一種低電壓下發電機鐵心磁化試驗裝置的製作方法

2023-10-23 01:41:37 3

本實用新型屬於電氣設備試驗檢測相關技術領域，具體涉及一種低電壓下發電機鐵心磁化試驗裝置。

背景技術：

發電機的定子鐵心主要由矽鋼片疊合組裝而成，由於製造和檢修可能存在的質量不良，或在運行中由於熱和機械力的作用，都可引起矽鋼片間絕緣損壞造成短路在短路區域形成局部過熱，威脅機組的安全運行。為此，發電機在交接時，或運行中對鐵心絕緣有懷疑，或鐵心全部與局部修理後，都需進行定子鐵心的磁化試驗，以測定鐵心單位質量的損耗、測量鐵軛和齒的溫度、檢查各部位溫升是否超過規定值，從而綜合判斷鐵心片間的絕緣性能是否良好。

發電機鐵心磁化試驗檢測的關鍵是利用試驗裝置在發電機定子鐵心內產生磁場並達到標準規定值，採用紅外熱成像等儀器觀察鐵心內部是否有異常發熱點，記錄好鐵軛和齒的溫度以及鐵心損耗，以此判斷鐵心絕緣是否良好。但由於受現有條件及設備的制約，當前試驗直接採用電廠6kV電壓作為勵磁電壓，用高壓電纜均勻連續繞在定子鐵心上為作勵磁線圈。

此種試驗方式需多匝電纜線圈串聯繞制，施工複雜，試驗電壓較高，一旦電纜故障擊穿，將對定子鐵心、定子繞組或機殼等部位放電，對設備及人身存在較大的安全風險。而且此種試驗方式需要較大的電源容量，合閘時有較大的衝擊電流，試驗時勵磁線圈本身會產生電壓降，影響6kV母線電壓幅值，不利於電廠6kV系統的安全穩定運行。此外，由於受到電纜匝數調整不方便以及合閘後電廠6kV電壓下降的影響，試驗前磁通的理論計算值與合閘後的實際值會有較大偏差，後期的數據需按計算公式推算到標準值，數據誤差較大。

技術實現要素：

為了解決現有發電機的鐵心磁化試驗施加電壓高、所需電源容量大、試驗接線複雜、合閘電流對電源衝擊大和試驗磁通與理論值偏差大等技術問題，提供一種低電壓下發電機鐵心磁化試驗裝置。

本實用新型的解決方案是：一種低電壓下發電機鐵心磁化試驗裝置，其包括：

連接電壓源，具有過流和缺相保護的開關櫃；

連接開關櫃出線，實現電壓幅值和頻率連續可調的整流逆變模塊；

連接整流逆變模塊，升高整流逆變模塊輸出的試驗電壓的勵磁變壓器；

連接勵磁變壓器，補償試驗電壓中的無功電流，降低試驗所需電源容量的大容量單相無功自動補償模塊；

連接勵磁變壓器，試驗時在發電機試品上感應磁通的勵磁線圈；

與開關櫃、整流逆變模塊、大容量單相無功自動補償模塊均連接並均受控制的控制臺。

作為上述方案的進一步改進，勵磁線圈設計為一匝，採用多根絕緣電纜並聯。

進一步地，勵磁線圈採用10根絕緣電纜並聯，每根絕緣電纜繞發電機的鐵心一圈且兩端各有集電母線一條：一端接試驗高壓，另一端接試驗低壓。

作為上述方案的進一步改進，大容量單相無功自動補償模塊包括：

串聯在勵磁變壓器的正、負輸出端上的單相靜止型無功自動補償器；

並聯在單相靜止型無功自動補償器上的電容器組。

作為上述方案的進一步改進，勵磁變壓器是低壓側額定電壓為400V，高壓側電壓為1000V/1200V，容量為500kVA的無局放油浸式變壓器。

作為上述方案的進一步改進，控制臺配置有參數顯示的功能顯示器和保護報警功能的報警器。

作為上述方案的進一步改進，該試驗裝置還包括單獨配置的試驗電源取代所述電壓源。

作為上述方案的進一步改進，該試驗裝置還包括貨櫃，開關櫃、整流逆變模塊、勵磁變壓器、大容量單相無功自動補償模塊、控制臺均安裝在貨櫃內。

進一步地，勵磁線圈收攏在貨櫃內，且在實驗室引出在貨櫃外。

進一步地，貨櫃內具有溫溼度傳感器和通風系統。

本實用新型的低電壓下發電機鐵心磁化試驗裝置，通過整流逆變模塊實現試驗電壓0V～1000V之間連續可調；採用大容量自動無功補償模塊補償試驗電壓中的無功電流，降低了試驗所需的電源容量；勵磁線圈設計為一匝，由多根絕緣電纜並聯組成，減化了試驗接線，縮短了試驗準備時間。設備從試驗接線、試驗電壓和電源容量等方面的設計和優化，提高了試驗的的安全可靠性以及試驗的準確性。本實用新型適於各種類型火力發電機的鐵心磁化試驗。

附圖說明

圖1為本實用新型的試驗裝置的勵磁線圈接於電機定子鐵心的示意圖。

圖2為本實用新型的試驗裝置的電路原理圖。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。

本實用新型的試驗裝置試驗時接線布置簡便，勵磁線圈為多匝並聯接線方式，縮短了勵磁線圈的繞制時間，節約人力；試驗操作容易，無合閘衝擊電流，裝置擬研發一套電源裝置，試驗電壓連續可調，有效避免直接合閘引起的衝擊電流；降低試驗電源容量小，項目配套研發的無功自動跟蹤補償裝置，100％補償試驗的無功電流，從而降低所需試驗電源容量。設備從試驗接線、試驗電壓和電源容量等方面的設計和優化，大大提高了試驗的的安全可靠性，可解決目前額定環流法的弊端。

