CN217425584U

CN217425584U - 一种直流励磁感应耐压试验装置

Info

Publication number: CN217425584U
Application number: CN202221304111.8U
Authority: CN
Inventors: 冯敏杰; 刘翩
Original assignee: Xi'an Apt Power Technology Co ltd
Current assignee: Xi'an Apt Power Technology Co ltd
Priority date: 2022-05-27
Filing date: 2022-05-27
Publication date: 2022-09-13
Anticipated expiration: 2032-05-27

Abstract

本实用新型公开了一种直流励磁感应耐压试验装置，包括三相异步电动机M、三相同步发电机G、直流励磁电源和控制柜，电动机和发电机通过联轴器连接。本实用新型采用三相异步电动机对拖三相同步发电机，通过改变发电机的极对数来改变输出频率，通过调节直流励磁的大小来改变输出电压。与传统设备相比，本实用新型的意义在于：1)通过改变发电机的极对数来改变发电机的输出频率；2)通过调节直流励磁的大小来改变发电机的输出电压，无需交流调压器调压；3)励磁电源可集成到控制柜，无需单独占用空间；4)调压精准，操作简单；5)隔离了输入电源，输出标准的正弦电压波形，适合局放试验；6)机组运行平稳，电压调节响应快，使用寿命长。

Description

一种直流励磁感应耐压试验装置

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术领域，采用三相异步电动机对拖三相同步发电机，直流励磁调压，改变极对数调频，特别涉及一种直流励磁感应耐压试验装置。

背景技术

1)感应耐压

以电磁感应为特征的大量电气设备，不仅要考核其工频耐压下的主绝缘，还要考核其匝间、层间、段间和相间的纵绝缘。由于变压器的铁芯伏安特性曲线在额定电压下已接近饱和，不可能升到2倍的电压。依据磁通密度与频率成反比的关系，要提升纵绝缘到2倍的电压，其试验频率必须提升到2倍的工频或更高，所以感应耐压试验装置以倍频、倍压输出为主要特征。

2)直流励磁与交流励磁

励磁通俗的说就是提供磁场，是感应电动势的必要条件之一。

3)异步电机反拖和对拖

异步电机反拖和对拖通常用于10KV以下小容量变压器的试验。两者的共同点为：都是一台三相异步电动机拖动另一台三相绕线式电动机，输出频率也都为100Hz(因转差率，反拖小于100Hz)。不同之处在于，反拖是三相绕线式电动机定子输入50Hz的对称三相电源，而100Hz的输出由三相绕线式电动机转子通过滑环输出；对拖是三相绕线式电动机转子通过调压器接至线路，其定子输出100Hz接被试品。因为结构简单，异步电机反拖和对拖是我国小型变压器感应耐压普遍采用的试验设备。

异步电机反拖和对拖试验装置的主要不足：1)输出频率单一，只能是100Hz；而150Hz是最理想的试验频率；2)感应耐压需要倍频倍压，而反拖机组不能调压；3)无论反拖还是对拖，其原理都是两个工频旋转磁场叠加。受电源扰动、电机工艺因素影响，其电压输出波形不可能精准，畸变大，不适合局放试验；随着变压器容量越来越大，出厂试验对局放的要求越来越高，异步电机反拖和对拖已经越来越难担当变压器感应耐压试验的重任。

4)直流励磁感应耐压试验装置

直流励磁发电机组是变压器厂试验站正规试验电源。高电压、大容量变压器采用同步电动机+同步发电机的组合。之所以大容量试品采用同步电动机拖动是因为同步电机的功率因素较高，因而能以

运行，不需要从电网吸取无功功率。对大量中等容量的试验变，客户往往只能在“同步电机+同步发电机”和“异步电机反拖和对拖”之间艰难选择。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种直流励磁感应耐压试验装置，采用三相异步电动机对拖三相同步发电机，通过改变发电机的极对数来改变发电机的输出频率，通过调节直流励磁的大小来改变发电机的输出电压，通过单三相转换开关来实现发电机的单三相输出。与传统的异步电机反拖和对拖试验装置相比，解决了反拖和对拖机组频率输出单一，调压不便，波形欠佳等不足。与“同步电机对拖同步发电机相比”，本实用新型结构相对简单、造价低，对数量巨大的配电变压器(10KV-110KV)感应耐压试验，是一种性能稳定、性价比高的选择。

一方面，本实用新型实施例提供了一种直流励磁感应耐压试验装置，包括三相同步发电机和励磁电源，所述三相异步电动机用于对拖三相同步发电机，改变所述三相同步发电机的极对数可改变所述三相同步发电机的输出频率，同时调节所述励磁电源的直流励磁大小可改变所述三相同步发电机的输出电压。

本实用新型中的一种直流励磁感应耐压试验装置，具有以下优点：

1)发电机的额定转速不变，通过改变同步发电机定子绕组磁极对数来改变输出频率。不仅可以输出100Hz，而且可以输出150Hz，200Hz。之所有说150Hz是感应耐压的理想频率，i)150Hz相对于100Hz、200Hz的带载能力更强；ii)频率增加，铁芯的损耗也大大增加，因此200Hz也较少采用。

