极化指数


极化指数是监控电机健康状况最重要的参数之一,重点关注其绝缘电阻的状况。

它与绝缘体的绝缘电阻成正比。定义为绝缘体在连续电场中表现出的电阻值。

从中产生的电流定义为绝缘电流,它主要是由以下三个因素共同影响的结果:

  • 电容电流
  • 电介质吸收电流
  • 表面电流或泄漏电流

当一个绝缘体被施以一个连续电压,绝缘电流会立即达到较高水平然后逐渐下降到一个稳定值。

这种行为一部分是因为电容电流(几秒钟后影响消失),一部分因为吸收电流,吸收电流会在一定时间后变得无影响,这段时间可能短到10分钟,也可能多达几个小时(对于绝缘测试,10分钟后的衰减值可以忽略不计)。

描述绝缘电流(或绝缘电阻)随时间变化的曲线叫电介质吸收曲线。

在特定的温度下曲线的倾斜度,就是表示绝缘体状况的指数(与湿度,污染,老化等有关)。

这个倾斜度被称为“极化指数”并定义如下:

                                                        R10          I 1

                                   极化指数  =  ——- =  ——-  在恒定电压下

                                                         R 1         I 10     

其中:

R 10 = 10分钟后的绝缘电阻

R  1  = 1分钟后的绝缘电阻

I  1   = 1分钟后的绝缘电流

I 10  = 10分钟后的绝缘电流

可以证明,新绝缘体的极化指数会比老绝缘体,或工作在特定压力下或污染条件(热或化学)下绝缘体的更高。

这进一步彰显了通过本测试来评估在现场工作了一段时间的电力设备上的绝缘体状态的重要性。本测试可以预测电机可能的剩余寿命,也可以据此安排额外的维护来避免可能出现却不可预料的缺陷。

极化指数测试使用与绝缘电阻测试一样的电压(额定电压不足2400V的设备用500VDC,额定电压大于2400V的设备用1000VDC),并持续施加10分钟。

本测试中测试电压施加在连接绕组和地面之间。1分钟后,仪器量出并存储测得的电阻值,单位为M。继续测试直到10分钟结束,测试结束时的值与1分钟时存储的值进行对比。

对于等级B及以上的绝缘体,法规建议其极化指数的最小值为2(IEEE Std 43, sec. 9.2 和 IEEE Std 432, App A2)。

显而易见:

  • 极化指数大于2时,绝缘体是非常好的。
  • 极化指数介于1.5至2之间时,绝缘体仅限于在其正确工作条件下使用。
  • 极化指数小于5时,绝缘体已处于极限状态,需要紧急维护。

同样,对于5000 M以上的绝缘体(1分钟后),本测试没太大意义,因为电阻太大无法正确测量。当然此时被测设备显然处于非常好的状态。

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