专利名称：水轮发电机轴电流继电保护装置的制作方法
技术领域：
水轮发电机轴电流继电保护装置技术领域[0001 ] 本实用新型涉及一种水轮发电机轴电流继电保护装置。
技术背景[0002]大型水力发电厂都设计成发电机-变压器单元组的接线方式，发电机中性点不 接地或者通过高阻接地，发电机发生单相对地故障-定子接地的可能性，远远高于其他 的故障类型。发电机保护装置的一个重要任务就是要通过转子电流的变化探测这种类型 的故障。如果发电机的转子回路发生两点接地故障，那么故障电流就会流经受影响的转 子绕组。大型发电机的励磁电流很大，因此转子绕组的两点接地将会严重损坏转子和励 磁机。如果转子的大部分绕组发生短路，畸变的磁场产生很大的机械力矩，造成一端受 力强烈而另一端受力微小，结果将导致在转子本体上产生严重的受力不均衡。如果是大 型发电机，机械力将达到50 100t。这会导致转子产生强烈的振动从而损坏轴承，甚至 导致转子错位而损伤到定子绕组。还有，水轮发电机在运行时，可能引起磁通不平衡， 该不平衡磁通与轴切割产生的轴电势，沿转子轴向分布，由于大轴的内阻很小，如果它 沿轴承和底板形成闭合的回路，轴电流就可能达到很大数值。发明内容[0003]本实用新型的目的是提供一种水轮发电机轴电流继电保护装置，通过检测水轮 发电机大轴产生的轴电流，在轴电流大于设定值的时候实时发出报警信号，以防止轴承 绝缘被击穿，损坏轴承和其他部件。[0004]上述的目的通过以下的技术方案实现[0005]水轮发电机轴电流继电保护装置，其组成包括水轮发电机机轴，所述的机 轴外面套装互感器，所述的互感器通过数据线连接检测装置，所述的检测装置包括放大 器，所述的放大器连接双通道滤波器，所述的双通道滤波器分别通过A/D转换器连接微 控制器，所述的微控制器连接显示器，所述的微控制器通过RS232接口连接上位机，所 述的微控制器连接光电耦合器，所述的光电耦合器连接功率放大器，所述的功率放大器 连接继电器，所述的微控制器控制试验电流电路。[0006]有益效果[0007]1.本实用新型利用轴电流互感器检测出来的轴电流基波或三次谐波电流信号， 来监视轴承绝缘状态的。当电机轴绝缘低下或有击穿时，由于电机轴承不对称，机轴将 产生轴电流而损坏机轴的绝缘，产生故障。其损坏的程度将取决于轴电流的幅值和持续 时间，为了使电机能够安全运行，提前发现机轴绝缘故障，以便采取相应措施，就需要 灵敏的轴电流继电保护设备，在小量程时可以精确测量小电流，当电流超出当前量程可 以自动切换到大程，使仪表仍能精确测出电流大小。[0008]2.本实用新型通过模数转换，把模拟量转换成数字量，通过数字滤波，可排除 干扰，使数据更加准确。[0009]3.本实用新型可以把数据传送给远程计算机，实现远程监控。
[0010]附图1是本实用新型的结构示意图。[0011]附图2是检测装置的结构示意图。[0012]附图3是本实用新型的电路图。
具体实施方式
[0013]实施例1 [0014]水轮发电机轴电流继电保护装置，其组成包括水轮发电机机轴1，所述的机 轴外面套装互感器2，所述的互感器通过数据线连接检测装置3，所述的检测装置包括放 大器4，所述的放大器连接双通道滤波器5，所述的双通道滤波器分别通过A/D转换器6 连接微控制器7，所述的微控制器连接显示器8，所述的微控制器通过RS232接口 9连接 上位机10，所述的微控制器连接光电耦合器11，所述的光电耦合器连接功率放大器12， 所述的功率放大器连接继电器13，所述的微控制器控制试验电流电路的电流14。[0015]工作过程[0016]本型号轴电流继电器是利用轴电流互感器检测出来的轴电流基波或三次谐波电 流信号，来检测轴承绝缘状态的。[0017]当电机轴绝缘低下或有击穿时，由于电机轴承不对称，机轴将产生轴电流而损 坏其绝缘，发生故障。其损坏程度将取决于轴电流的幅值和持续时间。[0018]为了使电机能够安全运行，提前发现机轴的绝缘故障，以便采取相应措施，就 需要有灵敏的轴电流继电保护设备。[0019]本继电器是由放大器、双通道滤波器、A/D转换、单片机智能分析判断控制 及过电流动作等环节组成。轴电流指示仪表采用了先进的数字技术，动作灵敏，控制精 确，显示直观，其组成框图请参阅原理方框图。[0020]BZL-10C型轴电流继电器采用了两种工作方式，即按电流基波分量或电流的三 次谐波分量进行检测动作。[0021]当电机内干扰磁场较强，且互感器输出电流中含有三次谐波分量时，仪器可同 时测量50HZ和150HZ信号，电流信号经滤波器滤除50HZ或150Hz的杂散干扰电流，使 继电器能够稳定的检测。