CN111175621A - 核电站中、高压旋转电机绝缘缺陷检测方法、系统及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及核电站设备管理技术领域,公开了一种核电站中、高压旋转电机绝缘缺陷检测、系统及设备,其中,该核电站中、高压旋转电机绝缘缺陷检测方法包括:通过电机电源进线,在旋转电机的三相定子绕组上施加脉冲冲击电压,并采用紫外成像仪对待检测部位进行紫外成像检查,获取放电图像;若放电图像为存在异常放电区域,则基于异常放电区域,确定定子绕组上的异常绝缘点。该方法,通过对定子绕组进行匝间脉冲冲击电压试验,并采用紫外线成像仪对待检测部位进行紫外成像检查,可以在待检测部位对应的绝缘组件发生功能故障之前提早发现隐患,作为电机生产或维修的生产质检手段,提高产品质量,避免因意外停机导致的生产损失。
Description
技术领域
本发明涉及核电站设备管理技术领域,尤其涉及一种核电站中、高压旋转电机绝缘缺陷检测方法、系统及设备。
背景技术
核电站的组成通常有两部分:核系统及核设备,又称为核岛;常规系统及常规设备,又称为常规岛。这两部分就组成了核能发电系统。核电站的发电原理是一回路的冷却剂通过堆心加热,在蒸汽发生器中将热量传给二回路或三回路的水,然后形成蒸汽推动汽轮发电机。核电站电动机可将汽轮发电机产生的电能转换成机械能。它是利用通电线圈(也就是定子绕组)产生旋转磁场并作用于转子形成磁电动力旋转扭矩。
电动机的定子铁芯上绕有许多包裹绝缘材料的电磁线,这些待绝缘的电磁线就是电动机的定子绕组,而且是三相的。电动机绕组中引入了三相交流电,则各相绕组之间必须绝缘,否则会发生绝缘击穿事故。电动机三相绕组之间的绝缘是防止出现“工作性”的绝缘击穿短路事故。对应地,此类绝缘又被称为相间绝缘;电动机三相绕组对外壳的绝缘就是防止对地绝缘击穿短路事故。对应地,此类绝缘又被称为对地绝缘。绝缘如果不合格,不但会危及设备本身及相连的其它电气装置损坏,还会对用电的设备和人员造成危险。
定子绕组绝缘日常维修和保养,一般仅采用兆欧表测量绝缘吸收比和极化指数,测量结果一般仅能反映电机中定子绕组绝缘的受潮情况,亦不能发现绝缘缺陷。而即便行业里用于考验定子绝缘的交、直流耐压试验(外施高压试验)是通过工频试验变压器施加一定的交流高电压,并持续一分钟,如果绝缘不击穿或漏电流不超过定值,就是绝缘合格的。该耐压试验也仅能发现严重的对地绝缘缺陷或相间绝缘缺陷,难以发现定子绕组铁芯槽口或定子绕组端部处相间绝缘的早期缺陷,早期缺陷包括,定子绕组铁芯槽口放电、定子绕组端部相间过桥线放电、或电源引线与定子绕组端部绕组之间放电等现象。中高压交流中、高压旋转电机的定子线圈绝缘击穿故障又以槽口和端部最为常见。如何发现定子绕组铁芯槽口或定子绕组端部处相间绝缘的早期缺陷成为亟待解决的问题。
发明内容
本发明实施例提供一种核电站中、高压旋转电机绝缘缺陷检测方法、系统及设备,以解决发现定子绕组铁芯槽口或端部处相间绝缘的早期缺陷问题。
一种核电站中、高压旋转电机绝缘缺陷检测方法,包括:
通过电机电源进线,在旋转电机的三相定子绕组上施加脉冲冲击电压,并采用紫外成像仪对待检测部位进行紫外成像检查,获取放电图像;
若放电图像为存在异常放电区域,则基于异常放电区域,确定定子绕组上的异常绝缘点。
一种核电站中、高压旋转电机绝缘缺陷检测系统,包括:
脉冲放电模块,用于通过电机电源进线,在旋转电机的三相定子绕组上施加脉冲冲击电压,并采用紫外成像仪对待检测部位进行紫外成像检查,获取放电图像;
