高電圧モーターと発電機のプロアクティブなメンテナンス

高電圧（HV）モーターと発電機、特に重要な産業用アプリケーションのプロアクティブなメンテナンスにおける重要な要素は、固定子巻線の状態評価と余命です。 HVモーターと発電機は通常カスタムメイドであり、予期しない障害が発生した場合にすぐに交換することはできません。これは、修正メンテナンスに非常に時間がかかり、オペレーターが長期間のコストのかかる予期しないダウンタイムを経験する可能性があることを意味します。

このような問題をどのように予測して回避できますか？

状態評価：

固定子巻線の絶縁状態に関する有用な情報を収集するために、さまざまなテストと検査方法が使用されます。たとえば、DCテストは、測定されたIR（絶縁抵抗）とPI（分極指数）に基づいて巻線の清浄度を確認するのに役立ちます。ただし、実際には、許容可能なIR値とPI値にもかかわらず、巻線に汚染が観察される可能性があることが確認されています。

IR / PIやタンデルタ測定などの従来の測定は、意味のある情報を引き出すために測定値の傾向に依存します。これは、定期的な測定を行う必要があり、測定条件は各測定時に同じである必要があることを意味します。電力品質などの測定条件の変化は、傾向を変化させ、それを役に立たなくする可能性があります。

大型モーターと発電機の故障：

定格2MW以上の大型モーターと発電機は高出力用に設計されており、低出力設計よりも巻線故障の割合が比較的高くなっています。 IEEE調査の数値に基づくと、通常の動作中に検出されたすべての障害の33％は、固定子巻線に関連しています。ただし、メンテナンスまたはテスト中に検出された障害に対応する数値はわずか8％です。

この調査は、固定子巻線の絶縁問題を積極的に特定するための既存の測定および検査方法の大きなギャップを明確に示しています。

チームのストレスと平均余命：

断熱材の健全性またはその残存寿命を評価する前に、まずそれらに影響を与える応力を理解することが重要です。正確な予測を行うために、どのような測定方法や検査でも、ストレスに関連するすべての側面をカバーできる必要があります。

固定子巻線の絶縁に常に作用するさまざまなタイプの応力は、熱、電気、周囲、および機械のチームとして分類できます。

モーターと発電機のライフサイクル管理アプローチの中心は、TEAMの応力と絶縁強度が時間の経過とともにどのように変化するか、およびそれらがデバイスの材料に及ぼす可能性のある影響を理解することです。

固定子巻線の絶縁の劣化は、2つの曲線を使用して、応力と強度が時間の経過とともにどのように変化するかを示すことで、一般的に説明できます。

応力曲線は、過渡現象などの不規則な条件を含む、その動作から生じる巻線絶縁への複合負荷を示しています。強度曲線は、動作条件と経年変化が巻線の絶縁強度にどのように影響するかを示しています。これらの2つの曲線が互いに交差すると、障害が発生します。

タイムリーな分析により、固定子巻線の残存寿命を予測できます。その後、早期の故障やコストのかかる計画外のダウンタイムを回避するために、予防的なメンテナンスをスケジュールできます。元の残存寿命とメンテナンス対策によって作成された寿命の延長についての知識は、応力と強度の曲線が予期せず一致しないことを保証します。

測定：

固定子巻線の絶縁体の残留寿命を科学的に予測するには、いくつかの手順が必要です。

モーターまたは発電機の将来の見通しを分析する前に、その現在の状態を判断する必要があります。これには、稼働時間、負荷、開始回数、デューティサイクル、温度、メンテナンス履歴などの基本的なパラメータの知識が必要です。これらの要因はすべて、状態評価/平均余命に影響を与えるため、収集して分析に含める必要があります。

ただし、すべてのデータが仕様書およびモーターまたは発電機のログから入手できるわけではありません。経年劣化プロセスのさまざまな段階にある固定子巻線の絶縁には、測定によってのみ調査できる特性があります。強く推奨される4つの測定値は次のとおりです。

• PDCA –分極脱分極電流分析
• TDCA –タンデルタ静電容量分析
• 部分排出分析
• NLIBA –非線形断熱挙動解析

PDCAは、より一般的に使用される絶縁抵抗（IR）および分極指数（PI）の測定よりもかなり多くの情報を提供します。 PDCAは、巻線の絶縁体を最初に充電してから、低電流計を介してアースに放電するDC方式です。

これらの測定値から、巻線絶縁の電荷蓄積値を導き出し、それを通常の状態の基準値と比較することができます。これにより、PIとIRのみを使用した場合よりも包括的な分析が可能になり、この方法では、高度に汚染された巻線でも十分な値を得ることができます。 PDCAは、モーターまたは発電機の絶縁内の電荷蓄積の量と場所のアイデアを提供し、巻線表面の汚染を識別します。また、経年劣化や緩みの可能性など、巻線の絶縁状態に関する追加の洞察も提供します。

1ページのケースを参照すると、IR、PI値はそれぞれ2205MOhmsと4.79であり、正常でした。しかし、巻線に深刻な汚染が見られました。

PDCA値は以下のように測定されました：

• 第1四半期– 78.68％（7％）
• 第2四半期– 65.49％（10％）
• 第3四半期– 128.56％（20％

PDCA値は明らかに汚染の存在を示していましたが、従来のIR / PI値はそれを検出できませんでした。

巻線を清掃し、測定を再度行ったところ、PDCAの結果が繰り返されました。

清掃後：

IR – 32464モーム（> 100）

PI – 5.63（> 2）

Q1 – 7.84％（7％）

Q2 – 8.84％（10％）

Q3 – 8.86％（20％）

TDCA、部分放電分析、およびNLIBAのAC測定では、絶縁体の体積に関する詳細情報が提供されますが、DC測定では、絶縁体の表面状態に関する詳細情報が提供されます。

分析：

上記の情報と収集されたデータを使用して、次のステップは、固定子巻線の絶縁状態と残りの寿命の見積もりの​​全体像を把握することです。さまざまなマシンで行われた過去数千回の測定のデータベースは、最終的な分析において貴重なサポートを提供します。

これは、固定子巻線の状態を判断し、応力計算を行い、予想される残留寿命を推定するための強固な基盤を提供します。

最大値： 応力のすべての側面を考慮し、正しい測定プロセスに従うことで、固定子巻線の絶縁寿命を正確に予測でき、稼働時間の増加とメンテナンスコストの削減に貢献します。

この記事は、Baldor ElectricCompanyのVijayAnandによって書かれました。 Vijayは、Baldorの状態監視および診断の地域製品スペシャリストです。

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