CN106959406A - 用于在低电压下进行发电机铁心磁化的试验装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了用于在低电压下进行发电机铁心磁化的试验装置及其方法。试验装置包括：连接电压源，具有过流和缺相保护的开关柜；连接开关柜出线，实现电压幅值和频率连续可调的整流逆变模块；连接整流逆变模块，升高整流逆变模块输出的试验电压的励磁变压器；连接励磁变压器，补偿试验电压中的无功电流，降低试验所需电源容量的大容量单相无功自动补偿模块；连接励磁变压器，试验时在发电机试品上感应磁通的励磁线圈，励磁线圈设计为一匝，采用多根绝缘电缆并联；与开关柜、整流逆变模块、大容量单相无功自动补偿模块均连接并控制的控制台。本发明不仅降低了试验所需的电源容量，还减化了试验接线，缩短了试验准备时间。
Description
技术领域
本发明属于电气设备试验检测相关技术领域，具体涉及一种用于在低电压下进行发电机铁心磁化的试验装置及其方法。
背景技术
发电机的定子铁心主要由硅钢片叠合组装而成，由于制造和检修可能存在的质量不良，或在运行中由于热和机械力的作用，都可引起硅钢片间绝缘损坏造成短路在短路区域形成局部过热，威胁机组的安全运行。为此，发电机在交接时，或运行中对铁心绝缘有怀疑，或铁心全部与局部修理后，都需进行定子铁心的磁化试验，以测定铁心单位质量的损耗、测量铁轭和齿的温度、检查各部位温升是否超过规定值，从而综合判断铁心片间的绝缘性能是否良好。
发电机铁心磁化试验检测的关键是利用试验装置在发电机定子铁心内产生磁场并达到标准规定值，采用红外热成像等仪器观察铁心内部是否有异常发热点，记录好铁轭和齿的温度以及铁心损耗，以此判断铁心绝缘是否良好。但由于受现有条件及设备的制约，当前试验直接采用电厂6kV电压作为励磁电压，用高压电缆均匀连续绕在定子铁心上为作励磁线圈。
此种试验方式需多匝电缆线圈串联绕制，施工复杂，试验电压较高，一旦电缆故障击穿，将对定子铁心、定子绕组或机壳等部位放电，对设备及人身存在较大的安全风险。而且此种试验方式需要较大的电源容量，合闸时有较大的冲击电流，试验时励磁线圈本身会产生电压降，影响6kV母线电压幅值，不利于电厂6kV系统的安全稳定运行。此外，由于受到电缆匝数调整不方便以及合闸后电厂6kV电压下降的影响，试验前磁通的理论计算值与合闸后的实际值会有较大偏差，后期的数据需按计算公式推算到标准值，数据误差较大。
发明内容
为了解决现有发电机的铁心磁化试验施加电压高、所需电源容量大、试验接线复杂、合闸电流对电源冲击大和试验磁通与理论值偏差大等技术问题，提供一种用于在低电压下进行发电机铁心磁化的试验装置及其方法。
本发明的解决方案是：一种用于在低电压下进行发电机铁心磁化的试验装置，其包括：
连接电压源，具有过流和缺相保护的开关柜；
连接开关柜出线，实现电压幅值和频率连续可调的整流逆变模块；
连接整流逆变模块，升高整流逆变模块输出的试验电压的励磁变压器；
连接励磁变压器，补偿试验电压中的无功电流，降低试验所需电源容量的大容量单相无功自动补偿模块；
连接励磁变压器，试验时在发电机试品上感应磁通的励磁线圈，励磁线圈设计为一匝，采用多根绝缘电缆并联；
与开关柜、整流逆变模块、大容量单相无功自动补偿模块均连接的控制台，控制台实现开关柜过流和缺相保护的控制，实现整流逆变模块电压幅值和频率调节的控制，实现大容量单相无功自动补偿模块无功电流补偿的控制。
作为上述方案的进一步改进，励磁线圈采用10根绝缘电缆并联，每根绝缘电缆绕发电机的铁心一圈且两端各有集电母线一条：一端接试验高压，另一端接试验低压。
作为上述方案的进一步改进，大容量单相无功自动补偿模块包括：
串联在励磁变压器的正、负输出端上的单相静止型无功自动补偿器；
并联在单相静止型无功自动补偿器上的电容器组。
作为上述方案的进一步改进，励磁变压器是低压侧额定电压为400V，高压侧电压为1000V/1200V，容量为500kVA的无局放油浸式变压器。
作为上述方案的进一步改进，控制台配置有参数显示的功能显示器和保护报警功能的报警器。
作为上述方案的进一步改进，该试验装置还包括单独配置的试验电源取代所述电压源。
作为上述方案的进一步改进，该试验装置还包括集装箱，开关柜、整流逆变模块、励磁变压器、大容量单相无功自动补偿模块、控制台均安装在集装箱内。
进一步地，励磁线圈收拢在集装箱内，且在实验室引出在集装箱外。
进一步地，集装箱内具有温湿度传感器和通风系统。
本发明还提供一种用于在低电压下进行发电机铁心磁化的试验方法，其应用于上述任意用于在低电压下进行发电机铁心磁化的试验装置，所述试验方法包括以下步骤：