确定异常绝缘点模块,用于若放电图像为存在异常放电区域,则基于异常放电区域,确定定子绕组上的异常绝缘点。
一种核电站中、高压旋转电机绝缘缺陷检测设备,包括:如上述核电站中、高压旋转电机绝缘缺陷检测系统。
上述核电站中、高压旋转电机绝缘缺陷检测方法、系统及设备,通过对定子绕组进行匝间脉冲冲击电压试验,并采用紫外线成像仪对待检测部位进行紫外成像检查,可以在待检测部位对应的绝缘组件发生功能故障之前提早发现隐患,作为电机生产或维修的生产质检手段,提高产品质量,避免因意外停机导致的生产损失。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对本发明实施例的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性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例中核电站中、高压旋转电机绝缘缺陷检测方法的流程图;
图2是本发明一实施例中核电站中、高压旋转电机绝缘缺陷检测方法的另一流程图;
图3是本发明一实施例中核电站中、高压旋转电机绝缘缺陷检测方法的另一流程图;
图4是本发明一实施例中核电站中、高压旋转电机绝缘缺陷检测方法的另一流程图;
图5是本发明一实施例中核电站中、高压旋转电机绝缘缺陷检测方法的另一流程图;
图6是本发明一实施例中核电站中、高压旋转电机绝缘缺陷检测系统的一构成框图。
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作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。
在一实施例中,如图1所示,提供一种核电站中、高压旋转电机绝缘缺陷检测方法,以该方法应用在图1中的服务器为例进行说明,具体包括如下步骤:
S10.通过电机电源进线,在旋转电机的三相定子绕组上施加脉冲冲击电压,并采用紫外成像仪对待检测部位进行紫外成像检查,获取放电图像。
其中,待检测部件位置于本实施例可为定子绕组铁芯槽口和定子绕组端部。程序仪扫描结果即为存在异常放电区域或不存在放电区域。可以理解地,存在异常放电区域即为在定子绕组铁芯槽口和/或定子绕组端部存在异常放电以及可闻放电声的现象的区域。
脉冲冲击是在同一线圈相邻匝间施加高电压以检验其绝缘强度的试验。浪涌也叫突波,就是超出正常工作电压的瞬间过电压。浪涌是发生在仅仅几百万分之一秒时间内的一种剧烈脉冲。可能引起浪涌的原因有:重型设备、短路、电源切换或大型发动机等。
冲击电压是指作用时间极短的电压,如雷电冲击电压或操作冲击电压。瞬间能产生极大的电流能量。
具体地,现有理论认为电机的定子绕组的匝间脉冲冲击电压试验并不具备检测槽口绝缘异常的作用,且匝间脉冲冲击电压试验对定子绕组端部相间绝缘的灵敏度也较低,因此行业内不存在采用匝间脉冲冲击电压试验对定子绕组早起绝缘缺陷进行检测的做法。
在实际生产应用过程中,操作人员对工频为6.6kv和10kV整机电机进行匝间脉冲冲击电压试验时,可见定子绕组铁芯槽口、定子绕组端部相间过桥线或电源引线与定子绕组端部之间放电,出现有可闻放电声和可见放电火花,可见放电火花的起始电压一般在1.2~1.7kV。而对整机进行脉冲冲击电压试验,克服了现有认为在整机进行试验难以检测任何匝间故障的认知。
放电是一种局部化的放电现象,当带电体的局部电压应力超过临界值时,会使空气游离而产生电晕放电现象。特别是高压电力设备,其常因设计、制造、安装及维护工作不良产生电晕、闪络或电弧。在放电过程中,空气中的电子不断获得和释放能量,而当电子释放能量(即放电),便会放出紫外线。这样便可以利用紫外成像仪评估绝缘状况和绝缘缺陷。
