CN111157895A - 一种高压电机定子绕组端部表面电位测量系统 - Google Patents

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Abstract

一种高压电机定子绕组端部表面电位测量系统，属于电气绝缘测量系统领域，本发明提供一种非接触直接采集静电电位信号，能够实现不同湿度、不同温度、沿绕组长度方向和宽度方向的表面电位分布测量的测量系统。本发明中，高压静电探头、探头支撑结构、绕组支撑结构、电机绕组导体、电机绕组绝缘层均位于恒温恒湿箱内，电机绕组绝缘层包裹电机绕组导体的中部，电机绕组导体固定在绕组支撑结构上，探头支撑结构固定在恒温恒湿箱内部且位于电机绕组导体的上方，高压静电探头安装于探头支撑结构上且正对电机绕组绝缘层，接地电极固定于电机绕组绝缘层的中间，高压电极固定于电机绕组导体的一端。本发明主要用于测量高压电机定子绕组端部表面电位。

Description

一种高压电机定子绕组端部表面电位测量系统
技术领域
本发明属于电气绝缘测量系统领域，具体涉及一种高压电机定子绕组端部表面电位测量系统。
背景技术
高压电机在国民经济发展中起着重要的作用，但是其定子绕组端部电场分布不均匀而且幅值较高，易于引起电晕放电现象，导致定子绕组绝缘性能劣化，威胁着高压电机的安全运行。为了有效地抑制电晕放电现象，通常采用防电晕材料对高压电机定子绕组端部进行防电晕处理，使得定子绕组端部电场分布均匀化，降低局部区域内的最大电场强度。
为了保证经过防电晕处理的定子绕组端部不发生电晕放电现象，需要对该绕组端部的表面电位分布进行试验。目前，多数高压电机生产厂家采用的方法是：先在定子绕组表面放置细铜环电极，然后利用静电电压表获得细铜环电极位置处的电位。这种方法测试过程简单，但测量误差大。
经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN207051394，授权公告日2018-02-27，记载了一种发电机定子线棒端部表面电位非接触式测量系统，由暗箱、交流电压源、测量装置导轨、光电转换模块、红外测温装置、收光器、示波器、负直流电压源、温控仪和电极等组成。该技术采用非接触的测量方式采集光信号，研究暗箱环境下电机线棒的表面电位分布，而且只能获得沿着电机线棒长度方向的表面电位分布信息。
因此，就需要一种通过非接触方式直接采集静电电位信号、可以测量光照条件下高压电机定子绕组端部的表面电位分布，并能够实现不同湿度、不同温度、沿绕组长度方向和宽度方向的表面电位分布测量的高压电机定子绕组端部表面电位测量系统。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种高压电机定子绕组端部表面电位测量系统，其通过非接触方式直接采集静电电位信号，可以测量光照条件下高压电机定子绕组端部的表面电位分布，并能够实现不同湿度、不同温度、沿绕组长度方向和宽度方向的表面电位分布测量。
本发明所涉及的一种高压电机定子绕组端部表面电位测量系统的技术方案如下：
本发明所涉及的一种高压电机定子绕组端部表面电位测量系统，它包括高压静电探头、探头支撑结构、绕组支撑结构、高压电机定子绕组、接地电极、高压电极和恒温恒湿箱，所述高压静电探头、探头支撑结构、绕组支撑结构、高压电机定子绕组均位于恒温恒湿箱内，所述高压电机定子绕组包括绕组导体和绕组绝缘层，绕组绝缘层包裹在绕组导体的中部，所述高压电机定子绕组固定在绕组支撑结构上，所述探头支撑结构固定在恒温恒湿箱内部且位于高压电机定子绕组的上方，所述高压静电探头安装于探头支撑结构上且正对电机绕组绝缘层，所述接地电极固定于电机绕组绝缘层的中间，所述高压电极固定于电机绕组导体的一端。
