CN113357901B - 绝缘受潮自动烘干装置及自动烘干方法 - Google Patents

Abstract

绝缘受潮自动烘干装置及自动烘干方法。现有技术无论是热源烘干方法还是直流烘干方法，需要繁琐准备、频繁操作，时间长、效率低，检修人员劳动强度大。本发明其组成包括：开关框架A（1），开关框架A内安装有电源控制器A（2），电源控制器A通过导线分别与交流输入插件A（3）、输出插件A（4）、液晶显示器A（5）连接，交流输入插件A通过导线与交流输入装置（7）连接，交流输入装置通过导线与电压变换装置（8）连接，电压变换装置通过导线与电压选择装置（9）连接，电压选择装置通过导线与测量装置（10）连接，测量装置通过导线与功能选择装置连接，功能选择装置通过导线与所述的输出插件A连接。本发明用于绝缘受潮自动烘干装置。

Description

绝缘受潮自动烘干装置及自动烘干方法

技术领域

本发明涉及电气设备技术领域，具体涉及一种绝缘受潮自动烘干装置及自动烘干方法。

背景技术

电动机或变压器绝缘受潮是发电厂最普遍存在的一种缺陷，特别是沿海或湿度相对较大的地区在电动机或变压器停止运行后很容易出现绝缘受潮情况，处理方法就是烘干，一般用太阳灯或热风机吹，其原理就是热量通过热传导的方式，从偌大的设备本体外部逐渐传导到内部，使绝缘受热、逐渐干燥；由于外部首先加热，反倒像一层保护层阻碍了内部潮气的向外溢出，外部的温度必须足够高，才能将热量传导到内部，潮气用热量烘干，其效率极其低下，一般得几天时间，即影响生产，又耗费很多检修人员的精力，增大检修人员的劳动强度；效果相对较好的方法是电流烘干法，即在电动机或变压器绕组中通入直流电流，让绕组在直流电流的作用下发热，热量通过扩散的方式将潮气从内向外驱除，方法虽好，但是劳动强度并未减轻多少，一是为了保证烘干效果，需要对三相绕组进行轮流加热，需要不断的更换加热绕组；二是加热过程中需要不断的监视绝缘情况，不断重复着加热——更换绕组——绝缘监测，检修人员劳动强度仍然较大，因此，亟需一种可以自动完成绝缘监测、绕组轮流加热的烘干装置，把检修人员从非技术性的劳动中解脱出来。

发明内容

本发明的目的是提供一种绝缘受潮自动烘干装置及自动烘干方法，主要是对高压电动机、变压器和低压电动机等绝缘受潮后进行自动烘干处理，在烘干的过程中能够自动监视绝缘恢复情况，实现无人值守，有效提高检修人员的工作效率。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种绝缘受潮自动烘干装置，其组成包括：开关框架A，所述的开关框架A 内安装有电源控制器A，所述的电源控制器A通过导线分别与交流输入插件A、输出插件A、液晶显示器A连接，所述的交流输入插件A通过导线与交流输入装置连接，所述的交流输入装置通过导线与电压变换装置连接，所述的电压变换装置通过导线与电压选择装置连接，所述的电压选择装置通过导线与测量装置连接，所述的测量装置通过导线与功能选择装置连接，所述的功能选择装置通过导线与所述的输出插件A连接，所述的输出插件A连接电气设备，所述的电气设备外壳连接接地网。

所述的绝缘受潮自动烘干装置，所述的液晶显示器A通过导线与微处理器连接，所述的微处理器通过导线与所述的液晶显示器A连接。

一种绝缘受潮自动烘干装置及自动烘干方法，该方法包括如下步骤：首先是将电源控制器安装在具有与普通开关相同外形尺寸和结构的开关框架上，和普通开关一样推入到开关位置，所述的电源控制器上交流输入插件插入到380V交流电源上，输出插件在开关框架推入后插入对应位置的电气设备开关接口上，开关框架上安装有液晶显示器，用于显示工作状态信息和触摸输入人机交互信息；