步骤S10中,对定子绕组的定子绕组端部包括定子定子绕组铁芯槽口绕组对地或定子绕组端部相间的位置施以脉冲放电,同时使用紫外成像仪检测放电点,从而可找到绝缘的早期缺陷或薄弱点,也即异常放电区域,提高生产安全性。
优选地,在步骤S10中,待检测部位包括定子绕组铁芯槽口和定子绕组端部。
具体地,待检测部位包括定子绕组铁芯槽口和定子绕组端部。中高压交流中、高压旋转电机定子线圈绝缘击穿故障以槽口最为常见,因此处对地的场强最高,而且从出现可见放电痕迹到绝缘彻底击穿之间的时间十分短暂。用户进行的日常电机解体检查极少有机会发现槽口放电痕迹,只有绝缘彻底击穿导致停机后才发现故障位置。根据实践经验,传统的交直流耐压试验包括介损或局放测量并不能发现这些部位早期的绝缘缺陷,而采用匝间脉冲冲击电压试验,可以在绝缘发生功能故障之前提早发现隐患。
优选地,在步骤S10中,即采用紫外成像仪对待检测部位进行紫外成像检查,获取放电图像,具体包括如下步骤:
S11.通过电机电源进线,在旋转电机的三相定子绕组上施加脉冲冲击电压。
步骤S11中可将冲击电压施加到定子绕组的定子绕组端部,进行精确定位和检测,以便检测到采用耐压试验难以检测到的早期定子绕组绝缘缺陷,可产生采用安全方式产生对定子绕组的定子绕组端部施加的冲击电压,保证试验安全性;并将冲击电压施加到定子绕组的定子绕组端部,进行精确定位和检测,以便检测到采用耐压试验难以检测到的早期定子绕组绝缘缺陷。
优选地,冲击电压包括横向电压和纵向电压,横向电压的峰值不大于定子绕组的冲击电压峰值。
具体地,当中、高压旋转电机的一个端子和地之间出现陡峭电压冲击时,该相所有各点处不可能“突然地”(亦即在冲击上升时间期间)达到同一电位,因此在定子绕组内出现两种类型的电压升高:定子绕组铜导线与地之间的电压(横向电压)和沿定子绕组铜导线长度上的电压(纵向电压)。定子绕组在绝缘配合的系统内应具有规定的耐冲击水平,于本实施例,可为横向电压的峰值不大于定子绕组的冲击电压峰值。
S20.若放电图像为存在异常放电区域,则基于异常放电区域,确定定子绕组上的异常绝缘点。
具体地,紫外成像仪的功能在于可以检测可见光范围外人眼不可见的电晕放电和表面局部放电。局部放电(电晕放电)的空间分布及发光强度反映了带电设备的电场分布,直接反映出空间电场的分布,能发现引起电场异常的设备缺陷,精确获取异常绝缘点。
步骤S20中,异常绝缘点可采用紫外成像仪被远距离、高效、早期且可靠地确定,减少因意外停机造成的生产损失。
本实施例提供的核电站中、高压旋转电机绝缘缺陷检测方法,通过对定子绕组进行匝间脉冲冲击电压试验,并采用紫外线成像仪对待检测部位进行紫外成像检查,可以在待检测部位对应的绝缘组件发生功能故障之前提早发现隐患,作为电机生产或维修的生产质检手段,提高产品质量,避免因意外停机导致的生产损失。
在一实施例中,如图2所示,在步骤S10之前,即在通过电机电源进线,在旋转电机的三相定子绕组上施加脉冲冲击电压之前,核电站中、高压旋转电机绝缘缺陷检测方法还具体包括如下步骤:
S1011.获取定子绕组对应的电机型号。
其中,电机型号是每个旋转电子出厂时设定的标识,用以代表不同的工作电压以及功率等。
步骤S1011中获取定子绕组对应的电机型号,便于获取与待电机型号对应的试验时可施加的最大冲击电压,保证试验的真实性和有效性。
S1012.基于脉冲冲击电压试验电压表,获取电机型号对应的冲击电压。
其中,冲击试验电压表是记录每一电机型号和其对应的最大的可施加的冲击电压的记录表。
