高压电动机自动绝缘检测、自动烘烤、自动接地一体装置的制作方法

一、技术领域

本发明涉及电气专业的高压电动机绝缘检测、绝缘不合格进行烘烤、接地、放电、回路转换、自动控制、安全等技术领域。

二、

背景技术：

高压电动机，特别是停运一段时间(一般7天)后的工作电动机再次启动前，及备用电动机投运前，新投入的电动机，检修后的电动机等，都需要进行绝缘检测，测量吸收比。国家标准《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》GB 50150-2006规定：额定电压为1000V及以上，折算至运行温度时的绝缘电阻值，定子绕组绝缘电阻R≥1兆欧/kV，吸收比不应低于1.2。也就是说，折算至运行温度时，3kV电动机绝缘电阻不得低于3兆欧，吸收比不应低于1.2；6kV电动机绝缘电阻不得低于6兆欧，吸收比不应低于1.2；10kV电动机绝缘电阻不得低于10兆欧，吸收比不应低于1.2。否则该高压电动机绝缘为不合格，不能送电投运，必须采取措施对其进行烘烤或检修，使之绝缘符合标准要求，直至合格为止。否则，若强行送电投运，则有可能烧毁高压电动机，出现安全事故，易燃易爆企业甚至有可能因此发生爆炸。

以往传统的人工摇测绝缘电阻、人工烘烤、人工接地放电、人工挂接地线等工作很繁琐，尤其现在的高压开关柜都具有五防功能，必须严格遵守操作顺序，一次摇测仅操作接地开关的拉合就达4次，两个技术熟练的值班员也得花1小时才能完成，甚至还因操作不当而损坏设备，而且还具有安全隐患。而传统的电动机烘烤又必须将高压电动机打开，用加热设备对其烘烤，爆炸危险区域的高压电动机检测、放电、烘烤起来会更加麻烦。因此，现在高压电动机的绝缘检测、烘烤、接地等工作急需一种新颖的、理想的、简单的、省事省时的、安全可靠的装置，来完成这些工作。但至今没有类似的设计和产品。

三、

技术实现要素：

1.发明目的

本发明的目的是解决现场繁琐的、传统的对高压电动机进行人工摇测绝缘电阻、若绝缘不合格进行人工烘烤、人工接地放电、人工挂接地线等工作。提供一种安全可靠、操作简单、实施容易，检测指令发出后，能自动完成绝缘检测过程，若绝缘检测不合格，能自动完成烘烤，自动接地放电，直至绝缘合格，具备投运条件，若确实是高压电动机及其主回路的绝缘遭受了损坏(俗称硬伤)或者短路，能提前告警显示故障，提醒人员需要维修，避免安全事故的发生，同时能显示、存储、打印、上传后台检测结果及操作过程的高压电动机自动绝缘检测、自动烘烤、自动接地一体装置。

2.技术方案

本发明的高压电动机自动绝缘检测、自动烘烤、自动接地一体装置，由回路转换、选择回路、接地回路、检测回路、烘烤回路和控制系统组成。

回路转换：在高压开关柜内，通过具有五防功能的隔离开关以及接触器实现。只有当电动机主回路的高压断路器断开的情况下，转换回路的隔离开关才能合闸，转换至测试位置，若该断路器处在合闸位置，通过机械及电气闭锁，隔离开关是无法操作的。反之，若转换回路的隔离开关已经转换至检测位置，即隔离开关已经合闸，通过电气及机械双重闭锁，高压断路器同样也无法合闸。只有将隔离开关退出测试位置，即隔离开关断开，高压断路器才能合闸，高压电动机才可以投运。满足了五防要求，确保安全可靠。

选择回路：按检测按钮，发出检测命令后，通过接触器自动选择接地放电程序，电动机放完电后，自动断开接地，自动转入对电动机主回路的绝缘检测程序，若检测结果符合要求，自动再次转入接地放电程序，并输出检测合格、准备就绪、可以投运信号。若检测绝缘不合格，将自动断开检测回路，先放电，后断开接地回路，然后自动转入烘烤回路，以提升电动机主回路的绝缘电阻，并输出电动机正在烘烤信号，直至检测的电动机主回路绝缘电阻合格后，自动转入接地程序，并输出电动机绝缘检测合格信号，等待投运。

接地回路：通过隔离开关，再通过接触器，将电动机主回路三相直接接地。目的是首先将电动机剩余的电荷对地放掉，防止电动机剩余的电荷对检测回路放电，烧毁检测回路。同时，若现场有人检修高压电动机，可以确保检修人员安全。

