浅析满足高电压爬电距离的绝缘线架结构

浅析满足高电压爬电距离的绝缘线架结构

金超群，郭诚琪

浙江露通机电有限公司，浙江省绍兴市312000

摘要：两个导电部件之间沿绝缘材料表面测量的最短空间距离爬的意思，可以看作一个蚂蚁从一个带电体走到另一个带电体必须经过最短的路程，就是爬电距离。普通低压线架结构，其内部绕制线圈的线骨架底端两侧为常规的曲面，该结构无法满足高压安规和爬电距离≥2.5mm的要求。只能增加槽楔来达到要求，因此存在结构复杂的问题。本文旨在通过研究满足高电压爬电距离的绝缘线架结构，来满足安规中对于爬电距离的要求，同时降低成本。

关键词：爬电距离 绝缘结构 高电压

前言

电气间隙与爬电距离对电气产品的安全防护起着非常重要的作用1。如果相关绝缘位置的距离不能满足要求，带电部件和可触及部件之间就存在短路的安全隐患，可能造成电气产品泄漏电流增加、电气强度下降、安全性能降低，从而使可触及部件带电，直接威胁到使用人员或操作人员的生命安全。不同电位的带电部件之间的距离过小，也容易造成极间短路或极间漏电，引发火灾或绝缘功能的失效，使电气产品的绝缘性能下降。因此，在安全检验中，需在熟悉电器产品内部结构的基础上分辨出各绝缘结构的组成，分清带电部件和可触及部位，确定它们之间的爬电距离和电气间隙路径，用符合标准要求的测量设备量化路径判定产品在该项目上是否符合标准要求2。

在研究满足高电压爬电距离的绝缘线架结构之前，专门研究了满足高压安规的定子结构，其具体技术包括定子铁心，根据定子铁心形状在铁芯表面设置包塑层，在铁芯槽口处，包塑层设计成槽楔槽结构，槽楔槽内设置槽楔，在包塑层外铁芯每个齿部位置环绕设置定子线圈。该技术中主要是通过将原有线架结构改成包塑结构，并在槽口中增加槽楔槽，以此结构满足安规要求和爬电距离要求。但结构相对复杂且成本较高，因此为了进一步解决此类问题，本文通过浅析满足高电压爬电距离的绝缘线架结构来取消电机槽楔绝缘结构，降低成本。

1行业现状

高压电源绝缘结构是电力系统中的重要部件，主要用于提供绝缘保护防止高压电流泄漏或直接接触产生事故。市面上对于绝缘材料要求满足以下三大特性：电气特性，物理特性和化学特性。绝缘材料必须满足耐电击穿强度、介电常数、介电损耗等电性参数的标准要求，以保证高压电流在绝缘结构中的安全传输；必须具备良好的耐磨性、耐腐蚀性、耐高温性以及阻燃等物理特性，以确保绝缘结构的可靠性和安全性；必须具备良好的耐酸碱、耐油脂、耐水性等化学特性，并且不得产生毒性、有害物质，以确保绝缘结构长期稳定性和安全性4。

高压电机主绝缘包扎的少胶绝缘体系中，要求线圈、绕组及零部件均采用逐层绝缘包扎的工艺方法。在少胶绝缘体系应用初期，由于材料性能限制出现过多层云母带同时包绕的工艺方案，但随着云母带生产水平的日益提高已逐渐退出市场。由于材料和工艺的进步，我国高压交流电机绝缘已经用环氧基浸渍漆平-B级胶粉云母带组成的热弹性绝缘，热弹性绝缘是使绝缘结构的热膨胀系数和铜的热膨胀系数几乎相等，因而使绝缘是和铜一起膨胀和收缩，绝缘结构能始终附着在铜线表面没有相对位移，因而不会产生空隙5。全部代替了以往的沥青胶+黑云母带的A级绝缘结构，并向定子整体浸漆发展。这样不仅提高了绝缘等级和绝缘电气强度，而且缩小了电机体积，节约了大片云母材料，进一步提高了绝缘可靠性。直流电机绝缘发展趋势是提高绝缘等级并使绝缘薄膜化，其措施是首先采用芳香族和杂环族树脂纤维和薄膜来作为电机匝间绝缘和主绝缘。其次采用耐热浸渍漆。这些芳香族和杂环族薄膜具有电气强度高、耐温高、强度好、抗腐蚀及耐辐射等优点，采用薄膜绝缘后，不仅绝缘等级可以提高到F 级和H级，使绝缘厚度大大减小，电机体积缩小，因此电机的技术指标和性能，有很大改进。