步骤S1012中可及时基于冲击试验电压表获取与电机型号对应的冲击电压,加快试验进程提高试验效率。
步骤S1011至S1012可获取定子绕组对应的电机型号,便于获取与待电机型号对应的试验时可施加的最大冲击电压,保证试验的真实性和有效性;并可及时基于冲击试验电压表获取与电机型号对应的冲击电压,加快试验进程提高试验效率。
在一实施例中,如图3所示,在步骤S10之前,即在通过电机电源进线,在旋转电机的三相定子绕组上施加脉冲冲击电压之前,核电站中、高压旋转电机绝缘缺陷检测方法还具体包括如下步骤:
S1021.采用工频电压或冲击电压试验定子绕组的耐冲击水平。
S1022.若定子绕组未被击穿,则继续对定子绕组执行核电站中、高压旋转电机绝缘缺陷检测方法。
S1023.若定子绕组被击穿,则发送定子绕组不符合耐冲击水平的提醒。
具体地,应用工频电压或冲击电压试验主绝缘的耐冲击水平。在线圈引出端与地之间应施加以规定的工频电压(2UN+1kV)为时1min,接着以1kV/s的速率提高电压,使之达到2(2UN+1kV),然后立即以至少1kV/s的速率降低电压到零值,过程中如不发生击穿,即认为主绝缘响应的耐冲击水平和端部防晕已满足要求,可继续采用冲击电压对定子绕组执行核电站中、高压旋转电机绝缘缺陷检测方法。
在一实施例中,如图4所示,在步骤S20之后,即在确定定子绕组上的异常绝缘点之后,核电站中、高压旋转电机绝缘缺陷检测方法还具体包括如下步骤:
S201.获取异常绝缘点在定子绕组端部上对应的绝缘缺陷组件。
具体地,每个定子绕组端部对应至少一个绝缘缺陷组件。本实施例中可采用紫外成像仪精确地定位出异常绝缘点具体发生在哪个绝缘缺陷组件上,比如,定子线棒槽口、端部相间过桥线、电源引线或端部绕组之间,从而可决定是否更换对应的绝缘缺陷组件或者整体替换更新的定子绕组。
步骤S201中可基于异常绝缘点获取精确定位的绝缘缺陷组件,提高绝缘缺陷组件检测的准确性,保证生产安全性。
S202.采用更新绝缘组件替换绝缘缺陷组件。
步骤S202中可采用更新绝缘组件替换掉可替换的绝缘缺陷组件,或者整体替换定子绕组,保证生产的可实施性。
S203.重复执行通过电机电源进线,在旋转电机的三相定子绕组上施加脉冲冲击电压,并采用紫外成像仪对待检测部位进行紫外成像检查,获取放电图像的步骤,直至放电图像为未发现异常放电区域。
步骤S203中可采用脉冲放电对更新后的更新绝缘组件继续检测其是否存在绝缘缺陷,直至确认每一定子绕组端部均未发现异常放电区域,可保障检测早期绝缘缺陷的可靠性。
步骤S201至S203可基于异常绝缘点获取精确定位的绝缘缺陷组件,提高绝缘缺陷组件检测的准确性,保证生产安全性;可采用更新绝缘组件替换掉可替换的绝缘缺陷组件,或者整体替换定子绕组,保证生产的可实施性;可采用脉冲放电对更新后的更新绝缘组件继续检测其是否存在绝缘缺陷,直至确认每一定子绕组端部均未发现异常放电区域,可保障检测早期绝缘缺陷的可靠性。
在一实施例中,如图5所示,在步骤S10之后,即在获取放电图像之后,核电站中、高压旋转电机绝缘缺陷检测方法还具体包括如下步骤:
S1021.若放电图像为未发现异常放电区域,则获取当前检测日期。
其中,当前检测日期是本次通过电机电源进线,在旋转电机的三相定子绕组上施加脉冲冲击电压的日期,便于后续基于当前检测日期判定是否需要对定子绕组端部再次进行脉冲冲击电压试验。
步骤S1021中可获取当前检测日期为后续再次进行脉冲冲击电压试验提供时间参考,提高重复检测的有效性。
S1022.记录定子绕组对应的定子绕组端部的检测日期为当前检测日期,并记录定子绕组对应的定子绕组端部的检测状态为绝缘良好。