所述电源控制器包括：对输入的380V交流电源进行整流、滤波，转换成直流电源的交流输入插件A，转换成直流电源的电压进入电压变换装置，直流电压连接高频变压器的输入端，在微处理器PWM控制下高频变压器产生两组电压，高电压和低电压，分别进行整流、滤波，输出两组直流电压，一组为高压输出电压，用于绝缘测量，另一组为低压输出电压，用于直流电阻测量和绕组加热，还有一组直通电压，在微处理器控制下产生SPWM信号控制直流逆变交流，电压变换装置的三组电压通过微处理器端口控制电压选择装置，可以选择：直通输出、高电压输出或低电压输出；经过电压选择装置后的电压通过测量装置的电流互感器和电压互感器对电流和电压采样，进行电流控制和电压控制，最后选择的输出电压在功能选择装置由微处理器端口控制，产生电平控制信号，控制不同的开关组合产生绝缘测量、直流电阻测量和绕组烘干及交流逆变需要的不同电路组合；

所述功能选择装置，通过电压选择装置选择高电压输出后，选择对应的开关组合，使三相绕组并联施加高压，完成绝缘电阻测量电路；

所述功能选择装置，通过电压选择装置选择低电压输出后，选择对应的开关组合，分别接通AB绕组、BC绕组和CA绕组，通过调整输出电流为2A，分别测量电流和绕组端电压，计算出绕组线圈的直流电阻，完成直流电阻测量电路；

所述功能选择装置，通过电压选择装置选择低电压输出后，选择对应的开关组合，分别接通AB绕组、BC绕组和CA绕组，通过调整输出电流为额定电流的80%，使绕组线圈在直流电流的作用下发热，完成绕组烘干电路；

所述功能选择装置，通过电压选择装置选择直通输出后，微处理器产生SPWM信号，控制相应的开关组合，产生三相交流电可以驱动电动机类负载低速旋转，从而加速烘干过程或烘干后快速降温；

通过测量加热后绕组直流电阻和环境温度下直流电阻，计算出烘干后绕组温度，通过绕组温度将测量的绝缘电阻折算到环境温度下，判断绝缘是否合格。

有益效果：

1.本发明是一种绝缘受潮自动烘干装置及其自动烘干方法，该结构及方法的目的是针对高压电动机、变压器和低压电动机等设备，绝缘受潮后进行自动烘干处理，在烘干的过程中能够自动监视绝缘恢复情况，实现无人值守，自动完成绝缘监测、绕组轮流加热的烘干装置，有效提高检修人员的工作效率。

本发明不改变开关本体结构、没有繁琐的准备和频繁的操作，利用标准开关框架、简单的操作即可完成，使其具有广泛的适应性，适合各行业对电气设备烘干需求。

本发明在电动机烘干后可以选择进行逆变，使电动机在安全的电压范围内进行低速旋转，可以快速降温，使绝缘在最短的时间得到提升，达到使用条件。

本发明简单的操作、高效的方法，快速提高电动机、变压器等电气设备的绝缘，确保了电动机、变压器等电气设备的运行“出勤率”。

附图说明：

附图1是本发明的高压电动机、变压器应用结构示意图。

附图2是本发明的低压电动机应用结构示意图。

附图3是本发明的电源控制器A、电源控制器B原理框图。

附图4是本发明自动烘干的流程图。

其中：1、开关框架A，2、电源控制器A，3、交流输入插件A，4、输出插件A，5、液晶显示器A，6、微处理器，7、交流输入装置，8、电压变换装置，9、电压选择装置，10、测量装置，11、功能选择装置，12、电气设备；13、接地网，14、开关框架B，15、电源控制器B，16、交流输入插件B，17、输出插件B，18、液晶显示器B，71、三相全桥整流，72、滤波电容，81、高频变压器，82、高电压输出，83、低电压输出，84、直通电压输出，101、电流互感器，102、电压互感器，K1、直通电压选择开关，K2、高电压选择开关，K3、低电压选择开关，K4至K9为功能选择开关，K10、接地选择开关。

