高压电动机绝缘检测与自动除湿系统的制作方法

本发明涉及高压电动机，确切地说是一种高压电动机绝缘检测与自动除湿系统。

背景技术：

随着煤矿、钢铁、化工等各行各业对安全生产及管理的要求越来越高，对高压电气设备的安全可靠运行提出了更高的要求，高压电动机是使用较多的电气设备，其绝缘检测是电机日常维护管理的重要内容之一。潮湿是导致电机故障的一个致命因素，特别是当电机处于间断运行期间，在停放数月后，在使用前应先检查线圈绝缘，否则很容易烧坏电机。目前传统电机绝缘检测方法，是由技术人员或维护人员将风机或水泵等设备脱离自动控制以后停机，用人工的方法去绝缘摇测，若电机因潮湿造成绝缘下降，通常采用人工方式处理，浪费大量的人力物力，所需时间长，不能满足现有自动化控制系统的要求。人为管理摇测绝缘和对电机除湿有极大的不确定性，给管理带来麻烦。电机绝缘不能实现连续检测，电机除湿不能实现自动化，给电机的安全管理带来极大的隐患，影响整个企业安全生产。

通过深入煤矿和钢铁等企业现场，与多名现场主管工程师接触沟通，同时与多家设备厂商沟通，了解到现场急需这种装置，但目前市面上还没有高压电动机绝缘检测与自动除湿系统。通过反复调研与探讨，在多次论证的基础上，予以研究。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种高压电动机绝缘检测与自动除湿系统，该系统克服了人为绝缘检测工作可靠性差、易疏漏等缺陷，从根本上消除了潮湿环境下电机因绝缘下降所带来的重大事故隐患，确保了高压电动机在恶劣条件下的安全可靠运行，为企业实现长久稳定、安全生产、提高劳动生产率、减人、降本、提高安全及经济效益等方面将起到显著作用。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术手段：

一种高压电动机绝缘检测与自动除湿系统，包括高压真空断路器、高压零序电流互感器，plc、加热控制器及绝缘检测仪，所述的高压真空断路器与高压零序电流互感器之间并联连接设置下手车、高压电动机过电压阻容吸收器、带电传感器、接地刀，下手车分别通过加热控制器、绝缘检测仪与cmo1电连接，cmo1与plc电连接，plc分别与底盘控制器、hmi及上位机电连接。微机综合保护器分别与电流互感器、高压零序电流互感器、高压真空断路器，开关柜智能操控装置电连接，开关柜智能操控装置与带电传感器电连接。微机综合保护器用于保护电动机的过载、短路，开关柜智能操控装置能够显示高压真空断路器的试验位置、工作位置、母线是否带高压电、高压真空断路器是否合闸。

系统所用主要器件介绍如下：

微机综合保护器：保护高压电动机的正常运行，具备瞬时、长延时、短延时、过欠压、零序等各种保护功能。在本柜上，可以根据用户的要求装不同型号的测控装置。

开关柜智能操控装置：具有柜内温度/湿度的控制功能，有高压真空断路器近控/远控功能，照明控制开关和高压真空断路器合分闸的控制开关及高压真空断路器位置指示功能。此装置也可根据用户

hmi：触摸屏，显示本柜的各种运行状态，包括绝缘参数设置、除湿模式的选择、报警信息的显示、手动/自动控制模式、绝缘数值的显示等。本柜采用的触摸屏型号为威纶通ie系列。

plc：根据本柜的控制要求选用西门子sr40，体积小，控制功能强，具有以太网和rs485接口，便于实现本柜的控制与设备的通讯以及与外控设备的通讯。

绝缘检测仪：专为本柜开发的绝缘监测，根据6kv和10kv高压电动机绝缘检测需电压采用2500v的要求，该仪表输出开路电压为dc2500v，具有连续检测和断续检测的功能，具备吸收比计算功能，三大功能国内首创（同类型仪表），采用modbusrtu通讯协议，通过rs485接口和plc通讯。

