CN202018505U - 一种水内冷发电机绝缘测试仪的校验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种水内冷发电机绝缘测试仪的校验装置，包括标定电阻箱、电压表、电流表、水阻模拟电阻以及绕组接口、汇水接口和机座接口；电压表和水阻模拟电阻并联于绕组接口和汇水接口之间；标定电阻箱连接在绕组接口和机座接口之间；电流表与水阻模拟电阻串联；绕组接口接收外部输入的测试电压；机座接口接收外部地电位信号，且汇水接口与机座接口等电位连接；水阻模拟电阻用于通过绕组接口和汇水接口提供模拟不同电导率的水的电阻；电压表用于测量绕组接口和汇水接口之间的电压；标定电阻箱用于标定绕组接口和机座接口之间的标准电阻；电流表用于测量所述水阻模拟电阻的过电流。
Description
技术领域
本实用新型涉及水内冷发电机绝缘测试领域，尤其涉及一种水内冷发电机绝缘测试仪的校验装置。
背景技术
目前大型汽轮发电机基本上为定子水内冷，绝缘测试时需要使用专用的水内冷发电机绝缘测试仪。
对于定子水内冷发电机的定子水内冷系统，如图1所示，由于发电机的定子绕组由中空的铜导线组成，中空的铜导线内通有循环的除盐水，来达到冷却目的。这样，定子绕组和冷却的水回路之间，在发电机内部没有电气的绝缘。循环的定子冷却水和电流通过水电接头进行分离。这样，定子绕组对地的电气连接有两条路径，一条是定子绕组通过定子绕组的主绝缘和地有高阻连接，这条电气通路的绝缘电阻由定子绕组的主绝缘情况来决定；另一条是定子绕组通过定子绕组的水内冷系统和地产生中阻连接，这条通路的接地电阻由冷却水(用除盐水)的电阻值决定，这是因为这条通道的汇水管在正常运行时是接地的。由于这两条通路在机械上有连接，因而无法通过机械上的分离来达到电气上的分离。
现有技术中，利用水内冷发电机绝缘测试仪对水内冷发电机的绝缘情况进行测试时，其连接方式如图2所示。其中，绕组回路测量定子绕组的泄漏电流，这个回路的电流是微安级的；汇水管回路为屏蔽回路，流过的电流是冷却水回路的电流，这个回路需屏蔽的电流量级为毫安级；补偿回路是为了补偿水回路的极化电势时使用的，这个回路通常使用动态补偿。
然而，在测试时，定子内冷水的极化，使得汇水管的电位不能保持在与地相同的电位上，即汇水管的电位不是地电位。这对发电机绝缘测试的影响表现在以下两个方面：一是使得屏蔽回路的电流与测量回路的电流分离出现困难，泄漏电流中包含由于极化电势产生的部分水回路电流的分量；二是使得汇水管对地法兰的绝缘电阻和地之间产生了泄漏电流，叠加在真实的测量电流上。这两个电流分量叠加在真实的测试结果上，造成测量误差。
另外，内冷水的水电导率的大小以及内冷水是否循环等因素也会对测量结果产生影响。其中，水电导率影响到屏蔽回路电流的大小，对测试仪器的电压稳定性影响较大。
鉴于以上所述，定子内冷水的极化和内冷水的电导率是对测试结果影响较大的两个因素，因此，如何在测试时加入上述两个因素的影响，使得测试结果更为精确，是亟待解决的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的即是提供一种水内冷发电机绝缘测试仪的校验装置，加入了定子内冷水极化和内冷水电导率两个因素的影响，使得测试结果更为精确。
本实用新型的水内冷发电机绝缘测试仪校验装置包括：标定电阻箱、电压表、电流表、水阻模拟电阻以及绕组接口、汇水接口和机座接口；所述的电压表和水阻模拟电阻并联于所述的绕组接口和汇水接口之间；所述的标定电阻箱连接在所述绕组接口和所述机座接口之间；所述电流表与所述水阻模拟电阻串联；所述的绕组接口接收外部输入的测试电压；所述的机座接口接收外部输入的地电位，且与所述汇水接口处于同一电位；所述的水阻模拟电阻用于通过所述的绕组接口和汇水接口提供模拟不同电导率的水的电阻；所述的电压表用于测量所述绕组接口和汇水接口之间的电压；所述的标定电阻箱用于标定所述绕组接口和机座接口之间的标准电阻；所述电流表用于测量所述水阻模拟电阻的过电流。