具体地,检测人员可在定子绕组端部标记检测记录包括当前检测日期和检测状态。优选地,检测人员还可给待检测组件对应的检测记录表上记录本次的当前检测日期和检测状态。
步骤S1022中可在定子绕组端部或者检测记录表上记录当前检测日期和检测状态便于检测人员直接基于当前检测日期和检测状态获取需要被再次进行绝缘缺陷的部位,提高检测效率。
S1023.若所述紫外成像结果发现定子绕组端部或定子绕组铁芯槽口存在连续或断续、位置固定的放电区域,则判定绝缘异常,存在早期缺陷。
步骤S1021至S1023中可获取当前检测日期为后续再次进行脉冲冲击电压试验提供时间参考,提高重复检测的有效性;可在定子绕组端部或者检测记录表上记录当前检测日期和检测状态便于检测人员直接基于当前检测日期和检测状态获取需要被再次进行绝缘缺陷的部位,提高检测效率。
本实施例提供的核电站中、高压旋转电机绝缘缺陷检测方法,通过对定子绕组进行匝间脉冲冲击电压试验,并采用紫外线成像仪对待检测部位进行紫外成像检查,可以在待检测部位对应的绝缘组件发生功能故障之前提早发现隐患,作为电机生产或维修的生产质检手段,提高产品质量,避免因意外停机导致的生产损失。
进一步地,本实施例提供的核电站中、高压旋转电机绝缘缺陷检测方法可采用安全方式产生对定子绕组的定子绕组端部施加的冲击电压,保证试验安全性;并将冲击电压施加到定子绕组的定子绕组端部,进行精确定位和检测,以便检测到采用耐压试验难以检测到的早期定子绕组绝缘缺陷。
进一步地,本实施例提供的核电站中、高压旋转电机绝缘缺陷检测方法可获取定子绕组对应的电机型号,便于获取与待电机型号对应的试验时可施加的最大冲击电压,保证试验的真实性和有效性;并可及时基于冲击试验电压表获取与电机型号对应的冲击电压,加快试验进程提高试验效率。
进一步地,本实施例提供的核电站中、高压旋转电机绝缘缺陷检测方法可基于异常绝缘点获取精确定位的绝缘缺陷组件,提高绝缘缺陷组件检测的准确性,保证生产安全性;可采用更新绝缘组件替换掉可替换的绝缘缺陷组件,或者整体替换定子绕组,保证生产的可实施性;可采用脉冲放电对更新后的更新绝缘组件继续检测其是否存在绝缘缺陷,直至确认每一定子绕组端部均未发现异常放电区域,可保障检测早期绝缘缺陷的可靠性。
进一步地,本实施例提供的核电站中、高压旋转电机绝缘缺陷检测方法可获取当前检测日期为后续再次进行脉冲冲击电压试验提供时间参考,提高重复检测的有效性;可在定子绕组端部或者检测记录表上记录当前检测日期和检测状态便于检测人员直接基于当前检测日期和检测状态获取需要被再次进行绝缘缺陷的部位,提高检测效率。
应理解,上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后,各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定,而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
在一实施例中,如图6所示,一核电站中、高压旋转电机绝缘缺陷检测系统,包括脉冲放电模块10和确定异常绝缘点模块20。其中:
脉冲放电模块10,用于通过电机电源进线,在旋转电机的三相定子绕组上施加脉冲冲击电压,并采用紫外成像仪对待检测部位进行紫外成像检查,获取放电图像;
确定异常绝缘点模块20,用于若放电图像为存在异常放电区域,则基于异常放电区域,确定定子绕组上的异常绝缘点。
