一种多因子老化模拟实验装置及其模拟实验方法
【专利摘要】一种多因子老化模拟实验装置及其模拟实验方法，所述装置是在人工气候室中设置有加湿器和固定底座，所述固定底座是三角形底座，在三角形底座的垂直边固定有油污滴定装置，斜面上固定有定子铁心及其端部的振动装置和加热温度控制装置，并通过导线连接有高压电源放大器；所述方法是在人工气候室中，在试样绕组上同时施加电、热、振动、湿度和油污进行多应力老化，实现多因子同时老化的模拟实验。本发明为研究定子绕组端部绝缘的老化规律及绝缘特性提供了新的装置及方法，达到了真实模拟定子绕组端部绝缘的多因子老化过程的效果。
【专利说明】
一种多因子老化模拟实验装置及其模拟实验方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种多因子老化装置及其老化方法，特别是一种高压电机定子绕组端部绝缘多因子老化装置及其老化方法，属于电机技术领域。
【背景技术】
[0002]由于高压电机定子绕组端部属于手工绕制，其机械性能较低，在运行过程中不同相的绕组间会产生强烈地碰撞，造成绕组绝缘撕裂，而且绕组端部易受油污及水汽等环境因素侵蚀，进一步加速了绝缘劣化，最终导致绝缘故障。研究表明，绕组端部绝缘故障概率远高于绕组其他部位。因此，对高压电机定子绕组端部进行多因子老化，是研究定子绕组端部绝缘老化规律、避免绝缘故障发生的一种重要手段。由于高压电机定子绕组在工况状态下能够运行数十年，为了在有限时间内能够得出定子绕组端部绝缘在多因子老化作用下的绝缘变化规律，必须采用加速老化法进行老化试验。
[0003]高压电机在运行过程中定子绕组端部要遭受电、热、机械、环境等应力的共同作用，尤其是绕组端部暴露在定子铁心槽外，与大气中的环境直接接触，导致其运行过程中受到油污、煤尘、水分等多种环境应力的作用，尤其是在振动、油污和电的作用下会在绕组端部表面形成电痕，有时电痕长度能长达数十厘米。研究表明，定子端部绝缘故障几乎全部由电痕引起的，加之大气中水汽的存在，会加速绕组的劣化过程。因此，绕组端部绝缘劣化状况远高槽部绕组，现有的老化方法多针对定子绕组直线部分绝缘老化，而未设计针对端部绝缘老化的多因子老化方法，在老化因子方面多选取电、热、机械等老化因子，并未考虑环境应力的作用。
[0004]现有技术普遍采用双因子或三因子老化方法对定子绕组进行老化，其老化方法多为顺序老化法，即先施加一种老化因子，接着施加其他老化因子，直至老化结束，该方法未考虑老化因子间的作用关系，个别老化方法在考虑老化因子作用关系方面不全面，仅是将各种老化因子共同施加于定子绕组，而并未考虑老化因子的施加形式。因此，目前老化方法均不能全面反映定子绕组绝缘的真实老化过程，不能得出准确的老化规律，尤其在绕组端部绝缘老化方面。
[0005]在现有技术中，公开号为CN1402413A公开了一种“电机定子线棒多因子老化装置及老化方法”，其老化装置能够同时对定子线棒施加电、热、机械和热机老化应力，既能加速老化试样，又不破坏试样老化机理，能够达到较好的老化效果。但是，该老化装置仍然存在不足之处，如老化应力未考虑油污、湿度等环境应力的作用;老化装置的升压变压器只能提供工频电压，不能提供其他类型的电压，不能满足非工频工作状态下的电老化;老化装置的加热系统对真跟定子线棒进行加热，而不是有选择性的对老化区域加热，不能排除加热对非老化区域的影响。
[0006]在现有技术中，在论文《大电机主绝缘多因子老化特征参量的研究》中，涉及到的对高压电机定子线棒的多因子老化方法，其老化过程为:先对定子线棒进行电-热联合老化，老化两周后进行机械振动老化168小时，而后进行冷热循环老化70次，上述过程为一个老化循环，按照上述方式对线棒进行不同循环周期的老化。该方法虽然考虑到了多因子老化，然而老化应力的作用方式与定子绕组绝缘的真实老化过程存在一定的差距，而且老化过程中同样未考虑到湿度及油污等环境应力的作用。
[0007]因此，现有技术中的高压电机定子绕组多因子老化装置及老化方法都存在一定的不足之处，需要结合现有技术的特点，完善用于高压电机定子绕组的多因子老化装置及老化方法，能够真实模拟定子绕组绝缘的老化过程。
