設(shè)備的情況出現(xiàn)，必須嚴(yán)格控制電壓升高的速度。試驗(yàn)內(nèi)容完成后，應(yīng)逐漸降低電壓并切斷電源。

2.2 高壓電機(jī)保護(hù)器技術(shù)參數(shù)的調(diào)試

電氣調(diào)試是確保高壓電機(jī)正常運(yùn)行的重要因素。負(fù)責(zé)管理的相關(guān)員工應(yīng)對(duì)高壓電機(jī)電氣調(diào)試工作予以高度重視。

電氣調(diào)試的范圍主要包括高壓電纜、真空接觸器、高壓變頻器、綜合保護(hù)器、高壓避雷器等。確定調(diào)試參數(shù)是提高工作效果的途徑，并且可以滿足高壓電機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)的實(shí)際要求。必須嚴(yán)格按照高壓電機(jī)出廠證明書(shū)上標(biāo)注的各種技術(shù)基本參數(shù)和電機(jī)裝置的實(shí)際工作狀態(tài)確定高壓電機(jī)保護(hù)器中各種技術(shù)的實(shí)際工作參數(shù)，并必須經(jīng)過(guò)一次高壓不送電和二次線路仿真的操作實(shí)驗(yàn)，保證所有操作顯示值均處于正常狀態(tài)[4]。

2.3 電力裝置和絕緣電阻

必須嚴(yán)格按照高壓電器裝置的交接試驗(yàn)規(guī)范和檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施電力裝置的調(diào)試，同時(shí)在高壓耐壓的前后都要對(duì)絕緣電阻進(jìn)行試驗(yàn)，保證阻值符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)[5]。

在測(cè)定的過(guò)程中，手搖表的速度必須保持勻速，并控制在120 r/min 以下，在15 s 和60 s 時(shí)進(jìn)行讀數(shù)處理，并將數(shù)據(jù)記下，進(jìn)而算出比較準(zhǔn)確的阻力系數(shù)與吸收比。在完成讀數(shù)后，必須先拿開(kāi)試驗(yàn)表筆，而后再慢慢降低搖表速度，以避免在測(cè)試中產(chǎn)生的高壓電流反沖現(xiàn)象造成絕緣的阻值出現(xiàn)波動(dòng)[6]。

2.4 高壓電機(jī)的電阻測(cè)量和泄漏電流測(cè)試

高壓電機(jī)的電阻測(cè)量和泄漏電流測(cè)試是高壓電機(jī)電氣調(diào)試中測(cè)量高壓電機(jī)電阻時(shí)的難點(diǎn)，必須確保設(shè)備與電阻之間的連接器完全連接，以確保電流流動(dòng)，減少測(cè)量過(guò)程中的誤差。

在泄漏電流測(cè)試的工作過(guò)程中，在測(cè)試的規(guī)定時(shí)限內(nèi)，必須保證高壓電流表指針不產(chǎn)生閃動(dòng)現(xiàn)象，一定時(shí)間后電流慢慢降低，然后再將電源切斷，泄漏電流必須符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。泄漏電流的測(cè)試儀必須實(shí)現(xiàn)有效保護(hù)的機(jī)制，防止泄漏電流，否則將會(huì)影響測(cè)試工作人員的安全。測(cè)量相關(guān)電氣調(diào)試的問(wèn)題之后，確保相關(guān)剩余電流流入相接的土地，然后再進(jìn)行后續(xù)處理。嚴(yán)格控制整個(gè)調(diào)試過(guò)程，制訂合理的調(diào)試方案，確保各項(xiàng)工作嚴(yán)格按照規(guī)劃和相應(yīng)的技術(shù)要求進(jìn)行，保障整體調(diào)試工作的安全性和可靠性。

2.5 其他電子元件

必須嚴(yán)格檢測(cè)高壓真空接觸器自動(dòng)分閘線圈位置的動(dòng)作電流、合閘后操作線圈，并需要對(duì)其所回收的電流系數(shù)、主接點(diǎn)的終端耐壓以及在主接點(diǎn)部位產(chǎn)生的直流電阻加以測(cè)量。對(duì)高壓變頻器和綜合電機(jī)保護(hù)器等電子元件，也需要采用高壓、耐壓方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量[7]。還可選擇不同的技術(shù)參數(shù)，對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)作和指令進(jìn)行仿真處理，以保證設(shè)備使用的靈活性和可靠性。