通过开关柜对接入的试验电压过流和缺相保护；
通过整流逆变模块，对接入的试验电压实现电压幅值和频率连续可调；
通过励磁变压器对接入的试验电压升压；
通过大容量单相无功自动补偿模块补偿试验电压中的无功电流；
通过励磁线圈试验时在发电机试品上感应磁通。
本发明的用于在低电压下进行发电机铁心磁化的试验装置及其方法，通过整流逆变模块实现试验电压0V～1000V之间连续可调；采用大容量自动无功补偿模块补偿试验电压中的无功电流，降低了试验所需的电源容量；励磁线圈设计为一匝，由多根绝缘电缆并联组成，减化了试验接线，缩短了试验准备时间。设备从试验接线、试验电压和电源容量等方面的设计和优化，提高了试验的的安全可靠性以及试验的准确性。本发明适于各种类型火力发电机的铁心磁化试验。
附图说明
图1为本发明的试验装置的励磁线圈接于电机定子铁心的示意图。
图2为本发明的试验装置的电路原理图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
发明的试验装置试验时接线布置简便，励磁线圈为多匝并联接线方式，缩短了励磁线圈的绕制时间，节约人力；试验操作容易，无合闸冲击电流，装置拟研发一套电源装置，试验电压连续可调，有效避免直接合闸引起的冲击电流；降低试验电源容量小，项目配套研发的无功自动跟踪补偿装置，100％补偿试验的无功电流，从而降低所需试验电源容量。设备从试验接线、试验电压和电源容量等方面的设计和优化，大大提高了试验的的安全可靠性，可解决目前额定环流法的弊端。
请一并参阅图1及图2，本发明的试验装置为一种用于在低电压下进行发电机铁心磁化的试验装置，包括集装箱9、试验电源10、开关柜1、整流逆变模块2、励磁变压器3、大容量单相无功自动补偿模块4、控制台5、励磁线圈6。
试验电源10、开关柜1、整流逆变模块2、励磁变压器3、大容量单相无功自动补偿模块4、控制台5均可安装在集装箱9内，励磁线圈6可收拢在集装箱9内，且在实验室引出在集装箱9外。集装箱9内可具有温湿度传感器和通风系统。在本实施例中，集装箱9主要用于集中布置装置的各模块，且具有温湿度传感器和通风系统，按电气设备高压试验空气净距要求，将各组部件整体集中于集装箱9内，试验时仅引出励磁线圈6。
开关柜1连接作为电压源的试验电源10，通过开关柜1对接入的试验电压过流和缺相保护。在本实施例中，开关柜1额定电压380V，额定电流630A，具有过流保护和缺相保护功能。试验电源10可独立配置在集装箱9内，也可以采用外援电压源，只要能提供400V即可。
整流逆变模块2连接开关柜1出线，实现电压幅值和频率连续可调。整流逆变模块2的电压输出范围为0～400V，通过三相380V电源整流和逆变实现电压幅值和频率调节。
励磁变压器3连接整流逆变模块2，升高整流逆变模块2输出的试验电压。励磁变压器3可采用低压侧额定电压为400V，高压侧电压为1000V/1200V，容量为500kVA的无局放油浸式变压器。
大容量单相无功自动补偿模块4连接励磁变压器3，补偿试验电压中的无功电流，降低试验所需电源容量。大容量单相无功自动补偿模块4包括：串联在励磁变压器3的正、负输出端上的单相静止型无功自动补偿器7；并联在单相静止型无功自动补偿器7上的电容器组8。大容量单相无功自动补偿模块4能补偿最大3250A感性无功电流。
励磁线圈6连接励磁变压器3，试验时在发电机试品上感应磁通。励磁线圈6设计为一匝，采用多根绝缘电缆并联。在本实施例中，励磁线圈6采用10根绝缘电缆并联，每根绝缘电缆绕发电机的铁心11一圈且两端各有集电母线一条：一端接试验高压，另一端接试验低压。
控制台5与开关柜1、整流逆变模块2、大容量单相无功自动补偿模块4均连接，实现开关柜1过流和缺相保护的控制，实现整流逆变模块2电压幅值和频率调节的控制，实现大容量单相无功自动补偿模块4无功电流补偿的控制。
控制台5可配置有参数显示的功能显示器和保护报警功能的报警器。在本实施例中，控制台5具有控制和监测功能，还具有试验电压、电流、功率因数、无功功率、有功功率和频率参数显示和保护报警功能，能实现整流逆变模块2的电压频率和幅值的调节控制。
本发明的试验装置在应用时，其对应的试验方法包括以下步骤：通过开关柜1对接入的试验电压过流和缺相保护；通过整流逆变模块2，对接入的试验电压实现电压幅值和频率连续可调；通过励磁变压器3对接入的试验电压升压；通过大容量单相无功自动补偿模块4补偿试验电压中的无功电流；通过励磁线圈6试验时在发电机试品上感应磁通。
本发明的用于在低电压下进行发电机铁心磁化的试验装置及其方法，通过整流逆变模块实现试验电压0V～1000V之间连续可调；采用大容量自动无功补偿模块补偿试验电压中的无功电流，降低了试验所需的电源容量；励磁线圈设计为一匝，由多根绝缘电缆并联组成，减化了试验接线，缩短了试验准备时间。设备从试验接线、试验电压和电源容量等方面的设计和优化，提高了试验的安全可靠性以及试验的准确性。
