CN203479967U - 大型发电机定子线圈及绕组耐压试验的观测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种大型发电机定子线圈及绕组耐压试验的观测装置。该装置由紫外成像装置、红外热像装置、高速摄像装置和支架装置组成，该装置能够直观、清晰的观测定子线圈在耐压试验过程中产生的电晕、放电、过热和闪络等现象，有利于进行耐压事故分析和辅助绝缘设计。本实用新型首次综合采用了紫外成像、红外热像和高速摄像等先进技术，通过多项技术的有机结合，能够实时充分观测定子线圈及绕组耐压过程中产生的各种现象，揭示耐压问题产生的深层原因，指导防晕和绝缘的优化设计。

Description

大型发电机定子线圈及绕组耐压试验的观测装置

技术领域

本实用新型涉及一种大型发电机定子线圈及绕组耐压试验的观测装置。 

背景技术

大型发电机定子线圈及绕组耐压试验过程中，经常出现电晕、放电、过热、闪络乃至击穿等现象，严重时将影响耐压试验的顺利进行。为了避免这种情况，线圈端部的防晕层均采用非线性材料，并且为多段防晕结构。然而，由于防晕材料和结构的复杂性，在试验中上述几种现象的出现是难以避免的，如何通过有效手段来观测这些现象，以此作为科研分析的基础，成为了电机防晕领域的难题。 

传统的暗室中肉眼观测电晕和放电的方法，易受个人主观因素和环境因素的影响，观测精度较低，仅能粗略确定电晕和放电的位置，并不能明确产生的原因；对于温度测试的方法，为非常规测试项目，一般不做测量，有时会因温度过高线棒端部表面烧损导致试验中止的情况，线棒端部的温度分布极不均匀，并随耐压时间不断变化，传统红外测温枪不能胜任；闪络和放电的时间很短，普通摄像设备很难清晰扑捉放电和闪络瞬间的情况，难以确定放电和闪络的起始位置，不利于事故分析与处理，导致放电原因很难分析确定， 

实际上，大型发电机定子线圈及绕组的耐压试验，是同时伴随着电、热和闪络击穿的综合过程。缺少电、热和闪络等任一方面的 观测，将很难对该综合现象进行具体有效的分析，很难确定防晕问题出现的原因、并明确行之有效的解决方案。 

发明内容

本实用新型的目的是提供一种大型发电机定子线圈及绕组耐压试验的观测装置，该装置能够有效观测到耐压试验过程中线圈及绕组端部出现的电晕、放电、过热、闪络乃至击穿等现象，为分析和解决此类问题提供了具体方法。本实用新型的技术方案为：该装置由紫外成像装置、红外热像装置、高速摄像装置和支架装置组成，紫外成像装置、红外热像装置、高速摄像装置平行排列于支架上方，在摄像时均对准线圈和绕组端部的同一位置，各装置时间设置保持一致，紫外成像装置全天候进行电晕、电弧的检查、检测、扑捉并成像、录像，红外热像装置进行线棒端部温度场的观测和记录，同时直观显示温度云图，并进行录像，高速摄像装置用于捕捉电弧的起始、发展和消逝过程，支架装置采用电驱动方式，能够上下左右调节高度和角度。 

技术效果： 

1、使用紫外成像装置，观测电晕和放电的起始位置和强度，进一步了解场强极值；使用红外热像装置，观测温度分布情况，进一步了解损耗密度分布；使用高速摄像装置，观测闪络的详细过程，包括闪络前的放电、闪络起始位置、发展和消逝过程。 

2、根据损耗密度公式W=σE²（W为损耗密度，σ为表面电导率，E为电场强度），损耗密度和电场强度有着密切的联系，通过紫外成 像装置得到场强极值，通过红外热像装置得到损耗密度。继而推算线棒端部的电场和热场状态，为防晕优化设计创造先决条件。 

