CN110954753A - 发电机励端密封瓦的对地绝缘测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及了一种发电机励端密封瓦的对地绝缘测量装置及方法，该对地绝缘测量装置包括：第一电压互感器，其第一输入端连接在发电机励端密封瓦与励磁机之间的转子大轴上；第二电压互感器，其第一输入端连接在发电机汽端密封瓦与对轮之间的转子大轴上；脉冲发生器，且脉冲发生器的正输出端连接靠近励磁机的转子大轴，脉冲发生器的负输出端接地；示波器，且示波器的两个输入通道分别连接第一电压互感器和第二电压互感器的输出端，并输出第一电压互感器和第二电压互感器的二次电压波形，以确定发电机励端密封瓦是否对地绝缘。实施本发明的技术方案，可在不拆对轮的情况下实现励端密封瓦的对地绝缘测量，节约了拆开对轮的时间和人力。

Description

发电机励端密封瓦的对地绝缘测量装置及方法

技术领域

本发明涉及电气维修领域，尤其涉及一种发电机励端密封瓦的对地绝缘测量装置及方法。

背景技术

如图1所示，为防止氢冷发电机内部高压氢气沿着发电机两端机壳与转子之间缝隙漏泄，在发电机的汽端(汽轮机端)和励端(励磁机端)分别安装了密封瓦，即，7瓦和8瓦(指密封瓦和轴瓦两个瓦)中的密封瓦。发电机的7、8瓦对地有厂家专门制造的环氧树脂绝缘材料，在实际运行中，由于7瓦处电压接近0，所以7瓦的绝缘好坏对发电机无影响，但是，8瓦处的电压约3-10V，只有保持8瓦对地绝缘才可避免此处在运行中失效导致的环流烧坏轴瓦，因此，需要准确了解8瓦在10V状态下的绝缘，判断其对运行的影响。如果在10V状态下绝缘不好，则会有较大电流通过8瓦造成损坏。

某些发电机的轴瓦有双道绝缘，对转子轴和地均有绝缘，轴瓦测量其绝缘好坏就很方便，直接用摇表测量两道绝缘的中间就可以，而密封瓦是单绝缘，即，只有对地绝缘，对转子轴没有绝缘，大修中密封瓦始终与转子大轴连通，而1-6瓦对地没有专设绝缘，运行中靠油绝缘，大修中因为轴瓦油全停，1-6瓦对地都是接地状态。所以，如果大修中要测量8瓦密封瓦对地的绝缘，就必须要脱开与汽轮机之间的对轮，否则发电机转子大轴通过对轮与汽轮机大轴相连接，绝缘就为0。而脱开汽轮机、发电机之间的对轮，是一个工作量很大的工作，需要4人工作20小时，操作较困难，而且，拆开对轮后，还要将两个转子中的一个沿轴向推开，等绝缘测量完成后再推回，重新连接后会导致汽轮机、发电机两个转子不同心，重新找中心要花费数天的时间。

另外，汽轮机、发电机轴系结构中其它只有单绝缘结构的部件也同样存在对地绝缘测量困难的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术存在的励端密封瓦对地的绝缘测量困难的缺陷，提供一种发电机励端密封瓦的对地绝缘测量装置及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种发电机励端密封瓦的对地绝缘测量装置，包括：

第一电压互感器，所述第一电压互感器的第一输入端连接在发电机励端密封瓦与励磁机之间的转子大轴上，所述第一电压互感器的第二输入端接地；

第二电压互感器，所述第一电压互感器的第一输入端连接在发电机汽端密封瓦与对轮之间的转子大轴上，所述第二电压互感器的第二输入端接地；

脉冲发生器，且所述脉冲发生器的正输出端连接靠近励磁机的转子大轴，所述脉冲发生器的负输出端接地；

示波器，且所述示波器的两个输入通道分别连接所述第一电压互感器和所述第二电压互感器的输出端，并输出所述第一电压互感器和所述第二电压互感器的二次电压波形，以确定发电机励端密封瓦是否对地绝缘。

优选地，所述脉冲发生器包括：直流电压源、限流电阻、电容、三位开关，其中，所述直流电压源的正端通过所述限流电阻连接所述三位开关的第二静触头，所述三位开关的第一静触头连接靠近励磁机的转子大轴，所述三位开关的动触头通过所述电容接地。

