一种发电机转子绕组对铁芯和轴系的绝缘测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及发电机转子绕组绝缘测量领域，具体为一种发电机转子绕组对铁芯和 轴系的绝缘测量方法。
【背景技术】
[0002] 发电机是电网运行的重要设备，发电机转子通过转子绕组电流建立的磁场将一次 能源转换成二次能源传递到电网上。发电机转子在高速旋转中承受着振动、离心力、电磁力 和谐波等对转子绕组绝缘破坏的因素，因此，转子绕组绝缘是发电机绝缘总体水平的薄弱 环节。在过去曾经采用监视发电机转子接地的保护中，一般采用采样电阻电压测量装置，存 在着由于干扰等因素引起的测量不准确的情况。因此，现在运行的大型发电机转子接地保 护为了减少误动可能，有些机组没有按设计规定要求将"转子一点接地"保护投入跳闸，而 是投入信号状态。大型发电机绕组对地电容较大，当发生一点接地时，在故障点流过较大电 流，如果不能及时切除故障，会对发电机转子产生局部破坏，这将对发电机安全埋下隐患。
【发明内容】
[0003] 本发明为了解决现在不能有效准确测量发电机转子绕组绝缘状态的问题，提供了 一种发电机转子绕组对铁芯和轴系的绝缘测量方法。
[0004] 本发明是采用如下的技术方案实现的：一种发电机转子绕组对铁芯和轴系的绝缘 测量方法，包括以下步骤：
[0005] 将旋转接地电流传感器转子轴通过绝缘垫和被测发电机轴连接，旋转接地电流传 感器转子绕组的一端与被测发电机轴相连，另一端通过限流电阻与测量电源连接；
[0006] 开机准备，进入初始化状态：在发电机进入升速前，对发电机进行静态测试，无异 常，允许进行测量，否则进行异常状态检查；
[0007] 发电机无异常且处于运行状态时，测量电源经过稳压、限流和方波调制，通过旋转 接地电流传感器转子绕组施加于发电机转轴；
[0008] 接地电流传感器先检测接地电流传感器测量值Es/K，Es为接地电流传感器稳态有 效值等效直流电压，K为接地电流传感器传递比例系数，其与接地电流传感器转子、定子等 制造工艺有关，是一个具有电阻量纲的常数，如果测量值E s/K小于设定的接地电流值ISP， 继续进行测量；如果大于设定的接地电流值Isp，进行发电机转子绕组接地过渡电阻&计 算；
[0009] 如果发电机转子绕组接地过渡电阻Rg大于一段设定R glP，小于二段设定Rg2p，进行 报警，并继续进行测量；
[0010] 如果发电机转子绕组接地过渡电阻Rg大于二段设定Rg2p，则进行接地电阻比例因 子a计算，同时进行二次核对测量，如果在延时期间，所重复测试发电机转子绕组接地过 渡电阻Rg> R g2P，发出重故障指令。
[0011] 图5所示为本方法测试电路等效电路图，设定Rl = R2,当发电机转子绕组出现接 地点时，第一开关SI或者第二开关S2动作后，施加于接地电流传感器转子的测量电压为U1 或U2, U1 = U+ a U e，U2= U+ (I- a ) U e，当第一开关Sl闭合，第二开关S2打开时，（发电机转 子绕组电阻Rf远远小于第一电阻R1，因此，忽略发电机转子绕组电阻R f)，有
[0012] I1(R^RJRg)=IHaUe (1)，
[0013] 其中，Rs为旋转式接地电流传感器等效电阻，Rg为发电机转子绕组接地过渡电阻， 〇〈 a〈1为接地点在发电机转子绕组位置的百分比，是一个与转子绕组接地位置有关的数 值，与施加于转子接地测量的电压有关。
[0014] 当第二开关S2闭合，第一开关Sl打开时，有
[0015] I2(R^RJRg)=IH(I-Ci)Ue (2)，
[0016] 当接地电流传感器转子通过施加的测量电流I1或者12时，接地电流传感器定子输 出电压E s有
[0017] Esl=KIi (3)，
[0018] Es2= KI 2 (4)，
[0019] Es为接地电流传感器稳态有效值等效直流电压，K为接地电流传感器传递比例系 数，其与旋转式接地电流传感器转子、定子等制造工艺有关，是一个具有电阻量纲的常数。
[0020] 设，