具体实施方式：

实施例1：

一种绝缘受潮自动烘干装置，其组成包括：开关框架A，所述的开关框架A1 内安装有电源控制器A2，所述的电源控制器A通过导线分别与交流输入插件A3、输出插件A4、液晶显示器A5连接，所述的交流输入插件A通过导线与交流输入装置7连接，所述的交流输入装置通过导线与电压变换装置8连接，所述的电压变换装置通过导线与电压选择装置9连接，所述的电压选择装置通过导线与测量装置10连接，所述的测量装置通过导线与功能选择装置连接，所述的功能选择装置通过导线与所述的输出插件A连接，所述的输出插件A连接电气设备12，所述的电气设备外壳连接接地网13。

实施例2：

根据实施例1所述的绝缘受潮自动烘干装置，所述的液晶显示器A通过导线与微处理器6连接，所述的微处理器通过导线与所述的液晶显示器A连接；开关框架B14内部安装有电源控制器B15，所述的电源控制器B通过导线分别与交流输入插件B16、输出插件B17、液晶显示器B18连接，所述的电源控制器B的原理图与电源控制器A相同，并具有与相同部件同样连接关系。

实施例3：

根据实施例1或2所述的绝缘受潮自动烘干装置的自动烘干方法，首先是将电源控制器安装在具有与普通开关相同外形尺寸和结构的开关框架上，和普通开关一样推入到开关位置，所述的电源控制器上交流输入插件插入到380V交流电源上，输出插件在开关框架推入后插入对应位置的电气设备开关接口上，开关框架上安装有液晶显示器，用于显示工作状态信息和触摸输入人机交互信息；

所述电源控制器包括：对输入的380V交流电源进行整流、滤波，转换成直流电源的交流输入插件A，转换成直流电源的电压进入电压变换装置，直流电压连接高频变压器的输入端，在微处理器PWM控制下高频变压器产生两组电压，高电压和低电压，分别进行整流、滤波，输出两组直流电压，一组为高压输出电压，用于绝缘测量，一般6kV系统为2500V、380V系统为1000V，另一组为低压输出电压，用于直流电阻测量和绕组加热，一般为可调0-32V电压，还有一组直通电压，为380V交流整流、滤波后直接输出，大约为500V左右，

在微处理器控制下产生SPWM信号控制直流逆变交流，电压变换装置的三组电压通过微处理器端口控制电压选择装置，可以选择：直通输出、高电压输出或低电压输出；经过电压选择装置后的电压通过测量装置的电流互感器和电压互感器对电流和电压采样，进行电流控制和电压控制，最后选择的输出电压在功能选择装置由微处理器端口控制，产生电平控制信号，控制不同的开关组合产生绝缘测量、直流电阻测量和绕组烘干及交流逆变需要的不同电路组合；

所述功能选择装置，通过电压选择装置选择高电压输出后，选择对应的开关组合，使三相绕组并联施加高压，完成绝缘电阻测量电路；

所述功能选择装置，通过电压选择装置选择低电压输出后，选择对应的开关组合，分别接通AB绕组、BC绕组和CA绕组，通过调整输出电流为2A，分别测量电流和绕组端电压，计算出绕组线圈的直流电阻，完成直流电阻测量电路；

所述功能选择装置，通过电压选择装置选择低电压输出后，选择对应的开关组合，分别接通AB绕组、BC绕组和CA绕组，通过调整输出电流为额定电流的80%，使绕组线圈在直流电流的作用下发热，完成绕组烘干电路；

所述功能选择装置，通过电压选择装置选择直通输出后，微处理器产生SPWM信号，控制相应的开关组合，产生三相交流电可以驱动电动机类负载低速旋转，从而加速烘干过程或烘干后快速降温；