进一步地：所述探头支撑结构包括X方向滑块、X方向导轨、Y方向滑块、Y方向导轨、水平台和螺纹杆，所述水平台水平固定在螺纹杆的上端，所述Y方向导轨在水平台所在的平面呈Y方向设置，所述Y方向滑块滑动安装在Y方向导轨上，所述X方向导轨呈X方向固定在Y方向滑块上，所述X方向滑块滑动安装在X方向导轨上，所述高压静电探头固定在X方向滑块上。
进一步地：所述X方向滑块的中心开设有圆孔，所述高压静电探头通过圆孔垂直于电机绕组绝缘层表面。
进一步地：所述探头支撑结构还包括配重底座，所述配重底座固定在恒温恒湿箱内底面上，所述螺纹杆的下端竖直固定在配重底座上。
进一步地：所述绕组支撑结构包括支撑架底座、支撑架导轨和固定块，所述支撑架底座固定在恒温恒湿箱的内底面上，所述支撑架导轨固定在支撑架底座上，所述固定块滑动安装在支撑架导轨上，所述高压电机定子绕组固定在固定块上。
进一步地：所述X方向导轨和Y方向导轨均为电动导轨，且X方向导轨和Y方向导轨的输入端均与计算机的输出端连接，用于通过计算机实现X方向滑块和Y方向滑块的驱动和控制。
进一步地：所述支撑架导轨为普通导轨，所述固定块通过手动沿着支撑架导轨自由滑动。
进一步地：它还包括接地引线、高压引线和数据通信线，所述恒温恒湿箱的一侧开设有密封孔，所述接地引线的一端与接地电极电连接、另一端由密封孔伸出恒温恒湿箱后接地；所述高压引线的一端与高压电极电连接、另一端由密封孔伸出恒温恒湿箱后与交流高压电源相连接；所述数据通信线的一端与高压静电探头电连接、另一端由密封孔伸出恒温恒湿箱后依次与高压静电电压表和计算机相连。
进一步地：所述高压静电电压表的型号为Trek 341B，所述高压静电探头的型号为Trek341B。
进一步地：所述恒温恒湿箱的箱门采用透明的有机玻璃；所述恒温恒湿箱的温度范围为0～40℃，湿度范围为10％～90％；所述支撑架底座、支撑架导轨和固定块均为环氧树脂绝缘材料。
本发明所涉及的一种高压电机定子绕组端部表面电位测量系统的有益效果是：
本发明所涉及的一种高压电机定子绕组端部表面电位测量系统，采用非接触方式获得高压电机绕组绝缘表面的静电电位信号，不受光照条件限制。静电电位信号由计算机记录和采集，采样速率快、准确度高、操作容易。通过计算机控制X方向滑块和Y方向滑块的移动，可以获得沿绕组长度方向和宽度方向的高压电机绕组绝缘表面电位分布信息。采用恒温恒湿试验箱控制高压电机绕组试样的周围温度和湿度，可以获得不同湿度和不同温度作用下高压电机绕组端部绝缘的表面电位分布信息。恒温恒湿试验箱门为透明玻璃，便于观察高压电机定子绕组端部表面电位测量系统的工作过程。
附图说明
图1是高压电机定子绕组端部表面电位测量系统的结构示意图；
图2是探头支撑结构的结构示意图；
图3是绕组支撑结构的结构示意图；
图4是恒温恒湿箱的密封孔示意图；
图中，1为高压静电探头、2为X方向滑块、3为X方向导轨、4为Y方向滑块、5为Y方向导轨、6为水平台、7为六角螺母、8为螺纹杆、9为配重底座、10为电机绕组导体、11为电机绕组绝缘层、12为支撑架底座、13为接地电极、14为支撑架导轨、15为固定块、16为高压电极、17为接地引线、18为高压引线、19为数据通信线、20为密封孔、21为恒温恒湿箱、22为紧固螺钉。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
实施例1
结合图1、图2、图3和图4说明本实施例，在本实施例中，本实施例所涉及的一种高压电机定子绕组端部表面电位测量系统，它包括高压静电探头1、探头支撑结构、绕组支撑结构、高压电机定子绕组、接地电极13、高压电极16和恒温恒湿箱21，所述高压静电探头1、探头支撑结构、绕组支撑结构、高压电机定子绕组均位于恒温恒湿箱21内，所述高压电机定子绕组由绕组导体10和绕组绝缘层11组成，绕组绝缘层11包裹在电机绕组导体10的中部，所述高压电机定子绕组固定在绕组支撑结构上，所述探头支撑结构固定在恒温恒湿箱21内部且位于高压电机定子绕组的上方，所述高压静电探头1安装于探头支撑结构上且正对电机绕组绝缘层11，所述接地电极13固定于电机绕组绝缘层11的中间，所述高压电极16固定于电机绕组导体10的一端。