实施本实用新型的实施例，使水内冷发电机绝缘测试仪能够在真实的测量环境下进行性能考核，保证了试验数据的可信性，防止电网发生由此带来的主设备损坏。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的限定。在附图中：
图1为定子水内冷发电机的定子水内冷系统的示意图；
图2为现有技术中采用水内冷发电机绝缘测试仪对水内冷发电机进行绝缘测试的接线示意图；
图3为本实用新型的水内冷发电机绝缘测试仪的校验装置的实施例一的结构示意图；
图4为本实用新型的水内冷发电机绝缘测试仪的校验装置的实施例二的结构示意图；
图5为本实用新型的水内冷发电机绝缘测试仪的校验装置的实施例三的结构示意图；
图6为使用图5实施例所示的水内冷发电机绝缘测试仪校验装置，对水内冷发电机绝缘测试仪进行校验的示意图；
图7为图6所示实施例的校验方法的流程示意图；
图8为对水内冷发电机绝缘测试仪进行测试，在接入了水阻模拟电阻后所得到的测试精度和标准偏差对照表；
图9为本实用新型的水内冷发电机绝缘校验仪的另一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本实用新型实施例做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。
图3为本实用新型的水内冷发电机绝缘测试仪的校验装置的实施例一的结构示意图。如图所示，本实施例的校验装置包括：绕组接口101、汇水接口102、机座接口103、标定电阻箱104、电压表105、电流表107以及水阻模拟电阻106，其中，各个回路单独设立开关，可以实现方便的并联。水阻模拟电阻106主要模拟在不同水的电导率的情况下，定子内冷水回路的情况。内冷水电导率直接影响到屏蔽回路电流的大小，对测试仪器的电压稳定性影响较大。因此，加入水阻模拟电阻106模拟定子内冷水回路的水在不同电导率下的情况，将使得测量精度更加准确。
本实施例中，可以设立3个等级的电阻来模拟水电阻，即100KΩ、500KΩ、1000KΩ。其中，水阻模拟电阻106对地耐压值大于直流10KV。另外，在回路中设置电流表107，用于测量通过水阻模拟电阻106的过电流，其中，电流表107测量范围可为0～50mA，精度为0.5级。标定电阻箱104可使用5档进行校验，可拟为100KΩ、500KΩ、1000KΩ、2000KΩ以及10000KΩ，对电阻箱相应档位的电阻值可根据实际的标定电阻值确定。其中，电阻箱的对地耐压值大于直流10KV。
电压表105用于测量并记录水内冷绝缘测试仪的电压波动情况，在测试的时候，电压表105与标定电阻箱104和水阻模拟电阻106并联，并且最高记录电压能够达到5500KV，并能实时打印出电压曲线。
图4为本实用新型的水内冷发电机绝缘测试仪的校验装置的实施例二的结构示意图。如图所示，在图5所示的校验装置的基础上，加入了对地模拟电阻109、极化电势模拟装置110以及电流表108。
其中，对地模拟电阻109连接至所述汇水接口102和所述机座接口103，串联于所述水阻模拟电阻106，用于模拟汇水管对地的电阻。极化电势模拟装置110连接至所述汇水接口102和所述机座接口103，串联于所述水阻模拟电阻106，且并联于所述对地模拟电阻109，用于模拟所述极化电势。电流表108的测量范围为0～20000uA，精度为±0.5％±1字，用于测试所述对地模拟电阻109的过电流。
本实施例中，可以设置对地模拟电阻109为20KΩ、10KΩ以及1KΩ三档，其中1KΩ为模拟水质不合格时的情况。
定子内冷水的极化对测试结果的影响很明显。这是因为，定子内冷水的极化，使得汇水管的电位不能保持在与地相同的电位上，即汇水管的电位不是地电位。这对发电机绝缘测试的影响表现在以下两个方面：一是使得屏蔽回路的电流与测量回路的电流分离出现困难，泄漏电流中包含由于极化电势产生的部分水回路电流的分量；二是使得汇水管对地法兰的绝缘电阻和地之间产生了泄漏电流，叠加在真实的测量电流上。这两个电流分量叠加在真实的测试结果上，造成测量误差。因此，定子内冷水的极化对测试影响也较大。在本实施例中，加入了模拟极化电势和极化电阻的极化电势模拟装置110和对地模拟电阻109，使得校验结果更加精确，电流表108所测的电流即为上述两种叠加电流的电流总和。本实施例中，极化电势模拟装置110可为蓄电池，而且，蓄电池可以拆卸，并且此部分电路可以短接，以保持回路的完整性。但本实用新型不限于此，极化电势模拟装置110也可为可调的电势产生装置，以适于模拟不同的发电机装置。