2)通过调节直流励磁电流大小很容易改变同步发电机的端电压输出，调压精准，操作简单。

3)电机+同步机组隔离了输入电源，机组输出标准的正弦电压波形，畸变小，适合变压器的局放试验。

4)家用、商用、工业用电的负荷越来越大，单台配电变压器的额定容量也越来越大。此外，局放测量已经成为变压器试验的常规项目被列入采购合同。满足这一日益变化的市场和应用需求，150Hz机组带载能力强是一大优势；同时感应耐压与局放都是在倍频、调压下实现，所以一套机组，双重功能，提升了其性价比。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种直流励磁感应耐压试验装置的组成示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1为本实用新型实施例提供的一种直流励磁感应耐压试验装置的组成示意图。本实用新型实施例提供了一种直流励磁感应耐压试验装置，包括三相异步电动机、三相同步发电机和励磁电源，所述三相异步电动机用于对拖三相同步发电机，改变所述三相同步发电机的极对数可改变所述三相同步发电机的输出频率，同时调节所述励磁电源的直流励磁大小可改变所述三相同步发电机的输出电压。

示例性地，还包括控制柜，与所述三相异步电动机连接，用于向所述三相异步电动机供电，所述励磁电源设置在所述控制柜内部。

1、原理及结构创新

用一台三相异步电动机同轴对拖一台具有滑环的三相同步发电机。发电机的输出频率由其定子绕组磁极对数决定，输出电压由其转子励磁电流调节。发电机的额定转速是确定的，一旦其定子绕组磁极对数确定，其输出频率就是确定的。

发电机的输出频率f＝pn/60，其中p为极对数，n为转速，转/分。表1为两种极对数对应的转速和频率。

表1发电机输出频率

极数	极对数	转速n(转/分)	频率f(Hz)
				12	6	1500	150
16	8	1500	200

本实用新型的结构创新在于，增加同步发电机定子绕组的磁极对数来输出不同的频率，用于变压器的感应耐压试验。

2、基本构成及接线

本实用新型的基本构成，包括一台三相异步电动机M，一台三相同步发电机G，电机和发电机位于同一水平基座上并通过联轴器进行连接；直流励磁源对于小容量的机组30KVA，50KVA，直接集成到机组的控制柜。

三相电源通过控制柜经断路器、交流接触器接入三相异步电动机的进线；直流励磁源由交流供电，经整流后经由滑环加到三相同步发电机转子提供励磁。

三相同步发电机定子输出150Hz或200Hz的倍频电源，经由控制柜计量、显示、保护接入被试品。

3、基本参数的确定

机组容量的确定。感应耐压机组容量指的是三相同步发电机的额定容量。该容量与被试品的最大容量，被试品的空载电流和试验频率有关。以最经典的150Hz试验频率为例，感应耐压机组容量P＝2×(0.4×1.3×I₀×S)＝1.04I₀S。其中，S为被试品的最大容量，I₀为被试品最大空载电流百分比。对于100Hz试验频率，P＝2.6I₀S，对于200Hz试验频率，P＝4.05I₀S，可见，在被试品一定的前提下，150Hz的试验频率，感应耐压机组容量最小、最经济！

励磁容量的确定。感应耐压属于一种特殊的空载试验。为此励磁电源的容量必须能抵消被试品的空载损耗。可据此确定励磁电流和励磁源容量的大小。

三相异步电动机的容量确定。三相异步电动机的容量应依据三相同步发电机的容量和功率因素确定，不易过大，“小马拉大车”。否则就会增加无功消耗。

感应耐压试验时间。试验频率不超过100Hz，耐压时间为1分钟；超过100Hz，按如下公式：

t＝120f_n/f

其中，f_n为电网线频率，国内为50Hz，f为试验频率，如f＝150Hz，则试验时间为40秒。

电动机的启动。采用直接启动，星角转换，软启动，依据启动电流的大小，现场可承受的过载能力等因素确定。

操作、显示与保护。三相异步电动机的启动、停止，直流励磁的输出及大小调节都通过控制柜实现；显示包括电源的输入(电压及频率的监控)，同步发电机的输出电压、频率等；励磁电流的大小；保护包括电机的过流、过载保护，发电机的过流、过压保护。

单三相转换。被试品除了三相变压器，还可以通过单三相输出转换对单相变压器，PT进行试验。

局放测量。变压器的感应耐压和局放测量都是在倍频状况下进行，从试验设备到试验接线都相同；变压器厂也都是用同一套设备、同一试验过程来做感应耐压和局放试验。局放检测既是对设备品质的检验、把控，也是对设备寿命的保障。从标准、到验收规程，再到订货合同，局放测量越来对普遍地体现在设备交付验收上；本实用新型设备输出波形好，畸变小，很容易满足局放试验的要求。

无论从技术层面，还是应用层面，本实用新型都具有特别的意义。它有助于产品、技术与国际接轨，有利于产品的升级换代，符合时代的需求，必将取代异步电机反拖和对拖，更好地服务于国计民生。

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种直流励磁感应耐压试验装置，其特征在于，包括三相异步电动机、三相同步发电机和励磁电源，所述三相异步电动机用于对拖三相同步发电机，改变所述三相同步发电机的极对数可改变所述三相同步发电机的输出频率，同时调节所述励磁电源的直流励磁大小可改变所述三相同步发电机的输出电压。

2.根据权利要求1所述的一种直流励磁感应耐压试验装置，其特征在于，还包括控制柜，与所述三相异步电动机连接，用于向所述三相异步电动机供电，所述励磁电源设置在所述控制柜内部。