【发明内容】
[0008]针对上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种多因子老化模拟实验装置及其模拟实验方法。
[0009]为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下。
[0010]—种多因子老化模拟实验装置，用于高压电机定子绕组端部绝缘多因子的老化装置，包括固定底座、定子铁心、油污滴定装置、加热温度控制装置、振动装置、人工气候室、加湿器及高压电源放大器;其特征在于:所述人工气候室(6)中设置有加湿器(8)和固定底座(I)，所述固定底座(I)是由水泥浇筑且台面倾角为45°的三角形底座，在所述三角形底座的垂直边固定有油污滴定装置(3)，在所述三角形底座的斜面上固定有定子铁心(2)及其端部的振动装置(5)和加热温度控制装置(4)，并通过导线连接有高压电源放大器(7);
所述加热温度控制装置(4)是设置有加热带、保温棉、热电偶和温控仪构成，对定子绕组端部进行局部加热；
所述人工气候室(6)是一密闭空间，内部放置一加湿器(8)，各角落放置有湿度显示器，用以控制湿度；
所述高压电源放大器(7)的最大放大倍数是6000倍，输出不同类型的电压，满足不同老化的实验需求。
[0011]—种用于上述多因子老化模拟实验装置的实验方法，其特征在于，所述方法是按以下步骤进行的:
(1)在进行老化前，将待老化绕组安装在固定底座的定子铁心槽内，铁心槽接地；
(2)在进行老化实验时，根据老化需求选择高压电源放大器的电压类型，并调节至所需水平，高压线接在定子绕组的进线端，接地线连接在所述定子铁心上，并与大地相连；
(3)通过均匀缠绕在绕组表面的玻璃纤维加热带对绕组进行加热，加热带外包裹一层保温棉，防止热量流失，通过PID温控仪控制老化温度保持不变；
(4)通过置于人工气候室内的湿度发生器对试验环境进行加湿老化，通过湿度显示器控制湿度水平；
(5)通过振动装置对试验绕组进行振动老化，根据老化需求调节振动装置的参数；
(6)通过油污滴定设备对试验绕组进行油污老化，将配置好的油污溶液置于滴定管内，调节滴定管阀门，控制滴定流速，以满足不同油污程度的老化要求；
(7)在进行上述多应力老化时，电、热、振动、湿度、油污同时施加在试样绕组上，实现多因子同时老化模拟实验。
[0012]实施上述本发明所提供的一种多因子老化模拟实验装置及其模拟实验方法，是用于高等院校的教学科研实验的高压电机定子绕组端部绝缘多因子老化模拟实验，与现有技术相比，其有益效果在于本发明可以进行定子绕组端部的多因子加速老化，为研究定子绕组绝缘的老化机理和老化规律，评估定子绕组老化程度，提供了很好的老化装置及方法，并能根据不同的老化需求进行任意老化因子的组合老化试验。
[0013]本发明结构简单，操作方便，为高等院校提供了一种教学科研的高压电机定子绕组端部绝缘多因子老化模拟实验装置及其试验方法。
【附图说明】
[0014]图1是本发明定子绕组端部绝缘多因子老化系统主视结构示意图。
[0015]图2是本发明定子绕组端部绝缘多因子老化系统加热及温度控制装置主视结构示意图。
[0016]图中:1:固定底座;2:定子铁心;3:油污滴定装置;4:加热温度控制装置;5:振动装置;6:人工气候室;7:高压电源放大器;8:加湿器。
具体实施方案
[0017]为了便于理解本发明的目的、技术方案及优点，下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做出进一步的说明。应当理解，此处所描述的具体实施方案仅仅用于解释本发明，并不用于对本发明进行限定。
[0018]实施上述本发明所提供的一种多因子老化模拟实验装置，是用于高等院校教学科研实验研究的高压电机定子绕组端部绝缘多因子老化模拟实验，参见附图所示，主要包括固定底座(I)、定子铁心(2)、油污滴定装置(3)、加热及温度控制装置(4)、振动装置(5)、人工气候室(6)、加湿器(8)和高压电源放大器(7)。本装置能够对高压电机定子绕组端部绝缘进行多应力同时老化，并实现自动保护和计时。五种老化参数根据老化需求调节，系统结构示意图如附图1所示。