2.6 定期測(cè)試保護(hù)

高壓電器的工作狀態(tài)與壓力變頻轉(zhuǎn)換器、綜合保護(hù)手柄、壓力真空斷路器等有密不可分的聯(lián)系。維修人員必須掌握綜合保護(hù)控制器和變頻器的基本設(shè)定，并根據(jù)出廠說(shuō)明書(shū)進(jìn)行設(shè)定，以利于發(fā)現(xiàn)和解決故障。

在對(duì)高壓電機(jī)進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，一定要嚴(yán)格遵守高壓電機(jī)交接試驗(yàn)規(guī)范的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。采用合格的手搖表定期檢測(cè)高壓電機(jī)絕緣值。此外，技術(shù)人員還必須完成各種測(cè)試，包括定子輸入線圈的電流測(cè)試、絕緣阻力和交流耐壓試驗(yàn)、軸承轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡試驗(yàn)、振蕩測(cè)試等，以便掌握有關(guān)技術(shù)參數(shù)，了解不同元件的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，如此才能更好地解決各類(lèi)問(wèn)題，保證高壓電機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。另外，在潮濕天氣，如果設(shè)備的絕緣值低，有可能是接線箱內(nèi)及端子部分受潮所致，用熱風(fēng)幕等設(shè)備對(duì)著接線端口吹風(fēng)，定時(shí)測(cè)量絕緣值狀況，直至絕緣值合格即可[8]。

3 高壓電機(jī)保護(hù)

3.1 外界檢測(cè)裝置保護(hù)

實(shí)際應(yīng)用工作中，有很多高壓電機(jī)外界檢測(cè)裝置，如定子測(cè)量設(shè)備、前軸測(cè)量設(shè)備、后軸測(cè)量設(shè)備、測(cè)振設(shè)備及其潤(rùn)滑系統(tǒng)等。測(cè)量設(shè)備通常是把測(cè)量到的信息經(jīng)過(guò)變送器轉(zhuǎn)化為小電壓或小壓力的信息后傳送到PLC 中，在PLC 編程過(guò)程中將其常閉點(diǎn)串入啟動(dòng)電路中。當(dāng)環(huán)境溫度、振動(dòng)、油壓等達(dá)到規(guī)定的警報(bào)值時(shí)，計(jì)算機(jī)顯示屏上就會(huì)產(chǎn)生警報(bào)信息。當(dāng)規(guī)定值達(dá)到跳機(jī)值時(shí)，連接的常閉點(diǎn)就會(huì)斷裂，產(chǎn)生跳機(jī)。維修人員可以立刻發(fā)現(xiàn)并及時(shí)解決警報(bào)及跳機(jī)的問(wèn)題，確保設(shè)備的安全。在控制電路設(shè)計(jì)中應(yīng)該獨(dú)立設(shè)置各個(gè)儀表監(jiān)測(cè)裝置電源以及PLC 輸出線路，避免引起跳電情況發(fā)生，造成部分功能損壞。

3.2 定期維護(hù)保護(hù)

定時(shí)維護(hù)也是維護(hù)高壓電機(jī)的一個(gè)關(guān)鍵工作，定期維護(hù)在一定意義上能夠減少故障的產(chǎn)生。及時(shí)清除電機(jī)機(jī)座外部的灰塵、油泥。

（1）在粉塵較多、環(huán)境條件較差、氣溫較高的地區(qū)，清潔和更新油脂的周期較短。如環(huán)境灰塵較多，最好每天清掃一次。高壓電機(jī)的軸承通常工作前六個(gè)月左右清潔一次，但清潔后就必須換上合格的油脂。在實(shí)際使用過(guò)程中，也可按照高壓電機(jī)運(yùn)行時(shí)間、工作環(huán)境的狀況、油脂的品種確定適當(dāng)?shù)那鍧嵑蛽Q潤(rùn)滑脂周期[9]。