优选地，所述脉冲发生器还包括：启动按钮、三位开关的线圈、电压继电器、延时继电器和控制电源，其中，所述电压继电器的线圈并联在所述电容的两端，所述启动按钮的第一端分别连接所述控制电源的正端及所述三位开关的第二静触头，所述启动按钮的第二端与所述三位开关的动触头相连后通过所述电压继电器的常闭开关连接所述三位开关的线圈的第二端，所述延时继电器的开关的第一端连接所述控制电源的正端，述延时继电器的开关的第二端通过所述电压继电器的常开开关连接所述三位开关的线圈的第一端，所述延时继电器的线圈的第一端连接所述三位开关的线圈的第一端，所述三位开关的线圈的第三端与所述延时继电器的线圈的第二端分别连接所述控制电源的负端。

优选地，还包括：

比较模块，用于通过将所述第一电压互感器和所述第二电压互感器的二次电压波形分别与预先建立的波形库做比较，来确定发电机励端密封瓦的对地绝缘电阻值，其中，所述波形库是预先在对轮脱开的情况下，在发电机励端密封瓦两端并联可调电阻，并通过调整所述可调电阻的阻值，使发电机励端密封瓦在各个不同的对地电阻时，记录所述第一电压互感器和所述第二电压互感器的二次电压波形。

本发明还构造一种发电机励端密封瓦的对地绝缘测量方法，包括：

设置第一电压互感器，且使所述第一电压互感器的第一输入端连接在发电机励端密封瓦与励磁机之间的转子大轴上，所述第一电压互感器的第二输入端接地；

设置第二电压互感器，且使所述第二电压互感器的第一输入端连接在发电机汽端密封瓦与对轮之间的转子大轴上，所述第二电压互感器的第二输入端接地；

设置脉冲发生器，以对靠近励磁机的转子大轴施加脉冲信号；

设置示波器，并根据所述示波器所输出的所述第一电压互感器和所述第二电压互感器的二次电压波形来确定发电机励端密封瓦是否对地绝缘。

优选地，在对地绝缘测量之前，还包括：

预先在对轮脱开的情况下，在发电机励端密封瓦两端并联可调电阻，并通过调整所述可调电阻的阻值，使发电机励端密封瓦在各个不同的对地电阻时，记录所述第一电压互感器和所述第二电压互感器的二次电压波形，并存储在波形库中；

在对地绝缘测量时，还包括：

通过将所述第一电压互感器和所述第二电压互感器的二次电压波形分别与预先建立的波形库做比较，来确定发电机励端密封瓦的对地绝缘电阻值。

本发明所提供的技术方案，当脉冲发生器输出一个尖脉冲信号(例如500V的尖脉冲信号)的瞬间，该尖脉冲信号开始从第一电压互感器向第二电压互感器的方向传播，这样，在示波器上就会看到两个脉冲信号，通过比较示波器上收到的两个脉冲信号就可判断励端密封瓦和汽端密封瓦的绝缘情况，具体地，当两个脉冲信号相等说明绝缘良好，反之，若第一电压互感器的脉冲信号较小，则说明励端密封瓦的绝缘不好。因此，可在不拆对轮的情况下实现励端密封瓦的对地绝缘测量，节约了拆开对轮的时间和人力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图中：