3、根据损耗密度和电场强度的关系，对于多段防晕结构，以两段防晕结构（中阻、高阻）为例，正确的防晕设计应为：中低阻搭接处的温度>中高阻搭接处的温度，中高阻搭接处的场强>中低阻搭接处的场强，若出现其它情况，则可判定防晕设计不合理，使用该观测装置能够准确快速的判断这种状况。 

4、闪络的起始位置与电晕放电的位置有一定的联系，通过高速摄像装置与紫外成像装置的结合，可以对两者间的关系进行对比分析，极大提高了观测分析的准确性。 

5、当定子绕组线圈间的固化胶固化不完全，导致耐压时表面电流过大引起发热燃烧情况时，使用红外热像仪和高速摄像机可以详细观测到烧损的起始和发展过程，对于解决此类问题有一定的辅助作用。 

6、与定子线圈相比，定子绕组的放电和闪络的机理和过程更加复杂，放电和闪络电压更低。使用该装置，可以清晰观察线棒间的放电和闪络过程和温度变化，甚至绕组间的连环闪络现象，对于分析耐压破坏的原因起极其重要的作用。 

附图说明：

图1为大型发电机定子线圈及绕组耐压试验的观测装置 

具体实施方式

一种大型发电机定子线圈及绕组耐压试验的观测装置，该装置 由紫外成像装置1、红外热像装置2、高速摄像装置3和支架装置等部分所组成。具体操作步骤如下： 

a．采用紫外成像仪1进行电晕和放电的观测，具有双通道紫外-可见光探测器，完全不受太阳的紫外线影响，可以全天候进行电晕、电弧的检查、检测、扑捉并成像，具有录像功能。 

b．采用红外热像仪2进行线棒端部温度场的观测和记录，可以直观显示温度云图，具有录像功能。 

c．采用高速摄像机3进行摄像，满幅拍摄速率大于3000帧/秒，分辨率1280×800，满足闪络电弧的跟踪拍摄要求，可以清晰捕捉电弧的起始、发展和消逝过程。 

d．支架装置采用电驱动方式，能够上下左右调节角度，满足观测需要。分为主支架4和副支架5，主支架调节上下方向的高低，副支架调节各个观测装置上下左右方向的观测角度。支架上有实时时间显示单元6和实时电压显示单元7，用于实时显示时间与外施电压。 

e．试验前，校准紫外成像装置、红外热像装置和高速摄像装置的时间，与支架装置时间一致，并精确到秒；调整各仪器的拍摄角度，使其对准试验线圈的同一部位，并保持一致；保持日光或开灯状态，开启各仪器并进入摄像模式；记录电压起始时间和结束时间，便于录像分析。 

f．将紫外成像装置、红外热像装置和高速摄像装置的摄像文件拷贝入电脑，记录外施电压值和始末时间，进行数据的整理和对比 分析。 

Claims (2)

1.一种大型发电机定子线圈及绕组耐压试验的观测装置，其特征在于，该装置由紫外成像装置（1）、红外热像装置（2）、高速摄像装置（3）和支架装置组成，紫外成像装置（1）、红外热像装置（2）、高速摄像装置（3）平行排列于支架上方，在摄像时均对准线圈和绕组端部的同一位置，各装置时间设置保持一致，紫外成像装置（1）全天候进行电晕、电弧的检查、检测、扑捉并成像、录像，红外热像装置（2）进行线棒端部温度场的观测和记录，同时直观显示温度云图，并进行录像，高速摄像装置（3）用于捕捉电弧的起始、发展和消逝过程，支架装置采用电驱动方式，能够上下左右调节高度和角度。

2.根据权利要求1所述的一种大型发电机定子线圈及绕组耐压试验的观测装置，其特征在于：所述的支架装置由主支架（4）和副支架（5）组成，主支架（4）调节观测装置总体上下方向的高低，副支架（5）分别调节各个观测装置上下左右方向的观测角度；主支架装置（4）上面有实时时间显示单元（6）与实时电压显示单元（7），用于实时显示时间与外施电压。

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