專利名稱：水輪發(fā)電機(jī)軸電流繼電保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
水輪發(fā)電機(jī)軸電流繼電保護(hù)裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001 ] 本實(shí)用新型涉及一種水輪發(fā)電機(jī)軸電流繼電保護(hù)裝置。
技術(shù)背景[0002]大型水力發(fā)電廠都設(shè)計(jì)成發(fā)電機(jī)-變壓器單元組的接線方式，發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)不 接地或者通過(guò)高阻接地，發(fā)電機(jī)發(fā)生單相對(duì)地故障-定子接地的可能性，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他 的故障類型。發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置的一個(gè)重要任務(wù)就是要通過(guò)轉(zhuǎn)子電流的變化探測(cè)這種類型 的故障。如果發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子回路發(fā)生兩點(diǎn)接地故障，那么故障電流就會(huì)流經(jīng)受影響的轉(zhuǎn) 子繞組。大型發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流很大，因此轉(zhuǎn)子繞組的兩點(diǎn)接地將會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞轉(zhuǎn)子和勵(lì) 磁機(jī)。如果轉(zhuǎn)子的大部分繞組發(fā)生短路，畸變的磁場(chǎng)產(chǎn)生很大的機(jī)械力矩，造成一端受 力強(qiáng)烈而另一端受力微小，結(jié)果將導(dǎo)致在轉(zhuǎn)子本體上產(chǎn)生嚴(yán)重的受力不均衡。如果是大 型發(fā)電機(jī)，機(jī)械力將達(dá)到50 100t。這會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)從而損壞軸承，甚至 導(dǎo)致轉(zhuǎn)子錯(cuò)位而損傷到定子繞組。還有，水輪發(fā)電機(jī)在運(yùn)行時(shí)，可能引起磁通不平衡， 該不平衡磁通與軸切割產(chǎn)生的軸電勢(shì)，沿轉(zhuǎn)子軸向分布，由于大軸的內(nèi)阻很小，如果它 沿軸承和底板形成閉合的回路，軸電流就可能達(dá)到很大數(shù)值。發(fā)明內(nèi)容[0003]本實(shí)用新型的目的是提供一種水輪發(fā)電機(jī)軸電流繼電保護(hù)裝置，通過(guò)檢測(cè)水輪 發(fā)電機(jī)大軸產(chǎn)生的軸電流，在軸電流大于設(shè)定值的時(shí)候?qū)崟r(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，以防止軸承 絕緣被擊穿，損壞軸承和其他部件。[0004]上述的目的通過(guò)以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)[0005]水輪發(fā)電機(jī)軸電流繼電保護(hù)裝置，其組成包括水輪發(fā)電機(jī)機(jī)軸，所述的機(jī) 軸外面套裝互感器，所述的互感器通過(guò)數(shù)據(jù)線連接檢測(cè)裝置，所述的檢測(cè)裝置包括放大 器，所述的放大器連接雙通道濾波器，所述的雙通道濾波器分別通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器連接微 控制器，所述的微控制器連接顯示器，所述的微控制器通過(guò)RS232接口連接上位機(jī)，所 述的微控制器連接光電耦合器，所述的光電耦合器連接功率放大器，所述的功率放大器 連接繼電器，所述的微控制器控制試驗(yàn)電流電路。[0006]有益效果[0007]1.本實(shí)用新型利用軸電流互感器檢測(cè)出來(lái)的軸電流基波或三次諧波電流信號(hào)， 來(lái)監(jiān)視軸承絕緣狀態(tài)的。當(dāng)電機(jī)軸絕緣低下或有擊穿時(shí)，由于電機(jī)軸承不對(duì)稱，機(jī)軸將 產(chǎn)生軸電流而損壞機(jī)軸的絕緣，產(chǎn)生故障。其損壞的程度將取決于軸電流的幅值和持續(xù) 時(shí)間，為了使電機(jī)能夠安全運(yùn)行，提前發(fā)現(xiàn)機(jī)軸絕緣故障，以便采取相應(yīng)措施，就需要 靈敏的軸電流繼電保護(hù)設(shè)備，在小量程時(shí)可以精確測(cè)量小電流，當(dāng)電流超出當(dāng)前量程可 以自動(dòng)切換到大程，使儀表仍能精確測(cè)出電流大小。[0008]2.本實(shí)用新型通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換，把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，通過(guò)數(shù)字濾波，可排除 干擾，使數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確。[0009]3.本實(shí)用新型可以把數(shù)據(jù)傳送給遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