[0022]当电机内磁场干扰甚小，而轴电流中又无谐波干扰时，仪器即按50HZ频率轴电 流进行监测。轴电流信号经50HZ工作通道，并滤除其它干扰，防止误动作，当前轴电 流为50HZ和150HZ信号轮流显示，面板指示灯显示当前工作频率。[0023]继电器从轴电流互感器CT中取出故障电流信号，经ICl放大后，送入50HZ和 150HZ双通道滤波器中，双通道滤波器输出经整流合成后，分别送入两路A/D模数转换 器，再送入MCU进行分析、判断、显示轴电流值，经MCU与两个故障电流的设定值进 行比较后，送出控制信号触发相应的继电器CZ1，CZ2，以控制报警及跳闸等信号。[0024]本机带有485接口，可以把数据上传到上位机，有独立的管理程序，也可与组 态软件接口集中管理。[0025]定子铁芯分片和磁极配置不对称等原因，引起磁通不平衡，该不平衡磁通与轴 切割产生轴电势，沿转子轴向分布。尽管此轴电势数值不大(一般在十几伏左右)，但由 于转子轴内阻很小，如果它沿轴承和底板形成闭合回路，轴电流可达很大数值(数百到 数千安培)，它将导致油质变化，轴承震动增大，轴瓦烧伤等事故。因此一般采用0.5 2毫米厚酚醛玻璃板使轴承绝缘。尽管采取了上述措施，但并不等于说轴承的安全就有 了保证，从某种意义上讲，轴瓦的破坏程度取决于轴电流的幅值和作用时间；从运行角 度来讲，运行人员需要随时或提前知道轴电流的变化或轴承绝缘的损坏程度。轴电流互 感器就是为此而设计的一种特殊互感器，可以检测出IA以下的轴电流。其铁芯采用特殊 硅钢片卷绕而成。其线圈分为两个绕组试验绕组和工作绕组。工作绕组的负载阻抗为 1.5 Ω ,为继电保护装置提供监测信号。[0026]轴电流互感器主要技术指标[0027]一次侧能检测出0.1 2.0Α的轴电流(或0.1 1.0Α轴电流，可在定货时由用户指定)。[0028]饱和倍数10。[0029]变化误差《10%。[0030]绝缘等级B级。[0031]副边绕组为两组，一为试验绕组，另一为工作绕组。输出0.5 5mA，50 60HZ的交流电流。[0032]最小内径主轴直径加20mm，分两半或四半，经连接板连接而成。[0033]两绕组间及绕组对外壳绝缘耐压为2kv。[0034]绕组与外壳间绝缘电阻> 100M Ω。[0035]负载阻抗1.5 Ω。[0036]轴电流互感器结构[0037]互感器为穿心式，为便于用户安装分成两半(或四半)，配有连接板，经螺栓紧 固即可构成环形整体，通过四个安装支架固定在发电机机体上，详见图1。[0038]安装要求[0039]互感器与发电机轴的同心度、水平度允差均为2_。[0040]按切口标记安装。安装后切口间隙不大于0.2毫米。[0041]互感器连接螺栓及支架定位螺栓应以适当力矩扭紧以免损坏互感器。[0042]互感器的试验绕组和工作绕组均用2X0.75铜编织耐热电线引出机体外。电线每 米用一个线夹固定，电线经过线夹处时应用绝缘纸包紧，线夹点焊在机体上。固定支架 的螺栓头需磨平；互感器长期存放应水平放置，以避免变形。
权利要求1. 一种水轮发电机轴电流继电保护装置，其组成包括水轮发电机机轴，其特征 是所述的机轴外面套装互感器，所述的互感器通过数据线连接检测装置，所述的检测 装置包括放大器，所述的放大器连接双通道滤波器，所述的双通道滤波器分别通过A/D 转换器连接微控制器，所述的微控制器连接显示器，所述的微控制器通过RS232接口连 接上位机，所述的微控制器连接光电耦合器，所述的光电耦合器连接功率放大器，所述 的功率放大器连接继电器，所述的微控制器控制试验电流电路。
专利摘要本申请涉及一种水轮发电机轴电流继电保护装置。发电机的转子接地保护和电流检测非常重要。本产品的组成包括水轮发电机机轴(1)，所述的机轴外面套装互感器(2)，所述的互感器通过数据线连接检测装置(3)，所述的检测装置包括放大器(4)，所述的放大器连接双通道滤波器(5)，所述的双通道滤波器分别通过A/D转换器(6)连接微控制器(7)，所述的微控制器连接显示器(8)，所述的微控制器通过RS232接口(9)连接上位机(10)，所述的微控制器连接光电耦合器(11)，所述的光电耦合器连接功率放大器(12)，所述的功率放大器连接继电器(13)，所述的微控制器控制试验电流电路(14)。本产品用于水轮发电机轴电流继电保护。
文档编号H02H7/06GK201813146SQ20102053104
公开日2011年4月27日 申请日期2010年9月16日 优先权日2010年9月16日
发明者钱钟 申请人:哈尔滨华新电力电子设备有限公司