绝缘检测方法在煤矿机电设备中的实践
时间：2023-03-10 16:00:04 来源：千叶帆 本文已影响人
刘 晋，陈李津，陈 伟
（厦门海关技术中心，福建 厦门 361000）
煤矿开采与煤矿生产的安全系数相对较低，煤矿机电设备的运行环境也比较恶劣，可能会导致机电设备出现损坏性故障、退化性故障等。为了及时发现煤矿机电设备中的故障，应做好绝缘检测工作。因此，本研究对绝缘检测方法在煤矿机电设备中的应用进行简要分析。
绝缘是利用绝缘材料与绝缘构件将电位不相等的导体分开，保障各个带电部位正常运转[1]。绝缘检测是对绝缘材料或电工设备绝缘结构的介电强度进行试验，主要包括绝缘特性检测与绝缘耐压检测。其中，绝缘特性检测是在低电压的情况下对设备进行绝缘检测，不会对设备造成损坏。绝缘耐压检测是检测设备在不同电压状态下能承受的最大电压，例如在操作冲击电压、雷电冲击电压、直流电压等情况下，检测设备能承受的最大电压。进行绝缘耐压检测可能会导致设备出现击穿等情况，会对设备造成破坏，属于破坏性试验。相比绝缘特性检测，绝缘耐压检测的准确性更高，但是风险也更大，所以检修人员需要根据实际情况选择合适的检测方法。
煤矿机电设备主要包括煤矿电气设备与煤矿机械设备，常用的电气设备有变压器、高压电器、电动机等，常用的机械设备有液压传动设备、采煤机械等。煤矿行业属于重工业，具有开采任务重、作业环境复杂等特点。同时，煤矿机电设备之间存在较大的性能差异与构造差异，只有加强设备管理，才能保障设备正常运行。在外界环境、人为操作等因素的影响下，煤矿机电设备会出现材料老化、绝缘受损等问题，其绝缘性能就会下降，进而造成一定的影响，例如加大机电设备漏电可能性、影响煤矿生产进度等，甚至会损坏机电设备。对煤矿机电设备进行绝缘检测可以客观评估煤矿机电设备的绝缘性能，明确机电设备的具体故障，并通过有效方式进行设备检修，提高煤矿机电设备的运行效率。
煤矿机电设备在运行过程中会出现故障，对机电设备进行绝缘检测可以明确设备的安全风险，为设备检修奠定基础。
2.1 损坏性故障
损坏性故障是煤矿机电设备常出现的故障类型。常见的损坏性故障有变形、开裂、断裂等，可能会影响煤矿机电设备的绝缘性能[2]。因此，检修人员需要多观察煤矿机电设备的表面，精准识别损坏性故障并及时更换零部件。同时，检修人员需要对机电设备进行绝缘检测，判断机电设备的绝缘性能是否符合要求。
2.2 松脱性故障
松脱性故障是指煤矿机电设备在运行过程中出现零部件松动等情况，检修人员需要通过安装固定的方式解决问题。之后，检修人员需要利用绝缘检测方法分析煤矿机电设备的安全风险，根据实际情况进行设备维护，确保煤矿机电设备的绝缘性能符合要求。
2.3 退化性故障
退化性故障又被称为老化故障。在长期运行过程中，煤矿机电设备的零部件、材料都会出现老化的情况，性能也会不断下降。如果不及时处理设备问题，就会缩短设备的使用寿命，导致机电设备无法正常运行。检修人员需要利用绝缘检测方法分析煤矿机电设备的老化程度，采取有效措施提升设备性能。
2.4 失调性故障
如果煤矿机电设备出现运行程序紊乱、间隙过大或过小等情况，就会出现失调性故障。从实际情况来看，煤矿机电设备的失调性故障属于隐性故障，检测难度相对较大，所以检修人员需要对煤矿机电设备进行调试检测与绝缘检测，采取有效措施解决问题，确保机电设备能正常运行[3]。
2.5 堵塞渗漏性故障
煤矿机电设备在运行过程中也会出现堵塞渗漏性故障，例如漏水故障、漏油故障、堵塞故障等，会对设备绝缘性能造成影响。检修人员需综合分析煤矿机电设备出现堵塞渗漏性故障的原因，并对设备进行绝缘检测。
3.1 绝缘电阻检测
绝缘电阻检测是较为常见的绝缘检测方法，有利于提高绝缘检测结果的准确性。在应用绝缘电阻检测方法时，需要明确绝缘电阻检测的目的、原理与电阻值分析方法。
第一，绝缘电阻检测的目的。在煤矿机电设备运行过程中开展绝缘电阻检测，可以明确机电设备的绝缘情况、客观分析机电设备的绝缘性能，为机电设备维护方案的制定提供数据支持。