[0010]附圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。[0011]附圖2是檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。[0012]附圖3是本實(shí)用新型的電路圖。
具體實(shí)施方式
[0013]實(shí)施例1 [0014]水輪發(fā)電機(jī)軸電流繼電保護(hù)裝置，其組成包括水輪發(fā)電機(jī)機(jī)軸1，所述的機(jī) 軸外面套裝互感器2，所述的互感器通過(guò)數(shù)據(jù)線連接檢測(cè)裝置3，所述的檢測(cè)裝置包括放 大器4，所述的放大器連接雙通道濾波器5，所述的雙通道濾波器分別通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器6 連接微控制器7，所述的微控制器連接顯示器8，所述的微控制器通過(guò)RS232接口 9連接 上位機(jī)10，所述的微控制器連接光電耦合器11，所述的光電耦合器連接功率放大器12， 所述的功率放大器連接繼電器13，所述的微控制器控制試驗(yàn)電流電路的電流14。[0015]工作過(guò)程[0016]本型號(hào)軸電流繼電器是利用軸電流互感器檢測(cè)出來(lái)的軸電流基波或三次諧波電 流信號(hào)，來(lái)檢測(cè)軸承絕緣狀態(tài)的。[0017]當(dāng)電機(jī)軸絕緣低下或有擊穿時(shí)，由于電機(jī)軸承不對(duì)稱，機(jī)軸將產(chǎn)生軸電流而損 壞其絕緣，發(fā)生故障。其損壞程度將取決于軸電流的幅值和持續(xù)時(shí)間。[0018]為了使電機(jī)能夠安全運(yùn)行，提前發(fā)現(xiàn)機(jī)軸的絕緣故障，以便采取相應(yīng)措施，就 需要有靈敏的軸電流繼電保護(hù)設(shè)備。[0019]本繼電器是由放大器、雙通道濾波器、A/D轉(zhuǎn)換、單片機(jī)智能分析判斷控制 及過(guò)電流動(dòng)作等環(huán)節(jié)組成。軸電流指示儀表采用了先進(jìn)的數(shù)字技術(shù)，動(dòng)作靈敏，控制精 確，顯示直觀，其組成框圖請(qǐng)參閱原理方框圖。[0020]BZL-10C型軸電流繼電器采用了兩種工作方式，即按電流基波分量或電流的三 次諧波分量進(jìn)行檢測(cè)動(dòng)作。[0021]當(dāng)電機(jī)內(nèi)干擾磁場(chǎng)較強(qiáng)，且互感器輸出電流中含有三次諧波分量時(shí)，儀器可同 時(shí)測(cè)量50HZ和150HZ信號(hào)，電流信號(hào)經(jīng)濾波器濾除50HZ或150Hz的雜散干擾電流，使 繼電器能夠穩(wěn)定的檢測(cè)。[0022]當(dāng)電機(jī)內(nèi)磁場(chǎng)干擾甚小，而軸電流中又無(wú)諧波干擾時(shí)，儀器即按50HZ頻率軸電 流進(jìn)行監(jiān)測(cè)。軸電流信號(hào)經(jīng)50HZ工作通道，并濾除其它干擾，防止誤動(dòng)作，當(dāng)前軸電 流為50HZ和150HZ信號(hào)輪流顯示，面板指示燈顯示當(dāng)前工作頻率。[0023]繼電器從軸電流互感器CT中取出故障電流信號(hào)，經(jīng)ICl放大后，送入50HZ和 150HZ雙通道濾波器中，雙通道濾波器輸出經(jīng)整流合成后，分別送入兩路A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換 器，再送入MCU進(jìn)行分析、判斷、顯示軸電流值，經(jīng)MCU與兩個(gè)故障電流的設(shè)定值進(jìn) 行比較后，送出控制信號(hào)觸發(fā)相應(yīng)的繼電器CZ1，CZ2，以控制報(bào)警及跳閘等信號(hào)。[0024]本機(jī)帶有485接口，可以把數(shù)據(jù)上傳到上位機(jī)，有獨(dú)立的管理程序，也可與組 態(tài)軟件接口集中管理。[0025]定子鐵芯分片和磁極配置不對(duì)稱等原因，引起磁通不平衡，該不平衡磁通與軸 切割產(chǎn)生軸電勢(shì)，沿轉(zhuǎn)子軸向分布。