图1是现有的汽轮机、发电机轴系的结构示意图；

图2是本发明发电机励端密封瓦的对地绝缘测量装置实施例一的示意图；

图3A、图3B是本发明发电机励端密封瓦的对地绝缘测量装置实施例二的电路图；

图4是本发明发电机励端密封瓦的对地绝缘测量方法实施例一的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图2是本发明发电机励端密封瓦的对地绝缘测量装置实施例一的示意图，首先说明的是，24为发电机的转子，25为发电机的定子铁芯，26为对轮，23为转子大轴，21为励端密封瓦，22为汽端密封瓦，而且，汽端密封瓦22基本上被直接接地，运行中无电压，其绝缘好坏并不影响运行。所以，该实施例仅说明在不拆开对轮26的情况下，如何测量励端密封瓦21的对地绝缘。在该实施例中，该对地绝缘测量装置包括：第一电压互感器11、第二电压互感器12、脉冲发生器13、示波器14，其中，第一电压互感器11的第一输入端连接在发电机励端密封瓦21与励磁机(未示出)之间的转子大轴23上，第一电压互感器11的第二输入端接地；第二电压互感器12的第一输入端连接在发电机汽端密封瓦22与对轮26(未示出)之间的转子大轴23上，第二电压互感器12的第二输入端接地；脉冲发生器13的正输出端连接靠近励磁机的转子大轴23，脉冲发生器13的负输出端接地；示波器14的两个输入通道分别连接第一电压互感器11和第二电压互感器12的输出端，并输出第一电压互感器11和第二电压互感器12的二次电压波形，以确定发电机励端密封瓦是否对地绝缘。

在该实施例中，当脉冲发生器13输出一个尖脉冲信号(例如500V的尖脉冲信号)的瞬间，该尖脉冲信号开始从第一电压互感器11向第二电压互感器12方向传播，这样，在示波器14上就会看到两个脉冲信号，通过比较示波器14上收到的两个脉冲信号就可判断励端密封瓦21和汽端密封瓦22的绝缘情况，具体地，如果励端密封瓦11或汽端密封瓦对地绝缘不好(例如10欧)，则电压脉冲信号通过对地绝缘电阻放电，这是一个RC放电回路，其电压幅值遵守ue^-1/(wCR)的规律下降，如果对地绝缘电阻很小，则电压迅速衰减，反之，如果对地绝缘电阻较大，则衰减很慢，而且，当对地绝缘电阻小时，传输到第二电压互感器时，幅值就小，反之就大。所以，理论上讲，当两个电压互感器的两个脉冲信号基本相等时说明绝缘良好，反之，若第二电压互感器的脉冲远小于第一电压互感器的脉冲，则说明励端密封瓦21的绝缘不好。

优选地，第一电压互感器11、第二电压互感器12选用型号相同的电压互感器，这样，由于电流测量到的误差相同，所以可提高对地绝缘的测量准确度。

进一步地，实践发现，即使励端密封瓦21和汽端密封瓦22在绝缘良好的情况下，第一电压互感器11和第二电压互感器12输出的两个脉冲信号也相差较多，分析原因为：脉冲发生器13输出的脉冲信号频率较高，例如达到100KHZ级，转子大轴对地电容也会起到较大的泄漏电流，导致第二电压互感器12收到的脉冲信号较小。为解决这个问题，可通过以下方式预先建立波形库：在对轮26脱开的情况下，在发电机励端密封瓦21两端并联可调电阻，并通过调整所述可调电阻的阻值，使发电机励端密封瓦21在并联不同的电阻时，记录第一电压互感器11和第二电压互感器12的二次电压波形，以生成波形库，即，在对轮脱开的情况下，测量励端密封瓦和汽端密封瓦的对地绝缘，例如100M欧，用本装置记录两个波形，此时波形即为100M欧时对应的波形，然后使用可调电阻并联在励端密封瓦21和汽端密封瓦22对地的两端，逐步降低电阻，例如10M欧，再录取波形，这样就建立了一组波形库，该波形库中存储有电机励端密封瓦在各个不同的对地电阻的情况下，第一电压互感器11和第二电压互感器12的二次电压波形。在实际(不拆对轮的情况下)测量发电机励端密封瓦的对地绝缘时，比较模块用于通过将第一电压互感器11和第二电压互感器12的二次电压波形分别与预先建立的波形库做比较，来确定发电机励端密封瓦的对地绝缘电阻值，即通过波形库反推对地绝缘电阻值。

图3A、图3B是本发明发电机励端密封瓦的对地绝缘测量装置实施例二的电路图，在该实施例中，211为励端密封瓦21的对地电阻，221为汽端密封瓦22的对地电阻，241为转子21的等效感抗，而且，第一电压互感器11的第一输入端连接在发电机励端密封瓦21与励磁机(未示出)之间的转子大轴23上，第一电压互感器11的第二输入端接地；第二电压互感器12的第一输入端连接在发电机汽端密封瓦22与对轮26(未示出)之间的转子大轴23上，第二电压互感器12的第二输入端接地，示波器14的两个输入通道分别连接第一电压互感器11和第二电压互感器12的输出端。