更为具体地：所述探头支撑结构包括X方向滑块2、X方向导轨3、Y方向滑块4、Y方向导轨5、水平台6和螺纹杆8，所述水平台6水平固定在螺纹杆8的上端，所述Y方向导轨5在水平台6所在的平面呈Y方向设置，所述Y方向滑块4滑动安装在Y方向导轨5上，所述X方向导轨3呈X方向固定在Y方向滑块4上，所述X方向滑块2滑动安装在X方向导轨3上，所述高压静电探头1固定在X方向滑块2上。X方向导轨3固定于Y方向滑块4上。Y方向滑块4可以通过Y方向导轨5沿着高压电机绕组宽度方向自由移动。Y方向导轨5固定于水平台6上。高压电机绕组试样固定在支撑架上。支撑架由支撑架底座12、支撑架导轨14、固定块15和紧固螺钉22组成。支撑架导轨14固定于支撑架底座12上。支撑架导轨14与高压电机绕组试样方向垂直。固定块15可以沿着支撑架导轨自由移动。固定块15的位置通过紧固螺钉22锁定。
更为具体地：所述X方向滑块2的中心开设有圆孔，所述高压静电探头1通过圆孔垂直于绕组绝缘层11表面。
更为具体地：所述探头支撑结构还包括配重底座9，所述配重底座9固定在恒温恒湿箱21内底面上，所述螺纹杆8的下端竖直固定在配重底座9上。
更为具体地：所述绕组支撑结构包括支撑架底座12、支撑架导轨14和固定块15，所述支撑架底座12固定在恒温恒湿箱21的内底面上，所述支撑架导轨14固定在支撑架底座12上，所述固定块15滑动安装在支撑架导轨14上，所述高压电机定子绕组固定在固定块15上。
更为具体地：所述X方向导轨3和Y方向导轨5均为电动导轨，且X方向导轨3和Y方向导轨5的输入端均与计算机的输出端连接，用于通过计算机实现X方向滑块2和Y方向滑块4的驱动和控制。X方向和Y方向滑块的移动通过计算机实现驱动和控制。
更为具体地：所述支撑架导轨14为普通导轨，固定块15通过手动沿着撑架导轨14自由滑动。
更为具体地：它还包括接地引线17、高压引线18和数据通信线19，所述恒温恒湿箱21的一侧开设有密封孔20，所述接地引线17的一端与接地电极13电连接、另一端由密封孔20伸出恒温恒湿箱21后接地；所述高压引线18的一端与高压电极16电连接、另一端由密封孔20伸出恒温恒湿箱21后与交流高压电源相连接；所述数据通信线19的一端与高压静电探头1电连接、另一端由密封孔20伸出恒温恒湿箱21后依次与高压静电电压表和计算机相连。高压电机绕组试样中部的绕组绝缘层11表面粘贴有接地电极13，接地电极13通过接地引线17与大地相连接。高压电机绕组试样的导体10上装有高压电极16，高压电极16通过高压引线18与交流高压电源相连接。
更为具体地：所述高压静电电压表的型号为Trek 341B，所述高压静电探头1的型号为Trek341B。高压静电探头为Trek 341B高压静电电压表的配套静电探头。高压静电探头1与高压电机绕组表面的距离由水平台5的位置进行调整。水平台5位置由垂直于配重底座9的螺杆8和六角螺母7锁定。高压静电探头与高压电机绕组表面的距离为2～4mm。
更为具体地：所述恒温恒湿箱21的箱门采用透明的有机玻璃；所述恒温恒湿箱21的温度范围为0～40℃，湿度范围为10％～90％；所述支撑架底座12、支撑架导轨14和固定块15均为环氧树脂绝缘材料。

Claims (10)