而绝缘线架，是一种极为常见的用于缆线布线支撑的结构，在一些户外场地进行缆线布线时，为了避免缆线使用位于地面上会出现意外情况，都会使用缆线架来对线缆进行定位支撑；现有的一些绝缘线架，其用于布线的架体结构与底部的支撑结构通常都是通过固定安装的方式固定在一起，这样的设置方式，虽然可以进行正常的定位支撑布线工作，但结构收存与携带存在一定的不便性。高压电源绝缘结构设计规范是高压电源绝缘工程必不可少和重要的组成部分。有效制定的高压电源绝缘结构设计规范能够跨越理论和实际应用两方面，既保障了电流传输的安全和稳定，又保证了经济成本。因此，在设计高压电源绝缘结构时，设计人员要遵循上述标准和考虑以上要素，以确保设计的可靠性和安全性6。

2技术方案

本文研究的满足高电压爬电距离的绝缘线架结构，包括线架主体，其特征在于线架主体内沿环状均匀分布多个线骨架，线骨架上绕制线圈，线骨架的内端在两侧分别形成卷边结构。卷边结构包括两个向外侧倾斜分布的凸块。该结构能够有效延长线骨架的边缘距离，因为爬电距离是线圈沿骨架边计算的，整体的卷边结构相当于延长了距离。凸块与线骨架的主体外侧平面之间在下端构成U形内凹槽。凸块在上端和内侧面为弧面结构，该凸块在外侧面为向外斜面。这种结构对卷边结构作了进一步限定，能够进一步延长距离，也利于线圈的成型和排线的控制。

3技术优势

（1）满足高压安规和爬电距离≥2.5mm的要求。卷边结构包括两个向外侧倾斜分布的凸块，能够有效延长线骨架的边缘距离，相当于延长了爬电距离，从而有效达到要求。

（2）有利于线圈的成型和排线的控制。凸块与线骨架的主体外侧平面之间在下端构成U形内凹槽。凸块在上端和内侧面为弧面结构，该凸块在外侧面为向外斜面。这种结构对卷边结构作了进一步限定，将原有线架结构，漆包线与铁芯结合处设计成卷边结构，有利于线圈的成型和排线的控制。

（3）取消电机槽楔绝缘结构，降低成本。本文中满足高电压爬电距离的绝缘线架结构通过取消电机槽楔绝缘结构，进一步降低成本。

4实施方式

如图1所示，普通低压线架结构，其内部绕制线圈的线骨架底端两侧为常规的曲面5，该结构无法满足高压安规和爬电距离≥2.5mm要求。只能增加槽楔来达到要求，因此存在结构复杂的问题。所以接下来探究的绝缘线架结构将针对结构复杂的问题，进一步进行改进。

而本文研究的满足高电压爬电距离的绝缘线架结构，如图2所示，包括线架主体1，线架主体内沿环状均匀分布多个线骨架4，线骨架上绕制线圈2，线骨架的内端在两侧分别形成卷边结构3。

如图3所示，卷边结构包括两个向外侧倾斜分布的凸块33。该结构能够有效延长线骨架的边缘距离，因为爬电距离是线圈沿骨架边计算的，整体的卷边结构相当于延长了距离。凸块与线骨架的主体外侧平面之间在下端构成U形内凹槽31。凸块在上端和内侧面为弧面结构32，该凸块在外侧面为向外斜面34。这种结构对卷边结构作了进一步限定，能够进一步延长距离，也利于线圈的成型和排线的控制。本文研究的满足高电压爬电距离的绝缘线架结构将原有线架结构，漆包线与铁芯结合处设计成卷边结构，使爬电距离≥2.5mm。该结构不仅有利于线圈的成型和排线的控制，而且由于取消了电机槽楔绝缘结构，降低了成本。

结语

本文研究的满足高电压爬电距离的绝缘线架结构主要通过克服普通低压线架结构只能增加槽楔来达到要求而存在结构复杂的这一困难，将原有线架结构，漆包线与铁芯结合处设计成卷边结构，有效延长爬电距离，满足高压安规和爬电距离≥2.5mm的要求。除此之外，该绝缘线架结构不仅有利于线圈的成型和排线的控制，而且取消电机槽楔绝缘结构，进一步降低成本。所以，满足高电压爬电距离的绝缘线架结构能够在满足各种要求的基础上，发挥其具有的优势，扩大市场，具有良好的发展前景。

参考文献

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