高压电机和发电机的主动维护

主动维护高压 (HV) 电机和发电机（尤其是关键工业应用中的电机和发电机）的一个关键因素是定子绕组的状况评估和剩余预期寿命。高压电机和发电机通常是定制的，如果发生意外故障，无法快速更换。这意味着纠正性维护非常耗时，并且操作员可能会经历大量代价高昂的不可预见的停机时间。

如何预测和避免此类问题？

状况评估：

使用各种测试和检查方法来收集有关定子绕组绝缘状况的有用情报。例如，直流测试有助于根据测得的 IR（绝缘电阻）和 PI（极化指数）确定绕组的清洁度。然而，在实践中，尽管 IR 和 PI 值可接受，但仍然可以在绕组中观察到污染。

IR/PI 和 Tan delta 测量等传统测量方法依赖于测量值趋势来提取任何有意义的信息。这意味着需要进行定期测量，并且每次测量时的测量条件都需要相同。任何测量条件的变化，如电能质量，都会改变趋势，使其失效。

大型电动机和发电机的故障：

2 MW 及以上额定值的大型电动机和发电机专为高功率设计，与低功率设计相比，它们的绕组故障比例相对较高。根据 IEEE 调查的数据，在正常运行期间检测到的所有故障中有 33% 与定子绕组有关。然而，在维护或测试过程中检测到的故障对应的数字仅为8%。

本次调查清楚地突出了现有测量和检查方法在主动识别定子绕组绝缘问题方面存在的巨大差距。

团队压力和预期寿命：

在尝试对绝缘健康或其剩余寿命进行任何评估之前，重要的是首先了解影响它们的应力。任何测量方法或检查都应该能够涵盖所有与应力相关的方面，以便做出正确的预测。

在任何给定时间作用于定子绕组绝缘的不同类型的应力可以归类为 TEAM——热、电、环境和机械。

任何电机和发电机生命周期管理方法的核心都是了解 TEAM 应力和绝缘强度如何随时间变化及其对设备材料的可能影响。

定子绕组绝缘的退化可以用两条曲线来概括地描述，以展示应力和强度随时间的变化。

应力曲线显示了绕组绝缘由于其运行而产生的组合负载，包括不规则条件，例如瞬变。强度曲线显示了操作条件和老化如何影响绕组绝缘强度。当这两条曲线相互交叉时，就会发生故障。

及时分析可以预测定子绕组的剩余寿命，然后可以安排主动维护以避免过早故障和代价高昂的计划外停机。了解原始剩余寿命和维护措施造成的寿命增加，确保应力和强度曲线不会意外相遇。

测量：

科学预测定子绕组绝缘的剩余寿命涉及多个步骤。

在对电动机或发电机的未来前景进行任何分析之前，必须先确定其现状。这需要了解基本参数，例如运行时间、负载、启动次数、占空比、温度、维护历史等。所有这些因素都会对状态评估/预期寿命产生影响，必须收集并纳入分析。

但是，并非所有数据都可以从规格表和电动机或发电机日志中获得。在老化过程的不同阶段，定子绕组绝缘具有只能通过测量来探索的特性。强烈推荐的四种测量方法是：

PDCA – 极化去极化电流分析
TDCA – Tan delta 电容分析
局部放电分析
NLIBA – 非线性绝缘行为分析

与更常用的绝缘电阻 (IR) 和极化指数 (PI) 测量相比，PDCA 提供的信息要多得多。 PDCA是一种直流方式，其中绕组绝缘先充电，然后通过小电流表放电到地。

从这些测量值中，可以得出绕组绝缘的电荷存储值，并将其与正常条件下的参考值进行比较。与仅使用 PI 和 IR 相比，这允许进行更全面的分析，并且该方法即使对于高度污染的绕组也能提供令人满意的值。 PDCA 给出了电动机或发电机绝缘内电荷存储的数量和位置的概念，并识别绕组表面的污染。它还提供了对绕组绝缘状态的额外见解，包括可能的老化和松动。