1.一种高压电机定子绕组端部表面电位测量系统，其特征在于，它包括高压静电探头(1)、探头支撑结构、绕组支撑结构、高压电机定子绕组、接地电极(13)、高压电极(16)和恒温恒湿箱(21)，所述高压静电探头(1)、探头支撑结构、绕组支撑结构、高压电机定子绕组均位于恒温恒湿箱(21)内，所述高压电机定子绕组包括绕组导体(10)和绕组绝缘层(11)，绕组绝缘层(11)包裹在绕组导体(10)的中部，所述高压电机定子绕组固定在绕组支撑结构上，所述探头支撑结构固定在恒温恒湿箱(21)内部且位于高压电机定子绕组的上方，所述高压静电探头(1)安装于探头支撑结构上且正对电机绕组绝缘层(11)，所述接地电极(13)固定于电机绕组绝缘层(11)的中间，所述高压电极(16)固定于电机绕组导体(10)的一端。
2.根据权利要求1所述的一种高压电机定子绕组端部表面电位测量系统，其特征在于，所述探头支撑结构包括X方向滑块(2)、X方向导轨(3)、Y方向滑块(4)、Y方向导轨(5)、水平台(6)和螺纹杆(8)，所述水平台(6)水平固定在螺纹杆(8)的上端，所述Y方向导轨(5)在水平台(6)所在的平面呈Y方向设置，所述Y方向滑块(4)滑动安装在Y方向导轨(5)上，所述X方向导轨(3)呈X方向固定在Y方向滑块(4)上，所述X方向滑块(2)滑动安装在X方向导轨(3)上，所述高压静电探头(1)固定在X方向滑块(2)上。
3.根据权利要求2所述的一种高压电机定子绕组端部表面电位测量系统，其特征在于，所述X方向滑块(2)的中心开设有圆孔，所述高压静电探头(1)通过圆孔垂直于电机绕组绝缘层(11)表面。
4.根据权利要求2所述的一种高压电机定子绕组端部表面电位测量系统，其特征在于，所述探头支撑结构还包括配重底座(9)，所述配重底座(9)固定在恒温恒湿箱(21)内底面上，所述螺纹杆(8)的下端竖直固定在配重底座(9)上。
5.根据权利要求2所述的一种高压电机定子绕组端部表面电位测量系统，其特征在于，所述绕组支撑结构包括支撑架底座(12)、支撑架导轨(14)和固定块(15)，所述支撑架底座(12)固定在恒温恒湿箱(21)的内底面上，所述支撑架导轨(14)固定在支撑架底座(12)上，所述固定块(15)滑动安装在支撑架导轨(14)上，所述高压电机定子绕组固定在固定块(15)上。
6.根据权利要求5所述的一种高压电机定子绕组端部表面电位测量系统，其特征在于，所述X方向导轨(3)和Y方向导轨(5)均为电动导轨，且X方向导轨(3)和Y方向导轨(5)的输入端均与计算机的输出端连接，用于通过计算机实现X方向滑块(2)和Y方向滑块(4)的驱动和控制。
7.根据权利要求5所述的一种高压电机定子绕组端部表面电位测量系统，其特征在于，所述支撑架导轨(14)为普通导轨，所述固定块(15)通过手动沿着支撑架导轨(14)自由滑动。
8.根据权利要求6或7所述的一种高压电机定子绕组端部表面电位测量系统，其特征在于，它还包括接地引线(17)、高压引线(18)和数据通信线(19)，所述恒温恒湿箱(21)的一侧开设有密封孔(20)，所述接地引线(17)的一端与接地电极(13)电连接、另一端由密封孔(20)伸出恒温恒湿箱(21)后接地；所述高压引线(18)的一端与高压电极(16)电连接、另一端由密封孔(20)伸出恒温恒湿箱(21)后与交流高压电源相连接；所述数据通信线(19)的一端与高压静电探头(1)电连接、另一端由密封孔(20)伸出恒温恒湿箱(21)后依次与高压静电电压表和计算机相连。
9.根据权利要求8所述的一种高压电机定子绕组端部表面电位测量系统，其特征在于，所述高压静电电压表的型号为Trek 341B，所述高压静电探头(1)的型号为Trek 341B。
10.根据权利要求5所述的一种高压电机定子绕组端部表面电位测量系统，其特征在于，所述恒温恒湿箱(21)的箱门采用透明的有机玻璃；所述恒温恒湿箱(21)的温度范围为0～40℃，湿度范围为10％～90％；所述支撑架底座(12)、支撑架导轨(14)和固定块(15)均为环氧树脂绝缘材料。
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