在一实施例中,提供一种核电站中、高压旋转电机绝缘缺陷检测设备,包括:如上述核电站中、高压旋转电机绝缘缺陷检测系统。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种核电站中、高压旋转电机绝缘缺陷检测方法,其特征在于,包括:
通过电机电源进线,在旋转电机的三相定子绕组上施加脉冲冲击电压,采用紫外成像仪对待检测部位进行紫外成像检查,获取放电图像;
若所述放电图像为存在异常放电区域,则基于所述异常放电区域,确定所述定子绕组上的异常绝缘点。
2.如权利要求1所述核电站中、高压旋转电机绝缘缺陷检测方法,其特征在于,所述待检测部位包括定子绕组铁芯槽口和定子绕组端部。
3.如权利要求2所述核电站中、高压旋转电机绝缘缺陷检测方法,其特征在于,所述采用紫外成像仪对待检测部位进行紫外成像检查,获取放电图像,包括:
采用紫外成像在所述定子绕组端部及所述定子绕组铁芯槽口查找带有放电点的所述放电图像。
4.如权利要求1所述核电站中、高压旋转电机绝缘缺陷检测方法,其特征在于,所述脉冲冲击电压包括横向电压和纵向电压,所述横向电压的峰值不大于所述定子绕组的冲击电压峰值。
5.如权利要求1所述核电站中、高压旋转电机绝缘缺陷检测方法,其特征在于,在所述通过电机电源进线,在旋转电机的三相定子绕组上施加脉冲冲击电压之前,所述核电站中、高压旋转电机绝缘缺陷检测方法还包括:
获取所述定子绕组对应的电机型号;
基于脉冲冲击电压试验电压表,获取所述电机型号对应的所述冲击电压。
6.如权利要求1所述核电站中、高压旋转电机绝缘缺陷检测方法,其特征在于,在所述通过电机电源进线,在旋转电机的三相定子绕组上施加脉冲冲击电压之前,所述核电站中、高压旋转电机绝缘缺陷检测方法还包括:
采用工频电压或所述冲击电压试验所述定子绕组的耐冲击水平;
若所述定子绕组未被击穿,则继续对所述定子绕组执行所述核电站中、高压旋转电机绝缘缺陷检测方法;
若所述定子绕组被击穿,则发送所述定子绕组不符合耐冲击水平的提醒。
7.如权利要求1所述核电站中、高压旋转电机绝缘缺陷检测方法,其特征在于,在所述确定所述定子绕组上的异常绝缘点之后,所述核电站中、高压旋转电机绝缘缺陷检测方法还包括:
获取所述异常绝缘点在所述定子绕组端部上对应的绝缘缺陷组件;
采用更新绝缘组件替换所述绝缘缺陷组件;
重复执行所述通过电机电源进线,在旋转电机的三相定子绕组上施加脉冲冲击电压,并采用紫外成像仪对待检测部位进行紫外成像检查,获取放电图像的步骤,直至所述放电图像为未发现异常放电区域。
8.如权利要求1所述核电站中、高压旋转电机绝缘缺陷检测方法,其特征在于,在所述获取放电图像之后,所述核电站中、高压旋转电机绝缘缺陷检测方法还包括:
若所述放电图像为未发现异常放电区域,则获取当前检测日期;
记录所述定子绕组对应的所述定子绕组端部的检测日期为所述当前检测日期,并记录所述定子绕组对应的所述定子绕组端部的检测状态为绝缘良好;
若所述紫外成像结果发现定子绕组端部或定子绕组铁芯槽口存在连续或断续、位置固定的放电区域,则判定绝缘异常,存在早期缺陷。
9.一种核电站中、高压旋转电机绝缘缺陷检测系统,其特征在于,包括:
脉冲放电模块,用于通过电机电源进线,在旋转电机的三相定子绕组上施加脉冲冲击电压,并采用紫外成像仪对待检测部位进行紫外成像检查,获取放电图像;
确定异常绝缘点模块,用于若所述放电图像为存在异常放电区域,则基于所述异常放电区域,确定所述定子绕组上的异常绝缘点。
10.一种核电站中、高压旋转电机绝缘缺陷检测设备,其特征在于,包括:如权利要求9所述核电站中、高压旋转电机绝缘缺陷检测系统。
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