一种无滑环转子励磁电流接入装置及方法与流程

本发明涉及水力发电机，尤其涉及一种无滑环转子励磁电流接入装置及方法。

背景技术：

1、目前，水力发电站机组的励磁引入方式是通过滑环装置结构，励磁回路为励磁电缆（正）-导电环-电刷-集电环（正）-大轴引线-转子-大轴引线-集电环（负）-电刷-导电环-励磁电缆（负）。该滑环结构为水电行业目前唯一的励磁引入方式。

2、该励磁引入方式自运行以来，已积累总结出诸多的行业难题，比如电化学效应腐蚀集电环、受油器带来的油污造成的碳粉堆积、集电环打火、碳刷电流分布不均匀温升高、弹簧卡疲劳导致碳刷压力不足、振动导致的碳刷与集电环接触不良等，且碳刷属于消耗品，需要根据运行情况在长度不够的情况下更换。针对以上问题，行业里提出了很多的办法，诸如集电环开螺旋槽、安装碳粉吸收装置、安装油污吸收装置、安装碳刷电流温度监测装置、研制新型碳刷等解决措施，虽取得一些效果，但不能根本解决问题。该励磁引入方式造成了大量的人力维护成本，大量的滑环装置检修工作量，大量的集电环维修、碳刷更换等维护费用。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：解决上述背景技术中存在的问题，提供一种无滑环转子励磁电流接入装置，解决传统励磁引入方式造成的诸多行业难题，实现简单而高效的励磁。

2、本发明要解决的另一技术问题是：提供一种采用无滑环转子励磁电流接入装置的方法，用于水力发电机组的励磁电流的接入。

3、为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：

4、一种无滑环转子励磁电流接入装置，包括旋转滑座，所述旋转滑座包括外壳体、动触头固定件以及静触头固定件，动触头固定件和静触头固定件均为绝缘材料，动触头固定件固定的安装在外壳体内下侧，静触头固定件转动的安装在外壳体内上侧；所述动触头固定件的上侧中部设有凹槽，凹槽内安装有中心触头，中心触头的下侧连接有伸出所述动触头固定件的滑环正极动触头，动触头固定件上侧在位于凹槽的外部设有环槽，环槽内安装有环形动触头，环形动触头的下侧连接有伸出所述动触头固定件的滑环负极动触头；所述静触头固定件的下侧中部安装有导电块，导电块下端伸入凹槽，导电块的上端连接有伸出所述静触头固定件的滑环正极静触头，静触头固定件的下侧在位于导电块的外部安装有环形静触头，环形静触头的下端伸入到环槽内，环形静触头的上端连接有穿过所述静触头固定件的滑环负极静触头；所述凹槽内在位于中心触头的上侧，以及环槽内在位于环形动触头的上侧分别设有水银，中心触头与导电块之间，以及环形动触头与环形静触头之间分别通过水银导电。

5、所述凹槽内与导电块之间安装有第一密封圈，所述环槽与环形静触头的内壁、外壁之间分别安装有第二密封圈。

6、所述凹槽与导电块之间还填充有第一隔离液，所述环槽与环形静触头的内壁、外壁之间还分别填充有第二隔离液；第一隔离液和第二隔离液浮在水银上方；第一密封圈和第二密封圈分别位于第一隔离液、第二隔离液的上方。

7、所述中心触头的上侧中部设有下凹的沉台，导电块的下端伸入到沉台内，所述水银位于沉台内；所述第一密封圈和第一隔离液位于沉台的侧壁与导电块之间。

8、所述环形动触头的上侧设有环形槽口，环形静触头的下端伸入到环形槽口内，水银位于环形槽口内；所述第二密封圈和第二隔离液位于环形槽口的侧壁与环形静触头的侧壁之间。

9、所述滑环正极静触头轴向设有第一通孔，第一通孔贯穿导电块，所述滑环负极静触头轴向设有第二通孔，第二通孔贯穿环形静触头。

10、所述静触头固定件通过轴承与外壳体转动连接。

11、还包括上机架励磁引入结构，所述上机架励磁引入结构包括固定座，固定座的下侧中部安装有正极触头工装，正极触头工装上安装有正极励磁电缆触头，正极励磁电缆触头上设有正极滑环触头，正极滑环触头通过第一导线与滑环正极静触头连接导通；所述固定座的下侧在位于正极触头工装的外部安装有负极触头工装，负极触头工装上安装有负极励磁电缆触头，负极励磁电缆触头上设有负极滑环触头，负极滑环触头通过第二导线与滑环负极静触头连接导通；所述正极触头工装和负极触头工装绝缘。