4关立⑴⑵⑶⑷方程，将（5)代入，由⑴式推导得到
[0022] 由⑵式推导得到
由（6) (7)式得，
[0024] I1 (?+?+?) -U = U+Ue_I2 (?+?+?)，
[0026] 由（6) (7)⑶式可得
[0028] 当发电机运行时，其转子绕组电磁环境复杂，本发明采用电流信号作为检测源，较 之采用电压信号作为检测源提高了设备的抗干扰能力，对发电机转子绕组绝缘状态进行有 效准确测量，进而对发电机起到保护作用。
【附图说明】
[0029] 图1为本发明测量方法的流程图。
[0030] 图2为本发明测量装置的电路结构图。
[0031] 图3为接地电流传感器的连接示意图。
[0032] 图4为静态试验状态等效电路图。
[0033] 图5为本发明方法测试电路等效电路图。
[0034] 图中：1-发电机转轴，2-接地电流传感器，3-连接轴。
【具体实施方式】
[0035] 图2所示的电路结构为一种实现本发明测量方法的测量装置，该测量装置包括程 序控制器、第一光电开关S1、第二光电开关S2、第一旁路开关T1、第二旁路开关T2、第一切 换开关Ql和第二切换开关Q2,转子绕组的一端和第一切换开关Ql的一自由端连接，转子 绕组的另一端和第二切换开关Q2的一自由端连接，第一切换开关Ql的公共端和第一旁路 开关T2的一端连接，第一旁路开关T2的另一端和第一光电开关Sl的一端连接，第一光电 开关Sl的另一端通过限流电阻Rl和接地电流传感器的转子绕组的一端连接，第二切换开 关Q2的公共端和第二旁路开关T2的一端连接，第二旁路开关T2的另一端和第二光电开关 S2的一端连接，第二光电开关S2的另一端通过限流电阻R2和接地电流传感器的转子绕组 的一端连接，第一旁路开关Tl和第二旁路开关T2处连接有稳压电路，光电开关和限流电阻 Rl、限流电阻R2之间连接有短路保护电路。
[0036] 接地电流传感器转子通过绝缘隔离连接轴和被测发电机轴连接，与发电机转子同 步运行；接地电流传感器转子绕组的一端与被测发电机轴连接，另一端与限流电阻RU R2 连接。第一切换开关Ql和第二切换开关Q2的两端还分别并联有测量电阻R3和测量电阻 R4,第一切换开关Ql和第二切换开关Q2的另一自由端都和程序控制器连接，程序控制器分 别和第一光电开关S1、第二光电开关S2的控制端连接，程序控制器分别从测量电阻R3和测 量电阻R4连接，获取测量电压。
[0037] 上述的测量装置的测量方法，包括以下步骤：
[0038] 开机准备，进入初始化状态：在装置投入运行前对发电机进行静态测试，无异常， 允许装置进入工作状态，否则进行异常状态检查；
[0039] 发电机无异常且处于运行状态时，将装置中的第一旁路开关T1、第二旁路开关T2 断开，第一切换开关Q1、第二切换开关Q2切换到工作位置，程序控制器控制第一光电开关 Sl和第二光电开关S2通断，发电机运转时的励磁电源经过稳压成为测量电源，测量电源经 光电开关控制变化为方波信号，再经限流电阻R1、限流电阻R2,传感器碳刷、传感器转子绕 组施加到发电机转轴；
[0040] 接地电流传感器先检测接地电流传感器测量值Es/K，如果测量值Es/K小于设定的 接地电流值I sp，继续进行测量；如果大于设定的接地电流值Isp，进行发电机转子绕组接地 过渡电阻R g计算；
[0041] 如果发电机转子绕组接地过渡电阻Rg大于一段设定R glP，小于二段设定Rg2p，进行 报警，并继续进行测量；
[0042] 如果发电机转子绕组接地过渡电阻Rg大于二段设定Rg2p，则进行接地电阻比例因 子a计算，同时进行二次核对测量，如果在延时期间，所重复测试发电机转子绕组接地过 渡电阻R g> R g2P，发出重故障指令。
[0043] 本发明发电机转子绝缘测量涉及两部分测量，静态测量和发电机运行状态测量。 当发电机处于静止或者盘车状态时，测量装置置于试验状态，由程序控制器提供测量电源， 通过测量电阻R3、R4上的压降，计算出发电机转子绕组的绝缘状态；当发电机处于运行状 态时，传感器监测到有一定的电流通过传感器转子时，由于传感器随发电机旋转，