交流调压器：具有恒压、恒流、恒功率的控制模式，连接高压电动机的定子线圈。额定电源电压为380v，根据煤矿井下低压配电660v的特点，后续可采用额定电压660v的交流调压器。

高压真空断路器：根据用户的要求可采用不同厂家的产品，优选采用底盘车式。本柜所用高压真空断路器所配的底盘车为电动式，即有电动摇入/摇出功能又具有手动摇入/摇出功能。

plc接收到高压真空断路器断开指令（非保护器动作跳闸），控制高压高压真空断路器手车退出至实验位置，并将下手车推入工作位置，高压绝缘检测仪根据触摸屏设置的时间进入绝缘检测状态，有连续检测和断续检测两种。连续检测是检测仪一直发出检测电压检测高压电动机的绝缘，断续检测是根据在触摸屏设定的断续检测时间进行检测（此参数需在plc编程），断续检测为检测1分钟断开4小时（默认编程设置，可在触摸屏修改参数）。

plc通过485接口读取检测仪的数据，根据设定的参数进行分析与运算，判定高压电动机绝缘是否合格，高压电动机是否潮湿。此数据在触摸屏显示并可进行历史数据保留（设置一周）。

(1)绝缘检测合格，当高压电动机的绝缘在检测合格的情况下可随时按正常程序控制启动高压电动机。高压电动机正常运行如图13所示。高压电动机在正常运行时有微机综合保护器其进行保护，采集电流互感器的信号，采集零序电流互感器的信号和采集pt柜电压信号，电流互感器的信号来自三相高压电，零序电流互感器的信号来自三相是否漏电，对电机的正常运行进行保护。高压真空断路器及下底盘车的工作位置在操控器显示。

(2）绝缘检测不合格：绝缘检测不合格，高压电动机没有受潮。

本柜的控制系统发出指令信号断开高压真空断路器的合闸信号回路，高压真空断路器不能合闸，本柜发出报警信号提示工作人员对高压电动机进行检修。不合格信号传输如图14所示。

（3）绝缘不合格，高压电动机潮湿。

本柜初始设置高压电动机的绝缘下限为50mω，此数据在触摸屏根据需要设定，当绝缘检测仪的绝缘检测数据大于此数值时，通过采集电机绝缘吸收比，吸收比为：绝缘检测60s的检测数据和15s的检测数据的比值，此数值大于等于1.3表明电机没有受潮，若此数据在1至1.3之间，表明电机潮湿，此值越小表明电机受潮越严重），若吸收比较小，开始对高压电动机进行除湿。除湿系统图如图15所示。

plc控制高压真空断路器摇出，摇出到实验位置后，plc控制下底盘车摇入，摇入到工作位置，交流调压器输出，采用恒流、恒压或恒功率（在触摸屏设置）的方式给高压电动机定子线圈通电，除湿。

电机除湿堵转电流计算：

un表示额定电压，u表示下降后电压，iq表示启动电流(高压一般为额定电流4-6倍)，i表示堵转电流。可以计算出堵转的最大电流，宜采用额定电流的40%至100%，可以选择电压等级来烘干。调节参数使调压器的输出不致使电机转动。

举例说明：6kv高压电动机，500kw

额定电流in=500*0.113/0.85=56a

启动电流最大值iq=336a

当高压电动机电压由6kv降到380时，则高压电动机的堵转电流为：i=(380/6000)*336=21.3a，采用交流调压器最大输送到高压电动机的电流为21a。（注：暂通过实验的方法在触摸屏设定恒流控制电流的数值）通过除湿，增大高压电动机的绝缘数值，当高压电动机的绝缘和吸收比满足要求时，本柜进入高压电动机正常停机的检测状态。

本发明的技术方案克服了人为绝缘检测工作可靠性差、易疏漏等缺陷，从根本上消除了潮湿环境下电机因绝缘下降所带来的重大事故隐患，确保了高压电动机在恶劣条件下的安全可靠运行，为企业实现长久稳定、安全生产、提高劳动生产率、减人、降本、提高安全及经济效益等方面将起到显著作用。