請一併參閱圖1及圖2，本實用新型的試驗裝置為一種低電壓下發電機鐵心磁化試驗裝置，包括貨櫃9、試驗電源10、開關櫃1、整流逆變模塊2、勵磁變壓器3、大容量單相無功自動補償模塊4、控制臺5、勵磁線圈6。

試驗電源10、開關櫃1、整流逆變模塊2、勵磁變壓器3、大容量單相無功自動補償模塊4、控制臺5均可安裝在貨櫃9內，勵磁線圈6可收攏在貨櫃9內，且在實驗室引出在貨櫃9外。貨櫃9內可具有溫溼度傳感器和通風系統。在本實施例中，貨櫃9主要用於集中布置裝置的各模塊，且具有溫溼度傳感器和通風系統，按電氣設備高壓試驗空氣淨距要求，將各組部件整體集中於貨櫃9內，試驗時僅引出勵磁線圈6。

開關櫃1連接作為電壓源的試驗電源10，通過開關櫃1對接入的試驗電壓過流和缺相保護。在本實施例中，開關櫃1額定電壓380V，額定電流630A，具有過流保護和缺相保護功能。試驗電源10可獨立配置在貨櫃9內，也可以採用外援電壓源，只要能提供400V即可。

整流逆變模塊2連接開關櫃1出線，實現電壓幅值和頻率連續可調。整流逆變模塊2的電壓輸出範圍為0～400V，通過三相380V電源整流和逆變實現電壓幅值和頻率調節。

勵磁變壓器3連接整流逆變模塊2，升高整流逆變模塊2輸出的試驗電壓。勵磁變壓器3可採用低壓側額定電壓為400V，高壓側電壓為1000V/1200V，容量為500kVA的無局放油浸式變壓器。

大容量單相無功自動補償模塊4連接勵磁變壓器3，補償試驗電壓中的無功電流，降低試驗所需電源容量。大容量單相無功自動補償模塊4包括：串聯在勵磁變壓器3的正、負輸出端上的單相靜止型無功自動補償器7；並聯在單相靜止型無功自動補償器7上的電容器組8。大容量單相無功自動補償模塊4能補償最大3250A感性無功電流。

勵磁線圈6連接勵磁變壓器3，試驗時在發電機試品上感應磁通。勵磁線圈6設計為一匝，採用多根絕緣電纜並聯。在本實施例中，勵磁線圈6採用10根絕緣電纜並聯，每根絕緣電纜繞發電機的鐵心11一圈且兩端各有集電母線一條：一端接試驗高壓，另一端接試驗低壓。

控制臺5與開關櫃1、整流逆變模塊2、大容量單相無功自動補償模塊4均連接，實現開關櫃1過流和缺相保護的控制，實現整流逆變模塊2電壓幅值和頻率調節的控制，實現大容量單相無功自動補償模塊4無功電流補償的控制。

控制臺5可配置有參數顯示的功能顯示器和保護報警功能的報警器。在本實施例中，控制臺5具有控制和監測功能，還具有試驗電壓、電流、功率因數、無功功率、有功功率和頻率參數顯示和保護報警功能，能實現整流逆變模塊2的電壓頻率和幅值的調節控制。

本實用新型的低電壓下發電機鐵心磁化試驗裝置，通過整流逆變模塊實現試驗電壓0V～1000V之間連續可調；採用大容量自動無功補償模塊補償試驗電壓中的無功電流，降低了試驗所需的電源容量；勵磁線圈設計為一匝，由多根絕緣電纜並聯組成，減化了試驗接線，縮短了試驗準備時間。設備從試驗接線、試驗電壓和電源容量等方面的設計和優化，提高了試驗的安全可靠性以及試驗的準確性。

本實用新型的試驗裝置可應用於所有汽輪發電機、水輪發電機及燃氣輪發電機的定子鐵心磁化試驗，試驗裝置最大試驗能力可滿足1000MW機組的鐵心損耗試驗。該試驗裝置及方法由於安全風險小、試驗操作簡單、所需試驗電源容量小、結果直觀等優點，可完全取代目前在用的試驗方法及裝置，為國內各火力、燃氣和水力發電廠提供更安全的技術服務，同時，研發的試驗裝置可提供給相關科研試驗單位作為試驗研究使用。

本實用新型的試驗裝置主要特點如下：

1.低電壓下的發電機磁化試驗相比傳統的試驗方式，試驗電壓降低了5～6倍(約為1kV)，可以有效避免原試驗電壓下，勵磁電纜絕緣擊穿對鐵心或線棒放電，人身和試驗的安全性得到了更可靠的保證；

2.項目中採用了連續可調的試驗電源裝置，避免了原試驗方法在6kV電壓下的合閘衝擊的問題，同時電壓調節靈活，避免原方法磁密歸算等帶來的誤差，提高了試驗的準確性和可靠性；

3.採用無功自動補償裝置，將原試驗電源容量降低了70％～80％左右，減小了試驗對電源容量的佔用，避免原方法因此項試驗提前倒6kV負荷或改保護設置等措施，大大簡化了試驗過程。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。