而且，结合图3A和图3B，脉冲发生器13包括：直流电压源DC、限流电阻R1、电容C、三位开关K1，其中，直流电压源DC的正端通过限流电阻R1连接三位开关K的第二静触头，即，位置2处，三位开关K1的第一静触头连接靠近励磁机的转子大轴，即，位置1处，三位开关K1的动触头通过电容C接地。另外，脉冲发生器13还包括：启动按钮T、三位开关K1的线圈、电压继电器K2、延时继电器K3和控制电源，其中，电压继电器K2的线圈并联在电容C的两端，启动按钮T的第一端分别连接控制电源的正端及三位开关的第二静触头，启动按钮T的第二端与三位开关的动触头相连后通过电压继电器K2的常闭开关连接三位开关K1的线圈的第二端，延时继电器K3的开关的第一端连接控制电源的正端，延时继电器K3的开关的第二端通过电压继电器K2的常开开关连接三位开关的线圈的第一端，延时继电器K3的线圈的第一端连接三位开关K1的线圈的第一端，三位开关K1的线圈的第三端与延时继电器K3的线圈的第二端分别连接控制电源的负端。

在该实施例中，按下启动按钮T后，三位开关K1的动触头连接其第二静触头，即置于2位，直流电源DC开始通过限流电阻R1向电容C充电，待充电到额定绝缘测试电压(例如500VDC，可通过电压继电器K2设置)时，电压继电器K2动作，其常闭开关打开，其常开开关闭合，此时，三位开关K1的动触头连接其第一静触头，即置于位置1，电容C开始向转子大轴放电，此时一个尖脉冲信号开始从第一电压互感器11向第二电压互感器12方向传播，在示波器14上会看到两个尖脉冲信号，放电持续时间(例如0.1秒)由时间继电器K3控制。通过比较示波器14上收到的两个脉冲信号就可判断两个密封瓦的绝缘情况。理论上，当两个脉冲信号相等说明绝缘良好，反之，第一电压互感器11的脉冲较小，则说明绝缘不好。

最后需说明的是，电容C的容量选择原则为：保证即使在汽端密封瓦22和励端密封瓦21均出现0电阻接地时，电容及其内阻的能量等效热效应不超过等效1A直流电。另外，在其它实施例中，可对以上实施例进行其它变形或更换：不设置启动按钮和三位开关的线圈，而是手动控制三位开关；不设置电压继电器K2，而是在电容C上并联电压表，通过电压表的指示来确定电容C的充电电压是否达到额定绝缘测试电压；不设置延时继电器K3，而是手动控制放电持续时间。

通过以上技术方案，利用电压互感器，可在不拆对轮的情况下实现励端密封瓦的对地绝缘测量，节约了拆开对轮的时间和人力。而且，可以在较高电压下(一般可达到绝缘测量等级，如500V或1000VDC)测量绝缘，同时采用电容和三位开关，保证了电源不会直接接到转子轴上引起轴瓦过热，电容的容量有限，保证了设备安全。

图4是本发明发电机励端密封瓦的对地绝缘测量方法实施例一的流程图，该实施例的对地绝缘测量方法包括以下步骤：

步骤S11.设置第一电压互感器，且使所述第一电压互感器的第一输入端连接在发电机励端密封瓦与励磁机之间的转子大轴上，所述第一电压互感器的第二输入端接地；

步骤S12.设置第二电压互感器，且使所述第二电压互感器的第一输入端连接在发电机汽端密封瓦与对轮之间的转子大轴上，所述第二电压互感器的第二输入端接地；

步骤S13.设置脉冲发生器，以对靠近励磁机的转子大轴施加脉冲信号；

步骤S14.设置示波器，并根据所述示波器所输出的所述第一电压互感器和所述第二电压互感器的二次电压波形来确定发电机励端密封瓦是否对地绝缘。

进一步地，在对地绝缘测量之前，还包括：

预先在对轮脱开的情况下，在发电机励端密封瓦两端并联可调电阻，并通过调整所述可调电阻的阻值，使发电机励端密封瓦在各个不同的对地电阻时，记录所述第一电压互感器和所述第二电压互感器的二次电压波形，并存储在波形库中；