进一步的优选技术方案如下：

高压真空断路器设有电动底盘车。

电动底盘车：控制底盘电动摇入/摇出，同时具备手动操作的功能，在紧急情况下可采用手动操作的方式。

附图说明

图1是本系统结构示意图。

图2本柜与高压电动机连接图。

图3本柜与外控制系统连接图。

图4是微机综合保护器结构示意图。

图5是开关柜智能操控装置结构示意图。

图6是触摸屏结构示意图。

图7是西门子sr40plc结构示意图。

图8是绝缘检测仪结构示意图。

图9是电动底盘车结构示意图。

图10是交流调压器立体图。

图11是高压真空断路器立体图。

图12是高压电动机正常停机检测原理图。

图13是高压电动机正常运行状态图。

图14是不合格信号传输图。

图15是高压电动机除湿状态图。

图16是高压电动机正常工作状态图。

附图标记说明：1-微机综合保护器，2-开关柜智能操控装置，3-高压真空断路器，4-电流互感器，5-底盘控制器，6-hmi触摸屏，7-plc可编程控制器，8-绝缘检测仪，9-cmo1，10-加热控制器，11-下手车，12-高压零序电流互感器，13-高压电动机过电压阻容吸收器，14-带电传感器，15-接地刀。

具体实施方式

下面结合实施例，进一步说明本发明。

参见图1-图11可知，本发明的一种高压电动机绝缘检测与自动除湿系统，由高压真空断路器3、高压零序电流互感器12，plc7、加热控制器10及绝缘检测仪8组成；所述的高压真空断路器3与高压零序电流互感器12之间并联连接设置下手车11、高压电动机过电压阻容吸收器13、带电传感器14、接地刀15，下手车11分别通过加热控制器10、绝缘检测仪8与cmo19电连接，cmo1为modbus通讯模块，cmo19与plc7电连接，plc7分别与底盘控制器5、hmi6及上位机电连接；微机综合保护器1分别与电流互感器4、高压零序电流互感器12、高压真空断路器3，开关柜智能操控装置2电连接，开关柜智能操控装置2与带电传感器14电连接。微机综合保护器1用于保护电动机的过载、短路，开关柜智能操控装置能够显示高压真空断路器的试验位置、工作位置、母线是否带高压电、高压真空断路器是否合闸。

系统所涉及的主要器件介绍如下：

微机综合保护器1：（微机综合保护器连接电流互感器、高压零序电流互感器、高压真空断路器）保护高压电动机的正常运行，具备瞬时、长延时、短延时、过欠压、零序等各种保护功能。在本柜上，可以根据用户的要求装不同型号的测控装置。

开关柜智能操控装置2：开关柜智能操控装置连接带电传感器，接地刀，开关柜智能操控装置能够显示高压真空断路器的试验位置、工作位置、母线是否带高压电、高压真空断路器是否合闸。）具有柜内温度/湿度的控制功能，有高压真空断路器近控/远控功能，照明控制开关和高压真空断路器合分闸的控制开关及高压真空断路器位置指示功能。

hmi6：hmi6触摸屏与plc7电连接，显示本柜的各种运行状态，包括绝缘参数设置、除湿模式的选择、报警信息的显示、手动/自动控制模式、绝缘数值的显示等。本柜采用的触摸屏型号为威纶通ie系列。

plc7：根据本柜的控制要求选用西门子sr40，体积小，控制功能强，具有以太网和rs485接口，便于实现本柜的控制与设备的通讯以及与外控设备的通讯。plc7分别与底盘控制器5、hmi6及上位机电连接，接收数据并对相关部件进行控制。

绝缘检测仪8：专为本柜开发的绝缘监测，根据6kv和10kv高压电动机绝缘检测需电压采用2500v的要求，该仪表输出开路电压为dc2500v，具有连续检测和断续检测的功能，具备吸收比计算功能，三大功能国内首创（同类型仪表），采用modbusrtu通讯协议，通过rs485接口和plc7通讯。

高压真空断路器3：根据用户的要求可采用不同厂家的产品，优选采用底盘车式。本柜所用高压真空断路器3所配的底盘车为电动式，即有电动摇入/摇出功能又具有手动摇入/摇出功能。