12、还包括大轴励磁引入结构，所述大轴励磁引入结构为上下端敞开的中空结构，大轴励磁引入结构的上端与外壳体安装连接，下端用于与水轮发电机大轴连接；大轴励磁引入结构的侧壁上设有用于线缆穿出的避让孔。

13、采用一种无滑环转子励磁电流接入装置的方法，用于水力发电机组的励磁电流的接入，其特征在于：

14、s1. 将大轴励磁引入结构安装到水轮发电机大轴的顶部；

15、s2. 将旋转滑座的滑环正极动触头和滑环负极动触头分别连接铜质母排，铜质母排从大轴励磁引入结构的避让孔穿出，之后将旋转滑座通过螺栓安装固定到大轴励磁引入结构上；

16、s3. 将上机架励磁引入结构安装到顶部的固定机架上，正极滑环触头通过第一导线与滑环正极静触头连接导通，负极滑环触头通过第二导线与滑环负极静触头连接导通；

17、s4. 将发电机的励磁系统通过励磁电缆分别对应的与正极励磁电缆触头、负极励磁电缆触头连接，之后将铜质母排与大轴引线连接引至转子回路；

18、s5. 施加励磁：发电机启动，大轴转动，大轴带动大轴励磁引入结构转动，从而带动旋转滑座的外壳体转动，从而带动所述动触头固定件转动，动触头固定件带着中心触头和环形动触头一起转动，静触头固定件在导线的连接下固定；励磁系统通过励磁电缆施加励磁电流，电流经正极励磁电缆触头流向第一导线，再经滑环正极静触头流向导电块，再经水银后流向中心触头，再经滑环正极动触头上的铜质母排流向转子回路，之后又经铜质母排流向滑环负极动触头，再经水银后流向环形静触头，再之后经第二导线流向负极励磁电缆触头，最后经励磁电缆流向励磁系统负极，形成电流回路；

19、s6. 励磁回路监测：获取励磁回路电压和电流，实时计算并监测励磁回路电阻，监测水银导电情况；其中，若存在接触电阻变大，则通过滑环正极静触头、滑环负极静触头上预留的小孔补充水银。

20、本发明有如下有益效果：

21、1、本发明的结构解决了传统励磁引入方式造成的诸多行业难题，实现简单而高效的励磁。

22、2、采用水银作为导电介质，水银作为唯一的在常温条件下呈液体的金属，该特性使其可作为最优的动静接头之间的导电介质，水银的电导率为1.05×107s/m，传统电刷的电导率为4.61×105s/m，因此使用水银作为电流传导，需要的截面积只需要使用碳刷截面积的约二十三分之一，因此可以大大减少接触面积，可大大的减小导电结构。

23、3、由于水银材料的磨擦系数低，转动无磨损的特性，使用寿命长。

24、4、由于水银远比碳刷的导电率高，所需水银极少，且磨损和发热均可大大降低。

25、5、该励磁方式结构简单，大大减少励磁设备部件，转动部分无复杂的物理机械结构，使得产品更可靠，大大减少维护工作量。

技术特征：

1.一种无滑环转子励磁电流接入装置，其特征在于：包括旋转滑座（20），所述旋转滑座（20）包括外壳体（21）、动触头固定件（22）以及静触头固定件（23），动触头固定件（22）和静触头固定件（23）均为绝缘材料，动触头固定件（22）固定的安装在外壳体（21）内下侧，静触头固定件（23）转动的安装在外壳体（21）内上侧；所述动触头固定件（22）的上侧中部设有凹槽（221），凹槽（221）内安装有中心触头（24），中心触头（24）的下侧连接有伸出所述动触头固定件（22）的滑环正极动触头（241），动触头固定件（22）上侧在位于凹槽（221）的外部设有环槽（222），环槽（222）内安装有环形动触头（25），环形动触头（25）的下侧连接有伸出所述动触头固定件（22）的滑环负极动触头（251）；所述静触头固定件（23）的下侧中部安装有导电块（26），导电块（26）下端伸入凹槽（221），导电块（26）的上端连接有伸出所述静触头固定件（23）的滑环正极静触头（261），静触头固定件（23）的下侧在位于导电块（26）的外部安装有环形静触头（27），环形静触头（27）的下端伸入到环槽（222）内，环形静触头（27）的上端连接有穿过所述静触头固定件（23）的滑环负极静触头（271）；所述凹槽（221）内在位于中心触头（24）的上侧，以及环槽（222）内在位于环形动触头（25）的上侧分别设有水银（28），中心触头（24）与导电块（26）之间，以及环形动触头（25）与环形静触头（27）之间分别通过水银（28）导电。