检测回路：检测电动机主回路A、B、C三相对地的绝缘电阻，是加直流电压于电介质，经过一定时间极化过程结束后，流过电介质的泄漏电流测得的对应电阻值。采用2500V数字绝缘电阻测试仪测试。输出测试的绝缘合格和不合格结果。

烘烤回路：若检测结果不满足1兆欧/kV，装置自动转入烘烤程序。以前电动机验收试验 好好的，现在绝缘电阻下降，最大的原因是电动机受潮，因此，需要对电动机进行烘烤，去潮气，以提升绝缘电阻。烘烤的方法是给高压电动机通上交流380V低压电源，使之干燥。

控制系统：由控制电源、PLC、继电器、接触器、显示灯或光字牌等组成。控制电源采用直流、交流，220V、110V均可。

3.工作原理

1)我们知道，当高压电动机运行，断开断路器电动机停运后，由于电动机回路具有电感及电容，会集聚一定数量的电荷，因此，在测量电动机绝缘电阻前，必须将其电荷释放掉，否则，对人对测量设备不安全。而释放电荷最有效最简单的方法，就是将其接地，对大地释放电荷。本装置释放电荷原理是当高压断路器断开时，在高压开关柜内将隔离开关(实际上就是将以前普通的接地开关改造一下)打到测试位置，即合上隔离开关，通过接触器三相连在一起后直接接地。

2)高压电动机经过接地放电一段时间，一般2min，电荷完全释放掉后，断开接地接触器，自动合上测试接触器，将2500V数字绝缘电阻测试仪，接入到高压电动机回路。绝缘电阻测试仪的一端通过测试接触器、隔离开关、高压电缆接入电动机，另一端接地，构成一个测试回路。然后绝缘电阻测试仪开始测试。

当检测结果绝缘电阻R≥1兆欧/kV(设定值可调)，吸收比≥1.2时，输出一付接点告知PLC，PLC发出命令接通“检测合格可以投运”显示回路，“可以投运”光字牌(绿色)点亮，表示检测合格可以投运。

若检测结果绝缘电阻R＜1兆欧/kV(设定值可调)，吸收比＜1.2时，输出一付接点告知PLC，PLC输出一付接点接通“检测不合格”显示回路，“不合格”指示灯(黄色)点亮，表示检测不合格，高压电动机不可以投运；PLC另一付接点接通，去启动烘烤回路，启动烘烤回路的同时，断开测试回路和接地回路，同时闭锁测试回路和接地回路，确保安全。

3)断开测试接触器并放电和断开接地接触器后，接通烘烤接触器，给高压电动机通上交流380V低压电源，进行通低压电烘烤。烘烤干燥电动机原理是给定子绕组通过电流In。但电流In必须严格控制其数值，若In电流太小，将不足以保证电动机的温度升高和温升的速度，甚至被电动机自然冷却，起不到干燥作用；若In电流太大，超过电动机的额定电流Ie，又易损坏定子绕组的绝缘。因此，选择确定该电流比较重要，一般电动机的干燥电流在40％Ie≤In≤Ie为宜。经过烘烤干燥24小时后，再自动转入到检测绝缘程序，若检测结果合格，“可以投运”光字牌(绿色)点亮。

若检测结果绝缘电阻仍不满足要求，装置发出故障信号，提醒电气人员电动机需要维修，PLC程序不再循环下去。

4)设置一PLC，来程序控制上述各个功能。

5)控制电源采用直流、交流，220V、110V均可，可取自高压开关柜内控制电源小母线。

6)高压断路器与隔离开关之间，按照五防要求设置机械联锁以及电气联锁。当高压断路器处在合闸位置时，机械锁扣锁死隔离开关，同时接通电磁锁锁死隔离开关，使得隔离开关无法操作。只有当高压断路器断开后，才能解锁隔离开关；反之，当隔离开关打在测试位置，即隔离开关合闸，机械锁扣锁死断路器，使断路器无法合闸，同时，隔离开关的辅助接点接入断路器的合闸回路，电气闭锁断路器，使断路器无法合闸。有双重闭锁保护，确保安全可靠，符合五防要求。

7)外引一路AC380/220V低压电源，作为高压电动机的烘烤电源，功率大小将根据高压电动机的容量大小确定。

4.操作过程

断开高压电动机的高压断路器DL，隔离开关G自动解锁，隔离开关G此时才可以操作，否则，隔离开关G锁死了，无法操作。高压电动机停运指示灯(绿色)亮，或状态显示装置显示“断路器断开”位置(在高压开关柜面板上)，只有这样，才具备测试绝缘电阻的前提条件。

将隔离开关G手动打到测试位置，即合上隔离开关G，指示灯1HL(白色)亮，表示测试程序前提条件准备就绪，可以进入绝缘测试程序，同时自动接通接地接触器1KM，接地光字牌1GZ亮。平时当电动机停运时就这个样，高压电动机的A、B、C三相一直接地。