本发明的试验装置可应用于所有汽轮发电机、水轮发电机及燃气轮发电机的定子铁心磁化试验，试验装置最大试验能力可满足1000MW机组的铁心损耗试验。该试验装置及方法由于安全风险小、试验操作简单、所需试验电源容量小、结果直观等优点，可完全取代目前在用的试验方法及装置，为国内各火力、燃气和水力发电厂提供更安全的技术服务，同时，研发的试验装置可提供给相关科研试验单位作为试验研究使用。
本发明的试验装置主要特点如下：
1.低电压下的发电机磁化试验相比传统的试验方式，试验电压降低了5～6倍(约为1kV)，可以有效避免原试验电压下，励磁电缆绝缘击穿对铁心或线棒放电，人身和试验的安全性得到了更可靠的保证；
2.项目中采用了连续可调的试验电源装置，避免了原试验方法在6kV电压下的合闸冲击的问题，同时电压调节灵活，避免原方法磁密归算等带来的误差，提高了试验的准确性和可靠性；
3.采用无功自动补偿装置，将原试验电源容量降低了70％～80％左右，减小了试验对电源容量的占用，避免原方法因此项试验提前倒6kV负荷或改保护设置等措施，大大简化了试验过程。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于在低电压下进行发电机铁心磁化的试验装置，其特征在于：其包括：
连接电压源，具有过流和缺相保护的开关柜(1)；
连接开关柜(1)出线，实现电压幅值和频率连续可调的整流逆变模块(2)；
连接整流逆变模块(2)，升高整流逆变模块(2)输出的试验电压的励磁变压器(3)；
连接励磁变压器(3)，补偿试验电压中的无功电流，降低试验所需电源容量的大容量单相无功自动补偿模块(4)；
连接励磁变压器(3)，试验时在发电机试品上感应磁通的励磁线圈(6)，励磁线圈(6)设计为一匝，采用多根绝缘电缆并联；
与开关柜(1)、整流逆变模块(2)、大容量单相无功自动补偿模块(4)均连接的控制台(5)，控制台(5)实现开关柜(1)过流和缺相保护的控制，实现整流逆变模块(2)电压幅值和频率调节的控制，实现大容量单相无功自动补偿模块(4)无功电流补偿的控制。
2.如权利要求1所述的用于在低电压下进行发电机铁心磁化的试验装置，其特征在于：励磁线圈(6)采用10根绝缘电缆并联，每根绝缘电缆绕发电机的铁心(11)一圈且两端各有集电母线一条：一端接试验高压，另一端接试验低压。
3.如权利要求1所述的用于在低电压下进行发电机铁心磁化的试验装置，其特征在于：大容量单相无功自动补偿模块(4)包括：
串联在励磁变压器(3)的正、负输出端上的单相静止型无功自动补偿器(7)；
并联在单相静止型无功自动补偿器(7)上的电容器组(8)。
4.如权利要求1所述的用于在低电压下进行发电机铁心磁化的试验装置，其特征在于：励磁变压器(3)是低压侧额定电压为400V，高压侧电压为1000V/1200V，容量为500kVA的无局放油浸式变压器。
5.如权利要求1所述的用于在低电压下进行发电机铁心磁化的试验装置，其特征在于：控制台(5)配置有参数显示的功能显示器和保护报警功能的报警器。
6.如权利要求1所述的用于在低电压下进行发电机铁心磁化的试验装置，其特征在于：该试验装置还包括单独配置的试验电源(10)取代所述电压源。
7.如权利要求1所述的用于在低电压下进行发电机铁心磁化的试验装置，其特征在于：该试验装置还包括集装箱(9)，开关柜(1)、整流逆变模块(2)、励磁变压器(3)、大容量单相无功自动补偿模块(4)、控制台(5)均安装在集装箱(9)内。
8.如权利要求7所述的用于在低电压下进行发电机铁心磁化的试验装置，其特征在于：励磁线圈(6)收拢在集装箱(9)内，且在实验室引出在集装箱(9)外。
9.如权利要求7所述的用于在低电压下进行发电机铁心磁化的试验装置，其特征在于：集装箱(9)内具有温湿度传感器和通风系统。
10.一种用于在低电压下进行发电机铁心磁化的试验方法，其应用于如权利要求1至9中任意一项所述的用于在低电压下进行发电机铁心磁化的试验装置，其特征在于：所述试验方法包括以下步骤：
通过开关柜(1)对接入的试验电压过流和缺相保护；
通过整流逆变模块(2)，对接入的试验电压实现电压幅值和频率连续可调；
通过励磁变压器(3)对接入的试验电压升压；
通过大容量单相无功自动补偿模块(4)补偿试验电压中的无功电流；
通过励磁线圈(6)试验时在发电机试品上感应磁通。
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