[0019]固定底座(I)是由水泥浇筑而成的台面，其倾斜角为45°，在斜面上有固定定子铁心的凹槽，在平面上有固定油污滴定装置的凹槽，分别固定定子铁心(2)和油污滴定装置
(3)。加热及温度控制装置(4)中的加热带均匀缠绕在定子绕组端部，将热电偶置于加热带底部，加热带外包裹一层保温棉，PID温控仪置于固定底座(I)的水平台面上。振动装置(5)提供振动应力，人工气候室(6)内的加湿器(8)提供老化湿度。
[0020]高压电源放大器(7)用来提供电老化所需的高电压，其最大放大倍数为6000倍，带有计时和自动保护装置，可以提供不同类型的高电压，根据老化需求选择电压类型。当老化绕组发生击穿或滑闪时，放大器自动断电。
[0021]实现上述装置的方法是，在进行多因子老化时，通过均匀缠绕在定子绕组端部的加热带对绕组进行加热，将热电偶置于加热带底部，加热带外包裹一层保温棉，防止热量流失，PID温控仪控制老化温度保持恒定，系统最高老化温度为250°C。振动应力通过振动装置
(5)来提供，可以输出不同类型、幅值的振动应力，根据老化需求选择振动类型。油污通过油污滴定装置(3)来提供，老化前，将所需浓度的油污倒入滴定管内，调节滴定管阀门，控制油污流速，以满足不同油污程度的老化要求。湿度通过置于人工气候室内的湿度发生器提供，置于人工气候室内的湿度显示器来确定湿度水平，当湿度大于设置值时，湿度发生器停止加湿，当湿度小于设置值时，湿度发生器开始加湿。将高压电源放大器(7)的输出电压类型及幅值调节到老化所需水平，高压线接在定子绕组的进线端，接地线与定子铁心(2)相连接，该方法操作简单，无干扰放电。在进行上述多应力老化时，电、热、振动、湿度、油污同时施加在试样绕组上，实现了多因子同时老化。
【主权项】
1.一种多因子老化模拟实验装置，用于高压电机定子绕组端部绝缘多因子的老化装置，包括固定底座、定子铁心、油污滴定装置、加热温度控制装置、振动装置、人工气候室、加湿器及高压电源放大器;其特征在于:所述人工气候室(6)中设置有加湿器(8)和固定底座(I)，所述固定底座(I)是由水泥浇筑且台面倾角为45°的三角形底座，在所述三角形底座的垂直边固定有油污滴定装置(3)，在所述三角形底座的斜面上固定有定子铁心(2)及其端部的振动装置(5)和加热温度控制装置(4)，并通过导线连接有高压电源放大器(7); 所述加热温度控制装置(4)是设置有加热带、保温棉、热电偶和温控仪构成，对定子绕组端部进行局部加热； 所述人工气候室(6)是一密闭空间，内部放置一加湿器(8)，各角落放置有湿度显示器，用以控制湿度； 所述高压电源放大器(7)的最大放大倍数是6000倍，输出不同类型的电压，满足不同老化的实验需求。2.—种用于如权利要求1所述的多因子老化模拟实验装置的实验方法，其特征在于，所述方法是按以下步骤进行的: (1)在进行老化前，将待老化绕组安装在固定底座的定子铁心槽内，铁心槽接地； (2)在进行老化实验时，根据老化需求选择高压电源放大器的电压类型，并调节至所需水平，高压线接在定子绕组的进线端，接地线连接在所述定子铁心上，并与大地相连； (3)通过均匀缠绕在绕组表面的玻璃纤维加热带对绕组进行加热，加热带外包裹一层保温棉，防止热量流失，通过PID温控仪控制老化温度保持不变； (4)通过置于人工气候室内的湿度发生器对试验环境进行加湿老化，通过湿度显示器控制湿度水平； (5)通过振动装置对试验绕组进行振动老化，根据老化需求调节振动装置的参数； (6)通过油污滴定设备对试验绕组进行油污老化，将配置好的油污溶液置于滴定管内，调节滴定管阀门，控制滴定流速，以满足不同油污程度的老化要求； (7)在进行上述多应力老化时，电、热、振动、湿度、油污同时施加在试样绕组上，实现多因子同时老化模拟实验。
【文档编号】G01R31/06GK105974242SQ201610477629
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月28日
【发明人】吝伶艳, 宋建成, 康爱亮, 雷志鹏, 温敏敏
【申请人】太原理工大学