（2）出于安全運(yùn)行的需要，定期維護(hù)工作一般都是在停機(jī)日期對(duì)高壓電機(jī)進(jìn)行全方位檢測(cè)。組織專(zhuān)門(mén)的維修技術(shù)人員檢測(cè)高壓電機(jī)接地端是不是有閃絡(luò)和打火的印跡，緊固螺釘有無(wú)松動(dòng)，端套、地腳、軸承行業(yè)頂蓋螺釘有無(wú)松動(dòng)。檢查各固定部分螺絲，包括地腳螺絲、端蓋螺絲、軸承蓋螺絲等，將松動(dòng)的螺母擰緊。檢查接線盒接線螺絲是否松動(dòng)、燒傷[10-11]。

（3）絕緣材料的絕緣能力因干燥程度不同而存在差異，所以檢查電機(jī)繞組的干燥程度非常重要。電機(jī)工作環(huán)境潮濕、工作間有腐蝕性氣體等因素，都會(huì)破壞電絕緣。最常見(jiàn)的是繞組接地故障，即絕緣損壞，使帶電部分與機(jī)殼等不應(yīng)帶電的金屬部分相碰。缺乏預(yù)防措施則可能會(huì)出現(xiàn)電機(jī)無(wú)法使用、滲漏、地腳和機(jī)殼破壞等現(xiàn)象，不僅影響電機(jī)正常工作，還會(huì)危及人身安全[12]。另外還需要定期檢測(cè)電子設(shè)備絕緣值和機(jī)殼接地狀況，保證電子設(shè)備正常運(yùn)行，保障人身安全。

（4）除了按上述幾項(xiàng)內(nèi)容，高壓電機(jī)運(yùn)行一年后要大修一次，對(duì)電機(jī)進(jìn)行一次徹底、全面的檢查、維護(hù)，增補(bǔ)電機(jī)缺少、磨損的元件，徹底消除電機(jī)內(nèi)外的灰塵、污物，檢查絕緣情況，清洗軸承并檢查其磨損情況。發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)處理[13]。

（5）在高壓電氣設(shè)備調(diào)試過(guò)程中，首先，在檢測(cè)耐壓直流泄漏時(shí)，必須確保試驗(yàn)設(shè)備做到可靠接地，并制定出一個(gè)絕緣區(qū)域來(lái)隔離試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)，禁止與調(diào)試工作無(wú)關(guān)的人員進(jìn)入場(chǎng)所，以避免造成任何意外的危險(xiǎn)事故。實(shí)驗(yàn)完成后，還需要對(duì)電纜的兩級(jí)進(jìn)行檢測(cè)，確保沒(méi)有放電現(xiàn)象，防止高壓儲(chǔ)能對(duì)他人造成身體傷害。其次，在直流電阻測(cè)量過(guò)程中，必須保證測(cè)量電極和電機(jī)電極之間連接的安全性和可靠性。只有這樣才能有效地減小測(cè)量誤差，從而確保電阻值能夠滿足三相平衡的要求[14]。

4 結(jié)束語(yǔ)

高壓電機(jī)設(shè)備應(yīng)用前景十分廣闊。目前，我國(guó)工業(yè)市場(chǎng)高速發(fā)展，對(duì)電機(jī)設(shè)備的要求越來(lái)越高，即便我國(guó)在高壓電機(jī)的技術(shù)層面已經(jīng)做出了有效改進(jìn)，但是還是很難滿足市場(chǎng)與日俱增的需求。目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)中高壓電機(jī)的使用非常普遍，為整個(gè)電子行業(yè)提供了極大的便利。高壓電機(jī)不僅降低了電纜敷設(shè)成本和電機(jī)生產(chǎn)成本，還降低了傳輸過(guò)程中的電耗，從而大大提高了資源利用率。在高壓電機(jī)的實(shí)際使用中，由于其工作環(huán)境的特殊性，維修技術(shù)人員必須掌握相應(yīng)的理論知識(shí)和故障分析技能，合理使用自動(dòng)控制技術(shù)，并對(duì)故障進(jìn)行調(diào)試和分析。準(zhǔn)確掌握高壓電機(jī)的工作狀態(tài)，保證其安全平穩(wěn)地運(yùn)行。