通过测量加热后绕组直流电阻和环境温度下直流电阻，计算出烘干后绕组温度，通过绕组温度将测量的绝缘电阻折算到环境温度下，判断绝缘是否合格。

如附图1所示，是本申请在6kV系统高压开关柜应用的一种基本结构图，由开关框架A、电源控制器A、交流输入插件A、输出插件A和液晶显示器A（触摸屏）组成；

如附图2所示，是本申请在380V系统低压开关柜应用的一种基本结构图，由开关框架B、电源控制器B、交流输入插件B、输出插件B和液晶显示器B（触摸屏）组成；

如附图3所示，是电源控制器A、电源控制器B组成原理图，由微处理器、交流输入装置、变换电压装置、电压选择装置、测量装置和功能选择装置组成，其中，交流输入装置，由三相全桥整流71完成整流，滤波电容72完成滤波，得到平滑的直流电压；

变换电压装置，分为两路，一路为直通电压输出82，另一路经高频变压器81在微处理器的PWM输出控制下产生两组输出电压，一组经整流滤波后得到2500V电压或1000V电压，为高电压输出83，一组经整流滤波后得到可调电压,为低电压输出84，低电压输出84在微处理器的ADJ输出控制下，可以在0-32V调整输出电压，直通电压输出82作为逆变直流电源、高电压输出83用于测量绝缘电阻、低电压输出84用于直流电阻测量和绕组加热；

电压选择装置，微处理器控制输出端口O1、O2或O3的电平，控制K1、K2或K3的通断，选择直通电压输出82、高电压输出83、低电压输出84作为输出电压源；

测量装置，通过电流互感器101测量输出电流和电压互感器102测量输出电压；

功能选择装置，可以通过微处理器的输出端口O4至O10的电平，控制K4至K10的通断，功能选择开关K4至K9或接地选择开关K10的通断组合完成绝缘电阻测量、直流电阻测量或绕组烘干及交流逆变需要的电路，具体功能逻辑关系如下：

测量绝缘具体过程为：

输出电压选择开关K1、K3断、K2通，功能选择开关K4、K6、K8通，K5、K7、K9断、接地选择开关K10通，形成三个绕组并联，绝缘测量电压通过电气设备12、接地网13形成通路，完成绝缘电阻测量。

直流电阻测量或绕组烘干具体过程为：

直流电阻测量或绕组烘干回路是一样的，区别在于输出电压数值不同，输出电压选择开关为K1、K2断，K3通，接地选择开关K10断，测量RAB或烘干RAB时功能选择开关K4、K7通，K5、K6、K8、K9断，测量RBC或烘干RBC时功能选择开关K6、K9通，K4、K5、K7、K8断，测量RCA或烘干RCA时功能选择开关K8、K5通，K4、K5、K7、K8断。

逆变交流驱动电机具体过程为：

输出电压选择开关K1通，K2、K3断、接地选择开关K10断，功能选择开关K4、K6、K8和K5、K7、K9，由微处理器6的输出口O4至O9产生SPWM信号，控制输出产生交流电源，与电压配合的输出频率使电动机低速旋转，便于快速烘干和电动机类负载快速冷却。

本申请实施例的在不改变电气设备连接方式，利用电缆连接电气设备进行操作的，其理论依据就是：《电力设备预防性试验规程》（DL/T 596—2005）规定：“电动机（变压器）投运前室温下(包括电缆)绝缘电阻不应低于 UnMΩ”，首先，投运前带电缆测绝缘是允许的；其次绝缘合格标准要在室温下。但是烘干就是加热过程，其温度必然要高于室温，因此在绝缘监视过程中需要将热态绝缘电阻折算到室温下，才能适用“不低于 UnMΩ”，室温取25℃，其折算公式为：

其中，R25为折算到室温的绝缘电阻值，t2为电气设备热态绕组温度，R2为热态时测量的绝缘电阻值，很显然需要知道t2的值才能折算，为了减少人为干预，实现自动烘干过程，t2温度不采用人工测量方式，而是采用通过绕组直流电阻折算方法得到，其公式为：