图5为本实用新型的水内冷发电机绝缘测试仪的校验装置的实施例三的结构示意图，也是本实用新型的最佳实施例。如图所示，在图6所示的校验装置的基础上，加入了交流变压器111和电容112，交流变压器111和电容112串联，并连接在所述绕组接口101和所述机座接口103之间，并联于所述标定电阻箱104，主要用于注入交流干扰，电容112用于隔离直流电。校验时，在必要时注入交流干扰，进行精度测试，更能反映出水内冷发电机绝缘测试仪的检验精度。本实施例中，交流变压器的电压为交流调节范围AC0～250V，容量为1KVA。
图6为使用图5实施例所示的水内冷发电机绝缘测试仪校验装置，对水内冷发电机绝缘测试仪进行校验的示意图。其中，图6中所示的水内冷发电机绝缘测试仪，示意性的标示出水内冷发电机绝缘测试仪的原理结构图，并绘示出绕组端、汇水端以及机座端。其中，液晶显示面板用于显示测量中的各个参数以及测量结果，如测试电压、测试时间、测量时期等参数和吸收比、极化比、R15”、R01’以及R10’等测试结果。数控调节器采用PWM电路高效率产生0-5V的标准输出；DC-DC升压变压器模块采用升压变压器，高效转换，输出2.5KV的高压；分压电路将2.5KV的高压，转换成5V，便于AD的采集；测量电路则属于核心模块，用于负责电流变换以及数据采集等，并得到最终的测量结果；控制器模块则用于将上述各个模块连接，完成测量。水内冷发电机绝缘测试仪的绕组端连接至DC-DC升压变压器模块，用于向外界输出2.5KV的高压，其连接至校验装置的绕组接口，向校验装置提供测试电压。校验装置的机座接口连接绝缘测试仪的机座端，即接地。校验时，水内冷发电机绝缘测试仪校验装置的绕组接口接通绝缘测试仪的绕组端，提供测试电压2.5KV，但本实用新型不限于此。接通各路校验回路后，在绝缘测试仪的液晶显示面板上显示出所测得的校验装置的各项电阻值，其后与标定电阻箱的电阻值做误差和精度的计算，以获取真实测量环境下的性能考核。
图7为图6所示实施例的校验方法的流程示意图。
步骤S701，将校验装置的绕组接口101、汇水接口102以及机座接口103分别连接至待校验的水内冷发电机绝缘测试仪的绕组端、汇水端以及机座端。其中，水内冷发电机绝缘测试仪的绕组端输出2.5KV的高压至校验装置。对标定电阻箱104的电阻值进行标定，得到其真实电阻值，此实施例中，可分别标定为100MΩ、500MΩ、1000MΩ以及10000MΩ。接通校验装置的电源，校验开始。
步骤S702，接入水阻模拟电阻106、对地模拟电阻109、极化电势模拟装置110、交流变压器111和标定电阻箱104，投入校验装置的电阻检测，启动水内冷发电机绝缘测试仪，测量R60”，然后断开，充分放电10分钟。
步骤S703，对一台水内冷发电机绝缘测试仪进行多次测试，并记录测试结果。
步骤S704，计算测试精度。按照计算公式误差
进行精度计算。其中：Bp为水内冷发电机绝缘测试仪的测试值，BR为标定电阻箱的实际电阻值。
步骤S705，计算标准偏差。在同一条件状态下，经充分放电后，使用水内冷发电机绝缘测试仪重复测量n次，测量的结果分别为Rn，则标准偏差CR按照下式进行计算：
图8为利用图5所示的实施例的水内冷发电机绝缘测试仪校验装置对两种不同型号的水内冷发电机绝缘测试仪进行测试，与利用现有技术进行测试所得到的测试精度和标准偏差对照表。由图8可以得出，当校验装置接入了模拟水阻回路、极化电势回路以及对地模拟电阻回路时，对绝缘测试仪的精度影响都很大，特别是绝缘测试仪甲在100MΩ，绝缘测试仪乙在大于1000MΩ时。这说明使用传统的校验装置的到的结果不能真实反应绝缘测试仪的实际测量精度。这两种绝缘测试仪的水极化补偿回路都存在缺陷，实际测量精度有待提高，厂家应通过改进绝缘测试仪内的水回路屏蔽以及水回路极化电势补偿调节模块来提高实际测量精度。