2.根据权利要求1所述的一种无滑环转子励磁电流接入装置，其特征在于：所述凹槽（221）内与导电块（26）之间安装有第一密封圈（225），所述环槽（222）与环形静触头（27）的内壁、外壁之间分别安装有第二密封圈（223）。

3.根据权利要求2所述的一种无滑环转子励磁电流接入装置，其特征在于：所述凹槽（221）与导电块（26）之间还填充有第一隔离液（226），所述环槽（222）与环形静触头（27）的内壁、外壁之间还分别填充有第二隔离液（224）；第一隔离液（226）和第二隔离液（224）浮在水银（28）上方；第一密封圈（225）和第二密封圈（223）分别位于第一隔离液（226）、第二隔离液（224）的上方。

4.根据权利要求2或3所述的一种无滑环转子励磁电流接入装置，其特征在于：所述中心触头（24）的上侧中部设有下凹的沉台（242），导电块（26）的下端伸入到沉台（242）内，所述水银（28）位于沉台（242）内；所述第一密封圈（225）和第一隔离液（226）位于沉台（242）的侧壁与导电块（26）之间。

5.根据权利要求2或3任意一项所述的一种无滑环转子励磁电流接入装置，其特征在于：所述环形动触头（25）的上侧设有环形槽口，环形静触头（27）的下端伸入到环形槽口内，水银（28）位于环形槽口内；所述第二密封圈（223）和第二隔离液（224）位于环形槽口的侧壁与环形静触头（27）的侧壁之间。

6.根据权利要求1所述的一种无滑环转子励磁电流接入装置，其特征在于：所述滑环正极静触头（261）轴向设有第一通孔（262），第一通孔（262）贯穿导电块（26），所述滑环负极静触头（271）轴向设有第二通孔（272），第二通孔（272）贯穿环形静触头（27）。

7.根据权利要求1所述的一种无滑环转子励磁电流接入装置，其特征在于：所述静触头固定件（23）通过轴承（231）与外壳体（21）转动连接。

8.根据权利要求1所述的一种无滑环转子励磁电流接入装置，其特征在于：还包括上机架励磁引入结构（10），所述上机架励磁引入结构（10）包括固定座（11），固定座（11）的下侧中部安装有正极触头工装（14），正极触头工装（14）上安装有正极励磁电缆触头（15），正极励磁电缆触头（15）上设有正极滑环触头（151），正极滑环触头（151）通过第一导线（30）与滑环正极静触头（261）连接导通；所述固定座（11）的下侧在位于正极触头工装（14）的外部安装有负极触头工装（12），负极触头工装（12）上安装有负极励磁电缆触头（13），负极励磁电缆触头（13）上设有负极滑环触头（131），负极滑环触头（131）通过第二导线（40）与滑环负极静触头（271）连接导通；所述正极触头工装（14）和负极触头工装（12）绝缘。

9.根据权利要求8所述的一种无滑环转子励磁电流接入装置，其特征在于：还包括大轴励磁引入结构（50），所述大轴励磁引入结构（50）为上下端敞开的中空结构，大轴励磁引入结构（50）的上端与外壳体（21）安装连接，下端用于与水轮发电机大轴连接；大轴励磁引入结构（50）的侧壁上设有用于线缆穿出的避让孔（51）。

10.采用权利要求9所述一种无滑环转子励磁电流接入装置的方法，用于水力发电机组的励磁电流的接入，其特征在于：

技术总结
一种无滑环转子励磁电流接入装置及方法，包括旋转滑座，所述旋转滑座包括外壳体、动触头固定件以及静触头固定件，动触头固定件的上侧中部设有凹槽，凹槽内安装有中心触头，动触头固定件上侧在位于凹槽的外部设有环槽，环槽内安装有环形动触头，静触头固定件的下侧中部安装有导电块，静触头固定件的下侧在位于导电块的外部安装有环形静触头，凹槽内在位于中心触头的上侧，以及环槽内在位于环形动触头的上侧分别设有水银，中心触头与导电块之间，以及环形动触头与环形静触头之间分别通过水银导电。该励磁方式结构简单，大大减少励磁设备部件，转动部分无复杂的物理机械结构，使得产品更可靠，大大减少维护工作量。

技术研发人员：冉应兵,张春辉,李友平,徐波,谭鋆,郭钰静,关苏敏,徐铬,毛业栋
受保护的技术使用者：中国长江电力股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15