其中，t1为冷态绕组温度，需要在工作前人工测量，r1为冷态测量的绕组直流电阻，r2热态测量的绕组直流电阻，由此可以计算出热态绕组温度t2，需要说明的是：测量的直流电阻是包含电缆和绕组的直流电阻，会引入一定的误差，这个误差需要检修人员根据经验掌握，可以适当通过提高绝缘电阻目标值UnMΩ来解决；

绝缘受潮自动烘干流程详见附图4所示；

以上所述是本申请实施例的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰以及增加更多的开关框架，这些改进、润饰和增加也应视为本申请的保护范围。

Claims (1)

1.一种绝缘受潮自动烘干装置，其组成包括：开关框架A，其特征是：所述的开关框架A内安装有电源控制器A，所述的电源控制器A通过导线分别与交流输入插件A、输出插件A、液晶显示器A连接，所述的交流输入插件A通过导线与交流输入装置连接，所述的交流输入装置通过导线与电压变换装置连接，所述的电压变换装置通过导线与电压选择装置连接，所述的电压选择装置通过导线与测量装置连接，所述的测量装置通过导线与功能选择装置连接，所述的功能选择装置通过导线与所述的输出插件A连接，所述的输出插件A连接电气设备，所述的电气设备外壳连接接地网；

所述的液晶显示器A通过导线与微处理器连接，所述的微处理器通过导线与所述的液晶显示器A连接；

所述的绝缘受潮自动烘干装置的自动烘干方法，该方法包括如下步骤：

首先是将电源控制器安装在具有与普通开关相同外形尺寸和结构的开关框架上，和普通开关一样推入到开关位置，所述的电源控制器上交流输入插件插入到380V交流电源上，输出插件在开关框架推入后插入对应位置的电气设备开关接口上，开关框架上安装有液晶显示器，用于显示工作状态信息和触摸输入人机交互信息；

所述电源控制器包括：对输入的380V交流电源进行整流、滤波，转换成直流电源的交流输入插件A，转换成直流电源的电压进入电压变换装置，直流电压连接高频变压器的输入端，在微处理器PWM控制下高频变压器产生两组电压，高电压和低电压，分别进行整流、滤波，输出两组直流电压，一组为高压输出电压，用于绝缘测量，另一组为低压输出电压，用于直流电阻测量和绕组加热，还有一组直通电压，在微处理器控制下产生SPWM信号控制直流逆变交流，电压变换装置的三组电压通过微处理器端口控制电压选择装置，可以选择：直通输出、高电压输出或低电压输出；经过电压选择装置后的电压通过测量装置的电流互感器和电压互感器对电流和电压采样，进行电流控制和电压控制，最后选择的输出电压在功能选择装置由微处理器端口控制，产生电平控制信号，控制不同的开关组合产生绝缘测量、直流电阻测量和绕组烘干及交流逆变需要的不同电路组合；

所述功能选择装置，通过电压选择装置选择高电压输出后，选择对应的开关组合，使三相绕组并联施加高压，完成绝缘电阻测量电路；

所述功能选择装置，通过电压选择装置选择低电压输出后，选择对应的开关组合，分别接通AB绕组、BC绕组和CA绕组，通过调整输出电流为2A，分别测量电流和绕组端电压，计算出绕组线圈的直流电阻，完成直流电阻测量电路；

所述功能选择装置，通过电压选择装置选择低电压输出后，选择对应的开关组合，分别接通AB绕组、BC绕组和CA绕组，通过调整输出电流为额定电流的80%，使绕组线圈在直流电流的作用下发热，完成绕组烘干电路；

所述功能选择装置，通过电压选择装置选择直通输出后，微处理器产生SPWM信号，控制相应的开关组合，产生三相交流电可以驱动电动机类负载低速旋转，从而加速烘干过程或烘干后快速降温；

通过测量加热后绕组直流电阻和环境温度下直流电阻，计算出烘干后绕组温度，通过绕组温度将测量的绝缘电阻折算到环境温度下，判断绝缘是否合格。

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