图9为本实用新型的水内冷发电机绝缘校验仪的另一个实施例的结构示意图。如图所示，本实用新型的水内冷发电机绝缘校验仪包括绝缘测试仪本体100，绝缘测试仪本体是指现有的绝缘测试仪组件，包括图示中绕组端、汇水端、机座端、液晶显示屏以及图中未示的数控调压器、DC-DC升压变压器、分压电路和测量电路、控制器等测量组件。
本实施例中，在绝缘测试仪本体上连入如图8所示的绕组接口101、汇水接口102、机座接口103，分别可连接至原绝缘测试仪本体100的绕组端、汇水端以及机座端，电压测量装置105和水阻模拟电阻106并联于所述的绕组接口和汇水接口之间；标定电阻箱104连接在绕组接口101和机座接口103之间，用于标定所述绕组接口和机座接口之间的标准电阻；水阻模拟电阻106用于通过绕组接口101和汇水接口102提供模拟不同电导率的水的电阻；电流表107与水阻模拟电阻106串联，用于测量水阻模拟电阻106的过电流；电压测量装置105用于测量绕组接口101和汇水接口102之间的电压；对地模拟电阻109连接至汇水接口102和机座接口103之间，用于模拟汇水管对地的电阻。极化电势模拟装置110连接在汇水接口102和机座接口103之间，并联于对地模拟电阻109，用于模拟水内冷发电机中的定子内冷水的极化电势。交流变压器111和电容112串联，并连接在绕组接口101和机座接口103之间，并联于标定电阻箱104，主要用于注入交流干扰，电容112用于隔离直流电。
其中，各个回路单独设立开关，可以实现方便的并联。本实施例中，实现了一种带自校验系统的水内冷发电机绝缘测试仪。本实施例的水内冷发电机绝缘测试仪可以实现自校验，校验时加入了定子内冷水极化和内冷水电导率两个因素的影响，保证了试验数据的可信性。
因此，本实用新型实施例的水内冷发电机绝缘测试仪的校验装置，使水内冷发电机绝缘测试仪能够在真实的测量环境下进行性能考核，保证了试验数据的可信性，防止电网发生由此带来的主设备损坏。
以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种水内冷发电机绝缘测试仪的校验装置，其特征在于，所述的校验装置包括：标定电阻箱、电压表、电流表、水阻模拟电阻以及绕组接口、汇水接口和机座接口；
所述的电压表和水阻模拟电阻并联于所述的绕组接口和汇水接口之间；
所述的标定电阻箱连接在所述绕组接口和所述机座接口之间；
所述电流表与所述水阻模拟电阻串联；
所述的绕组接口接收外部输入的测试电压；所述的机座接口接收外部地电位信号；所述汇水接口连接于所述机座接口，且与所述机座接口电位相等；
所述的水阻模拟电阻用于通过所述的绕组接口和汇水接口提供模拟不同电导率的水的电阻；所述的电压表用于测量所述绕组接口和汇水接口之间的电压；所述的标定电阻箱用于标定所述绕组接口和机座接口之间的标准电阻；所述电流表用于测量所述水阻模拟电阻的过电流。
2.如权利要求1所述的水内冷发电机绝缘测试仪的校验装置，其特征在于，所述的校验装置还包括：
对地模拟电阻，连接在所述汇水接口和所述机座接口之间，用于通过所述的汇水接口和机座接口提供模拟汇水管对地的电阻。
3.如权利要求2所述的水内冷发电机绝缘测试仪的校验装置，其特征在于，所述的校验装置还包括：
极化电势模拟装置，连接在所述汇水接口和所述机座接口之间，并联于所述对地模拟电阻，用于模拟所述水内冷发电机中的定子内冷水的极化电势。
4.如权利要求3所述的水内冷发电机绝缘测试仪的校验装置，其特征在于，所述的极化电势模拟装置为蓄电池。
5.如权利要求1所述的水内冷发电机绝缘测试仪的校验装置，其特征在于，所述的校验装置还包括：
交流变压器，连接在所述绕组接口和所述机座接口之间，并联于所述的标定电阻箱，用于注入交流干扰。
6.如权利要求5所述的水内冷发电机绝缘测试仪的校验装置，其特征在于，所述的校验装置还包括：
电容，与所述的交流变压器串联，用于隔离直流电。
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