基于高压电机定子绕组端部放电情况研究

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摘 要

在使用高压电机的过程中，其定子绕组端部处容易发生放电现象，从而影响高压电机的使用效能。本文针对高压电机定子绕组端部放电的情况进行分析研究，从不同条件中可以了解到，在定子绕组端部气隙相同的情况下，产生放电的电压存在很大的区别。出现这些现象，将对于高压电机的定子绕组进行设计时将提供有效的参考建议，从而有效的改进高压电机的基础设置，提高高压电机的运行效果。

【关键词】高压电机 定子绕组 端部放电

在那些大型的高电压直流电动机、交流电动机、汽轮发电机以及水轮发电机的相关技术规范当中，对于定子绕组端部的放电距离都有非常明确的规定。如果定子绕组端部的安全放电距离比较合理的话，那么电机在实际的运行当中稳定性和安全性就能够得到很好的保证，同时还能够在保证放电距离最小的情况下去经历的缩小电机的尺寸大小，这样电机的效率才能够得到有效的提高。

1 对高压电机定子绕组端部放电情况的分析

高压电机定子绕组端部在实际的放电过程当中类型比较多而已也比较复杂，主要就包括了火花放电、电晕放电、电弧放电、沿面散络以及伪火花放电。尽管每一种类型的放电在实际放电的时候形式和过程不一样，但是它们其实都是一种气体电离的过程。不管是绝缘导体还是非绝缘导体，在对它们的起始放电临界的场强进行计算的时候主要是通过下面的这个公式来完成的。

在这计算公式当中，E0和k都是经验常数，它们的具体数值主要是通过外部施加的电压性质来决定的，m则是表面系数，如果表面比较的平滑和干净，那么m就可以取值为1，如果表面比较粗糙和有污染的现象，那么m的取值就在0.3到0.6之间，r表示的是线棒的菱角半径，而δ则表示气体的密度。在对δ进行计算的时候，可以通过下面这个公式来进行。

通过上面的两个计算公式可以放线，如果在实际放电的过程当中距离是一直保持不变的话，那么外部施加电压的性质、接地的金属结构部件形状、冷却介质的情况、压强、湿度、温度还有就是定子绕组的表面情况都会影响到气隙之间的放电电压。下面本文主要就对这些具有影响的因素进行具体的分析。

（1）对外部施加电压性质的分析。首先对电压的频率和波形进行分析。高压电机在实际的运行过程当中，会受到工频电压的影响作用。如果出现异常情况或者极端情况的话，比如在受到误操作或者雷击的情况下，那么可能就会受到操作冲击电压或者是雷击冲击电压的影响。如果环境因素和气隙的距离相同的话，那么冲击电压的击穿值就会稍微的高一些。如果在工频交流电压当中有高次谐波的话，那么可能就会让正弦波的顶部变成平顶或者是尖顶，而具体的情况则主要是要看谐波和基波之间的相位差。如果在畸变的过程当中变成尖顶波，那么它的幅值就会比较的大，在实际放电的过程当中，起始的电压就会降低；如果在畸变的过程当中变成平顶波，而且高次谐波的分量比较大的话，那么放电的电压可能就会稍微的上升一些。

（2）接地的金属结构部件形状分析。接地的金属结构部件也叫接地电极，高压电机的定子绕组端部对于接地电极来说在实际的放电过程当中，放电的类型比较多，但是在叠加放电类型的时候不管有多少种，但是如果根据接地电极的放电形状来进行的话，那么接地电极和定子绕组之间就只能够形成均匀、稍微不均匀以及非常不均匀的电场。在对均匀电场当中的气隙击穿电压进行计算的时候就可以采用下面这个公式来完成。

在那些稍微不均匀的电场当中，电场和击穿电压不均匀程度之间的关系系数就比较的大，那么在对各个电场的分布实验数据进行综合的时候就没有办法能够完成。在确定具体的间隙击穿电压的时候需要通过一定的实验才能够完成。在对电压进行测量的过程当中所使用的球隙其实就是一个比较常见的稍微不均匀的电场，它主要是通过一对球形电极组成的，而且这个球形电极的直径是一样的。当球形半径当中的一个接地的时候，那么球形电极之间的击穿电压和间隙之间的具体关系就如表所示。

从这个表当中就能够比较明显的发现，如果外部施加的电压、距离以及幅值都是相同的话，在稍微不均匀的电场当中击穿电压比均匀电场中的击穿电压小一些。在非常不均匀的电场当中，空气间隙的平均击穿场强要比均匀电场中的空气间隙平均击穿场强小很多。

（3）冷却介质产生的影响。现代一些比较大型的高压电机在冷却的过程当中，一般都是采用的高压氢气和空气来作为相应的冷却介质。因为这两种冷却介质的性质不一样，所以气隙间隙在放电的过程当中电压也就不一样。

2 结束语

通过上文当中的分析可以发现，外部施加电压的性质、接地的金属结构部件形状、冷却介质的情况、压强、湿度、温度和定子绕组的表面情况都会影响到气隙之间的放电电压。电场如果分布不均匀的话就会对气隙放电电压产生非常大的影响，在进行实际的放电试验之前，应该要避免定子绕组端部的表面出现毛刺和尖端的现象。对于空冷电机以及在一些特殊情况下进行工作的电机定子绕组来说，应该要合理的增加他们的净空距离，这样在实际的运行当中电机的可靠性和安全性才能够得到保证。

参考文献

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作者单位

佳木斯电机股份有限公司 黑龙江省佳木斯市 154002