盡管此軸電勢(shì)數(shù)值不大(一般在十幾伏左右)，但由 于轉(zhuǎn)子軸內(nèi)阻很小，如果它沿軸承和底板形成閉合回路，軸電流可達(dá)很大數(shù)值(數(shù)百到 數(shù)千安培)，它將導(dǎo)致油質(zhì)變化，軸承震動(dòng)增大，軸瓦燒傷等事故。因此一般采用0.5 2毫米厚酚醛玻璃板使軸承絕緣。盡管采取了上述措施，但并不等于說(shuō)軸承的安全就有 了保證，從某種意義上講，軸瓦的破壞程度取決于軸電流的幅值和作用時(shí)間；從運(yùn)行角 度來(lái)講，運(yùn)行人員需要隨時(shí)或提前知道軸電流的變化或軸承絕緣的損壞程度。軸電流互 感器就是為此而設(shè)計(jì)的一種特殊互感器，可以檢測(cè)出IA以下的軸電流。其鐵芯采用特殊 硅鋼片卷繞而成。其線圈分為兩個(gè)繞組試驗(yàn)繞組和工作繞組。工作繞組的負(fù)載阻抗為 1.5 Ω ,為繼電保護(hù)裝置提供監(jiān)測(cè)信號(hào)。[0026]軸電流互感器主要技術(shù)指標(biāo)[0027]一次側(cè)能檢測(cè)出0.1 2.0Α的軸電流(或0.1 1.0Α軸電流，可在定貨時(shí)由用戶指定)。[0028]飽和倍數(shù)10。[0029]變化誤差《10%。[0030]絕緣等級(jí)B級(jí)。[0031]副邊繞組為兩組，一為試驗(yàn)繞組，另一為工作繞組。輸出0.5 5mA，50 60HZ的交流電流。[0032]最小內(nèi)徑主軸直徑加20mm，分兩半或四半，經(jīng)連接板連接而成。[0033]兩繞組間及繞組對(duì)外殼絕緣耐壓為2kv。[0034]繞組與外殼間絕緣電阻> 100M Ω。[0035]負(fù)載阻抗1.5 Ω。[0036]軸電流互感器結(jié)構(gòu)[0037]互感器為穿心式，為便于用戶安裝分成兩半(或四半)，配有連接板，經(jīng)螺栓緊 固即可構(gòu)成環(huán)形整體，通過(guò)四個(gè)安裝支架固定在發(fā)電機(jī)機(jī)體上，詳見(jiàn)圖1。[0038]安裝要求[0039]互感器與發(fā)電機(jī)軸的同心度、水平度允差均為2_。[0040]按切口標(biāo)記安裝。安裝后切口間隙不大于0.2毫米。[0041]互感器連接螺栓及支架定位螺栓應(yīng)以適當(dāng)力矩扭緊以免損壞互感器。[0042]互感器的試驗(yàn)繞組和工作繞組均用2X0.75銅編織耐熱電線引出機(jī)體外。電線每 米用一個(gè)線夾固定，電線經(jīng)過(guò)線夾處時(shí)應(yīng)用絕緣紙包緊，線夾點(diǎn)焊在機(jī)體上。固定支架 的螺栓頭需磨平；互感器長(zhǎng)期存放應(yīng)水平放置，以避免變形。
權(quán)利要求1. 一種水輪發(fā)電機(jī)軸電流繼電保護(hù)裝置，其組成包括水輪發(fā)電機(jī)機(jī)軸，其特征 是所述的機(jī)軸外面套裝互感器，所述的互感器通過(guò)數(shù)據(jù)線連接檢測(cè)裝置，所述的檢測(cè) 裝置包括放大器，所述的放大器連接雙通道濾波器，所述的雙通道濾波器分別通過(guò)A/D 轉(zhuǎn)換器連接微控制器，所述的微控制器連接顯示器，所述的微控制器通過(guò)RS232接口連 接上位機(jī)，所述的微控制器連接光電耦合器，所述的光電耦合器連接功率放大器，所述 的功率放大器連接繼電器，所述的微控制器控制試驗(yàn)電流電路。
專利摘要本申請(qǐng)涉及一種水輪發(fā)電機(jī)軸電流繼電保護(hù)裝置。發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子接地保護(hù)和電流檢測(cè)非常重要。本產(chǎn)品的組成包括水輪發(fā)電機(jī)機(jī)軸(1)，所述的機(jī)軸外面套裝互感器(2)，所述的互感器通過(guò)數(shù)據(jù)線連接檢測(cè)裝置(3)，所述的檢測(cè)裝置包括放大器(4)，所述的放大器連接雙通道濾波器(5)，所述的雙通道濾波器分別通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器(6)連接微控制器(7)，所述的微控制器連接顯示器(8)，所述的微控制器通過(guò)RS232接口(9)連接上位機(jī)(10)，所述的微控制器連接光電耦合器(11)，所述的光電耦合器連接功率放大器(12)，所述的功率放大器連接繼電器(13)，所述的微控制器控制試驗(yàn)電流電路(14)。本產(chǎn)品用于水輪發(fā)電機(jī)軸電流繼電保護(hù)。
文檔編號(hào)H02H7/06GK201813146SQ20102053104
公開(kāi)日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2010年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月16日
發(fā)明者錢鐘 申請(qǐng)人:哈爾濱華新電力電子設(shè)備有限公司