电动底盘车：高压真空断路器3配备电动底盘车，plc通过底盘控制器可以控制底盘电动摇入/摇出，同时具备手动操作的功能，在紧急情况下可采用手动操作的方式。

交流调压器：具有恒压、恒流、恒功率的控制模式，连接高压电动机的定子线圈。交流调压器连接plc。额定电源电压为380v，根据煤矿井下低压配电660v的特点，后续可采用额定电压660v的交流调压器。

本系统的工作原理如下：

plc7接收到高压真空断路器3断开指令（非保护器动作跳闸），控制高压高压真空断路器下手车退出至实验位置，并将下手车推入工作位置，高压绝缘检测仪8根据触摸屏设置的时间进入绝缘检测状态，有连续检测和断续检测两种。连续检测是检测仪一直发出检测电压检测高压电动机的绝缘，断续检测是根据在触摸屏设定的断续检测时间进行检测（此参数需在plc7编程），断续检测为检测1分钟断开4小时（默认编程设置，可在触摸屏修改参数）。

plc7通过485接口读取绝缘检测仪8的数据，根据设定的参数进行分析与运算，判定高压电动机绝缘是否合格，高压电动机是否潮湿。此数据在触摸屏显示并可进行历史数据保留（设置一周）。

(1)绝缘检测合格，当高压电动机的绝缘在检测合格的情况下可随时按正常程序控制启动高压电动机。高压电动机正常运行如图13所示。高压电动机在正常运行时有微机综合保护器对其进行保护，采集电流互感器4的信号，采集零序电流互感器4的信号和采集pt柜电压信号，电流互感器的信号来自三相高压母线，零序电流互感器的信号来自三相漏电，pt信号来自外部信号，上述信号均与综合保护器连接，由于pt信号因来自外部，也可不接。对高压电动机的正常运行进行保护。高压真空断路器及下底盘车的工作位置在操控器显示。

(2）绝缘检测不合格：绝缘检测不合格，高压电动机没有受潮。

本柜的控制系统发出指令信号断开高压真空断路器的合闸信号回路，高压真空断路器不能合闸，本柜发出报警信号提示工作人员对高压电动机进行检修。不合格信号传输如图14所示。

（3）绝缘不合格，高压电动机潮湿。

本柜初始设置高压电动机的绝缘下限为50mω，此数据在触摸屏根据需要设定，当绝缘检测仪8的绝缘检测数据大于此数值时，通过采集高压电动机绝缘吸收比，吸收比为：绝缘检测60s的检测数据和15s的检测数据的比值，此数值大于等于1.3表明高压电动机没有受潮，若此数据在1至1.3之间，表明高压电动机潮湿，此值越小表明高压电动机受潮越严重），若吸收比较小，开始对高压电动机进行除湿。除湿系统图如图15所示。

plc7控制高压真空断路器摇出，摇出到实验位置后，plc7控制下底盘车摇入，摇入到工作位置，交流调压器输出，采用恒流、恒压或恒功率（在触摸屏设置）的方式给高压电动机定子线圈通电，除湿。

高压电动机除湿堵转电流计算：

un表示额定电压，u表示下降后电压，iq表示启动电流(高压一般为额定电流4-6倍)，i表示堵转电流。可以计算出堵转的最大电流，宜采用额定电流的40%至100%，可以选择电压等级来烘干。调节参数使调压器的输出不致使高压电动机转动。

举例说明：6kv高压电动机，500kw；额定电流in=500*0.113/0.85=56a；启动电流最大值iq=336a；当高压电动机电压由6kv降到380时，则高压电动机的堵转电流为：i=(380/6000)*336=21.3a，采用交流调压器最大输送到高压电动机的电流为21a。（注：暂通过实验的方法在触摸屏设定恒流控制电流的数值）通过除湿，增大高压电动机的绝缘数值，当高压电动机的绝缘和吸收比满足要求时，本柜进入高压电动机正常停机的检测状态。

以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变化，均包含于本发明的权利范围之内。