在对地绝缘测量时，还包括：

通过将所述第一电压互感器和所述第二电压互感器的二次电压波形分别与预先建立的波形库做比较，来确定发电机励端密封瓦的对地绝缘电阻值。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何纂改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (6)

1.一种发电机励端密封瓦的对地绝缘测量装置，其特征在于，包括：

第一电压互感器，所述第一电压互感器的第一输入端连接在发电机励端密封瓦与励磁机之间的转子大轴上，所述第一电压互感器的第二输入端接地；

第二电压互感器，所述第一电压互感器的第一输入端连接在发电机汽端密封瓦与对轮之间的转子大轴上，所述第二电压互感器的第二输入端接地；

脉冲发生器，且所述脉冲发生器的正输出端连接靠近励磁机的转子大轴，所述脉冲发生器的负输出端接地；

示波器，且所述示波器的两个输入通道分别连接所述第一电压互感器和所述第二电压互感器的输出端，并输出所述第一电压互感器和所述第二电压互感器的二次电压波形，以确定发电机励端密封瓦是否对地绝缘。

2.根据权利要求1所述的发电机励端密封瓦的对地绝缘测量装置，其特征在于，所述脉冲发生器包括：直流电压源、限流电阻、电容、三位开关，其中，所述直流电压源的正端通过所述限流电阻连接所述三位开关的第二静触头，所述三位开关的第一静触头连接靠近励磁机的转子大轴，所述三位开关的动触头通过所述电容接地。

3.根据权利要求2所述的发电机励端密封瓦的对地绝缘测量装置，其特征在于，所述脉冲发生器还包括：启动按钮、三位开关的线圈、电压继电器、延时继电器和控制电源，其中，所述电压继电器的线圈并联在所述电容的两端，所述启动按钮的第一端分别连接所述控制电源的正端及所述三位开关的第二静触头，所述启动按钮的第二端与所述三位开关的动触头相连后通过所述电压继电器的常闭开关连接所述三位开关的线圈的第二端，所述延时继电器的开关的第一端连接所述控制电源的正端，述延时继电器的开关的第二端通过所述电压继电器的常开开关连接所述三位开关的线圈的第一端，所述延时继电器的线圈的第一端连接所述三位开关的线圈的第一端，所述三位开关的线圈的第三端与所述延时继电器的线圈的第二端分别连接所述控制电源的负端。

4.根据权利要求1所述的发电机励端密封瓦的对地绝缘测量装置，其特征在于，还包括：

比较模块，用于通过将所述第一电压互感器和所述第二电压互感器的二次电压波形分别与预先建立的波形库做比较，来确定发电机励端密封瓦的对地绝缘电阻值，其中，所述波形库是预先在对轮脱开的情况下，在发电机励端密封瓦两端并联可调电阻，并通过调整所述可调电阻的阻值，使发电机励端密封瓦在各个不同的对地电阻时，记录所述第一电压互感器和所述第二电压互感器的二次电压波形。

5.一种发电机励端密封瓦的对地绝缘测量方法，其特征在于，包括：

设置第一电压互感器，且使所述第一电压互感器的第一输入端连接在发电机励端密封瓦与励磁机之间的转子大轴上，所述第一电压互感器的第二输入端接地；

设置第二电压互感器，且使所述第二电压互感器的第一输入端连接在发电机汽端密封瓦与对轮之间的转子大轴上，所述第二电压互感器的第二输入端接地；

设置脉冲发生器，以对靠近励磁机的转子大轴施加脉冲信号；

设置示波器，并根据所述示波器所输出的所述第一电压互感器和所述第二电压互感器的二次电压波形来确定发电机励端密封瓦是否对地绝缘。

6.根据权利要求5所述的发电机励端密封瓦的对地绝缘测量方法，其特征在于，在对地绝缘测量之前，还包括：

预先在对轮脱开的情况下，在发电机励端密封瓦两端并联可调电阻，并通过调整所述可调电阻的阻值，使发电机励端密封瓦在各个不同的对地电阻时，记录所述第一电压互感器和所述第二电压互感器的二次电压波形，并存储在波形库中；

在对地绝缘测量时，还包括：

通过将所述第一电压互感器和所述第二电压互感器的二次电压波形分别与预先建立的波形库做比较，来确定发电机励端密封瓦的对地绝缘电阻值。

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