第二，绝缘电阻检测的原理。在对煤矿机电设备进行绝缘电阻检测时，检修人员需要在绝缘材料上施加一定的直流电压，并利用专用的绝缘电阻检测工具检测绝缘材料的电阻值[4]。在检测过程中，检修人员也要分析绝缘材料的变化情况，判断直流电压的强度，控制绝缘检测的误差；
还要分析绝缘材料电阻值的变化情况，如果绝缘材料的电阻值较低，说明绝缘材料的绝缘性能较差，可能会导致煤矿机电设备出现故障。在这种情况下，检修人员需根据实际情况制定维修方案，提升维修工作的科学性。
第三，提升绝缘性能的方法。如果煤矿机电设备的绝缘电阻不在正常范围内，说明机电设备存在绝缘问题或短路故障，会对煤矿机电设备的运行安全造成影响。同时，煤矿生产环境对煤矿机电设备的绝缘性能有较高的要求。如果发现煤矿机电设备的绝缘性能下降，需要采取有效措施解决问题。在煤矿机电设备运行过程中，影响其绝缘性能的因素有很多。首先，如果煤矿机电设备的运行环境过于潮湿，绝缘材料就会受潮，煤矿机电设备的绝缘性能会大幅度下降，在绝缘电阻检测过程中会发现绝缘材料的电阻值较低。检修人员可以通过烘干等方式处理受潮的机电设备与绝缘材料，降低其湿度，提升煤矿机电设备的绝缘性能，保障设备运行的安全性。其次，如果煤矿机电设备的绝缘材料受到损坏，其绝缘性能也会下降。在检修过程中，如果烘干后设备绝缘材料的电阻值仍然很低，需要检查绝缘材料是否存在破损等情况。若绝缘材料上存在污渍、粉尘或破损，则需要对其进行清理和更换，提升设备的绝缘性能。
3.2 极化指数与吸收比测试
第一，原理与优势。绝缘电阻检测存在一定的不足，例如在检测之后，煤矿机电设备仍然出现短路等故障，说明绝缘电阻检测不仅会受到环境等因素的影响，还无法预测煤矿机电设备的绝缘问题。应用极化指数与吸收比测试方法可以提高检测结果的准确性，预测煤矿机电设备的绝缘问题，客观评估煤矿机电设备的绝缘性能。在正常情况下，如果对煤矿机电设备施加相同的电压，可以根据机电设备达到预设绝缘电阻值的时间分析机电设备的绝缘性能。机电设备达到预设绝缘电阻值的时间与机电设备的绝缘性能成反比，即时间越短、绝缘性能越好。从这一情况来看，绝缘检测的关键指标包括极化指数与吸收比。在分析极化指数时，需要分别获取机电设备在1 min与10 min时的绝缘电阻值，并对这两个绝缘电阻值进行对比分析，获取极化指数。在分析吸收比时，需要分别获取机电设备在15 s与1 min时的绝缘电阻值，并对这两个绝缘电阻值进行对比分析，获取吸收比。无论是极化指数还是吸收比，都可以反馈煤矿机电设备的绝缘电阻变化情况，且检测精度较高，但耗时较长。
第二，检测方法。为了提升煤矿机电设备的绝缘性能，检测人员需要利用极化指数与吸收比检测方法分析机电设备的绝缘情况。煤矿机电设备有很多，包括电机等，因此，本研究以电机为例分析极化指数与吸收比检测方法。在生产过程中，若煤矿企业采购了新的电机设备或重新将之前的电机设备投入运营，需要先对电机设备进行绝缘电阻检测，确保电机设备没有问题才能使用。同时，检修人员需要科学选择电机设备的欧姆表，确保电机设备的绝缘性能提升1 kV，绝缘电阻就会增加1 MΩ。若电机设备长期处于运行状态，煤矿企业需要每隔半年对其进行一次绝缘检测并做好绝缘检测记录工作。在完成绝缘检测工作后，检修人员需要对当前的绝缘电阻值与之前的绝缘电阻值进行对比分析。如果绝缘电阻值下降1/5以上，需要分析电机设备绝缘性能下降的原因。在此过程中，检修人员可以利用极化指数与吸收比检测方法对电机设备进行检测，如果电机设备的绝缘吸收比大于1.3，说明电机设备的绝缘性能没有问题；
如果电机设备的绝缘吸收比在1.3以内，需要分析设备是否存在受潮等问题。若电机设备的极化指数大于2，说明设备没有问题；
如果电机设备的极化指数在1.0～1.1，说明电机设备存在一定的绝缘问题；
如果电机设备的极化指数小于1，就需要及时更换电机设备的绝缘部件[5]。
对煤矿机电设备进行绝缘检测具有重要意义，可以保障煤矿生产的安全性。煤矿企业需要加大对绝缘电阻检测、极化指数与吸收比测试等绝缘检测方法的研究力度，并将其应用于煤矿机电设备故障检测中。
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