按测试按钮1SB，进入测试程序，PLC自动延时(延时10s至5min可调)发出命令断开接地接触器1KM，延时的目的主要是使得高压电动机回路所集聚的电荷充分放电。然后PLC自动发出命令接通测试接触器2KM，测试指示灯2HL(白色)自动点亮，此时测试仪自动对高压电动机回路进行检测。

当测试仪检测结果绝缘电阻合格时，给PLC信号，自动点亮“可以投运”光字牌2GZ(绿色)，表示检测合格可以投运。自动点亮“可以投运”光字牌的同时，自动断开测试回路，测试指示灯2HL(白色)熄灭，自动转入接地放电回路，接通接地接触器1KM，接地光字牌1GZ点亮。

若检测结果不合格，给PLC信号，自动点亮“不合格”指示灯3HL(黄色)，表示检测不合格，高压电动机不可以投运。

“不合格”有两种，一种是由于受潮引起的绝缘下降而不合格，另一种是绝缘损坏(硬伤)或短路。

若是由于受潮引起的绝缘下降，装置由PLC发出命令，自动退出测试回路，自动放电后， 自动启动烘烤回路。启动烘烤回路的同时，自动点亮“正在烘烤”指示灯4HL(红色)。烘烤24小时结束后(烘烤时间可调，受PLC控制)，自动再次转入测试回路，若再次测试高压电动机绝缘合格，则自动点亮“可以投运”光字牌2GZ(绿色)，表示可以投运。若再次测试高压电动机绝缘不合格，说明这不是因为受潮引起的绝缘下降，而是电动机绝缘损坏引起的绝缘下降，是固有故障，从而不再自动转入烘烤程序，而直接自动点亮“故障”光字牌3GZ(红色)，同时自动断开测试回路(测试灯2HL熄灭)，自动转入接地回路，接通接地接触器1KM，接地光字牌1GZ亮。

若是由于短路引起的不合格，装置不再自动转入烘烤程序，直接自动点亮“故障”光字牌3GZ(红色)，同时自动断开测试回路，自动转入接地回路，接通接地接触器1KM，接地光字牌1GZ亮。

总而言之，在投运高压电动机之前，操作人员只要做两件事。1、将高压开关柜上的隔离开关G打到测试位置，即合上隔离开关G；2、按测试按钮1SB，其他工作都是自动完成。当测试程序走完，若看到“可以投运”光字牌2GZ(绿色)亮，表示测试合格可以投运。若看到“故障”光字牌3GZ(红色)亮，表示测试不合格，不可以投运，需要检修。若看到测试灯2HL亮或烘烤灯4HL亮或“不合格”指示灯3HL亮，表示测试程序正在进行之中，程序还没走完，不可以投运。

当看到“可以投运”光字牌2GZ(绿色)亮时，断开隔离开关G，1HL(白色)灯灭，表示已经退出测试程序，只要合上断路器DL，高压电动机就可以放心投运了。

5.技术效果

(1)与传统人工摇测、人工烘烤、人工接地放电、人工挂接地线相比：

本发明“高压电动机自动绝缘检测、自动烘烤、自动接地一体装置”，使用更方便、更安全、更可靠，就象傻瓜机一样，不用打开高压开关柜，不用打开高压电动机，省时、省力、省人工(一人可轻轻松松操作完成)，避免操作事故发生，大大减少操作次数，可延长开关柜及电动机寿命。此外，检测精度高，且全面，便于建立档案，有利于设备管理水平的提高。

(2)本发明装置能够及早发现高压电动机故障，可以避免安全事故的发生。由于传统的人工摇测、人工烘烤、人工接地放电、人工挂接地线非常麻烦，许多用户的电气人员嫌麻烦，或者不知道如何对高压电动机摇测绝缘，不知道怎样的绝缘电阻才是合格的，不知道如何烘烤高压电动机，而不管三七二十一直接投运，结果往往导致了安全事故的发生，开车的一瞬间极易发生事故之一，就是这个道理，若易燃易爆的企业则有可能因此而发生爆炸等重特大事故。

(3)本发明装置更加安全可靠。体现在：a、隔离开关与高压断路器之间正反都是双重 闭锁(机械、电气)。b、无需打开高压开关柜及高压电动机，而传统的绝缘检测、烘烤则需要打开。

6.附图说明

图1是高压电动机自动绝缘检测、自动烘烤、自动接地一体装置的电气主接线图

图2是控制原理图

图3是控制原理图之PLC信号采集，开关量输入回路

图4是控制原理图之PLC开关量输出回路