本发明专利技术涉及一种水轮发电机定子线棒冷热循环试验装置的制作方法。该试验装置由加热系统、制冷系统、控制柜和试验箱体组成，可在无人值守的情况下由电脑（ＰＬＣ）控制单元自动完成对试验线棒的升降温过程。本试验装置采用铜导体内部通大电流的方式进行加热，采用外部强制通风冷却的方式对线棒进行强制降温。本装置具有线性的升降温曲线，确保温度匀速升降，在规定的时间内完成冷热循环过程。本发明专利技术可对水轮发电机定子线棒进行冷热循环试验，以考核各种绝缘结构耐“内”剪切应力的能力。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种。
技术介绍
水轮发电机在调峰及起停运行时，经常在空载状态和满功率状态之间 迅速转换。由于铜导体存在损耗(I2R)的原因，定子线棒铜导体的温度迅速变化而发生膨 胀或收縮(沿轴线方向的变化更为严重)。当铜导体的温度达到最高或最低温度时，由于热 量传导滞后的原因，线棒主绝缘温度低于或高于铜导体温度，主绝缘从内部到表面由于温 度传导滞后的原因也存在温度梯度；同时云母-环氧树脂绝缘的热膨胀(收縮)系数小于 铜质材料的热膨胀(收縮)系数，这两方面原因造成电机线棒在冷热循环过程中铜导体与 主绝缘间、主绝缘层间存在剪切应力(蠕动性)。长期的冷热循环过程会导致绝缘磨损，严 重时将发生击穿，对电机的正常运行造成重大威胁。因此，急需开发检验绝缘结构耐受"内" 剪切应力能力的冷热循环试验装置。
技术实现思路
本专利技术的目的是开发一种控温准确、安全性好、使用方便的水轮发电机 定子线棒冷热循环试验装置，具体内容如下 1)试验装置的设计冷热循环试验装置由加热系统、制冷系统、控制柜和试验箱 体组成 a加热系统采用内部集合有整流硅堆的磁性调压器对试品进行大电流加热，磁 性调压器的额定容量设计为125kVA、频率50Hz、额定输出电流达2600A。 b制冷系统由压縮机、蒸发冷凝器、三相异步电机和轴流式风扇等组成；压縮机 的排气量为165mVh，与8台550W、并匹配有轴流式风扇的三相异步电机连接，对试品进行 强制降温。 c控制柜采用PLC全电脑触摸屏控制方式对冷热循环加热与制冷全过程进行控 制。 d试验箱体由试验台、保温罩、托架推车、接线柱等部分组成；冷热循环试验装置 箱体的外壁材料为喷塑冷轧钢板，内壁材料为不锈钢板，外壳采用lOOmm厚聚氨酯发泡库 板拼装而成，具有极好的保温性。 2)加热与制冷方式设计冷热循环试验要求在45分钟内将线棒升温至15(TC，达 到最高温度后，制冷立即启动，并在45分钟内将线棒温度降至4(TC，完成一次循环过程； 采用在铜导体内部通大电流的方式进行加热，采用外部强制通风冷却的方式对绕组进行降温。 3)控温点的选择为最大限度的模拟电机冷热循环过程中绕组绝缘温度梯度的 关系，本装置以线棒内部铜导体的温度作为控温点控制冷热循环试验。 4)除内剪切应力外，试品不受其它外力的影响合理安排线棒的排列方向，使相 邻线棒的电流流向相反，消除电场力的影响；设计合适尺寸的铜制硬连接块及特制卡具并 对支撑部位再用涤波带进行绑扎。 5)线性的升降温曲线通过设定升温时间和降温时间，冷热循环控制系统自动计 算出升降温速率，并生成理想曲线；在加热阶段，随着温度的升高，铜导体电阻值不断变化， 通过调节磁性调压器的输出功率确保匀速升温；在制冷阶段，不同的温度下需要的制冷量和风速不同，通过调整控制电机的变频器的频率和压縮机的工况，确保匀速降温。 本专利技术装置经国内最大的水电百万定子线棒冷热循环试验证明，该试验装置安全可靠、温度循环准确，可最大限度的检验绝缘结构耐受负荷冷热循环变换的能力。附图说明图1冷热循环试验装置概貌图 图2在测温线棒槽部主绝缘上钻孔 图3为试品接线图及测温元件分布位置图 图4线棒间的硬连接块图 图5特制卡具图 图6升降温曲线图具体实施例方式—种 1)试验装置的建立如图1所示，冷热循环试验装置由加热系统1、制冷系统2、控 制柜3和试验箱体4组成 a加热系统磁性调压器(内部集合有整流硅堆)对试品进行大电流加热；磁性调 压器的额定容量为125kVA，频率为50Hz，额定输出电流达2600A ;采用在铜导体内部通大电 流的方式(内加热)进行加热； b制冷系统由压縮机、蒸发器、冷凝器、三相异步电机和轴流式风扇等元件组成； 压縮机的排气量为165mVh，与8台550W三相异步电机(与相同容量的轴流式风扇匹配) 连接，对试品进行外部通风强制降温； c控制柜采用PLC全电脑触摸屏控制方式对冷热循环全过程进行控制(加热阶 段和制冷阶段)； d试验箱体由试验台、保温罩、托架推车、接线柱等部分组成。冷热循环试验装置 箱体的外壁材料为喷塑冷轧钢板，内壁材料为不锈钢板，外壳采用lOOmm厚聚氨酯发泡库 板拼装而成，具有极好的保温性； 2)如图2中所示，从试品中任选一支试品作为测温线棒，沿轴线方向选择5点(槽 部3点、端部2点)对绝缘钻孔，孔径为小6，深度到触及铜导体表面为止，并将温度传感器 (PtlOO)插入其中测试铜导体的温度； 3)如图3(圆圈代表表面传感器、三角代表内部传感器)中所示为8支线棒的排列 方式，1号和2号线棒与大电流直流源相连。从图中可见，由于相邻线棒的电流方向相反，因 此，在加热阶段受到的电场力平衡(F = BLI)。如图4所示为铜制硬连接块，铜制连接块有 两种规格，长度分别为430mm和160mm ;壁厚为20mm ;内槽尺寸分别为390mm和120mm。如 图5所示为特制卡具，卡具长为163mm，中间槽宽为52mm，与长为24mm、具有6mm长小6螺纹 的特制沉头螺钉配合； 如图6中所示为冷热循环试验多个周期的升降温曲线图。通过设定升温时间和降 温时间，系统自动计算出升降温速率，并生成理想曲线。系统根据理想曲线实时调整加热设 备和制冷设备的工况，确保匀速升降温。权利要求一种，其特征是1)试验装置的设计冷热循环试验装置由加热系统、制冷系统、控制柜和试验箱体组成a加热系统采用内部集合有整流硅堆的磁性调压器对试品进行大电流加热，磁性调压器的额定容量设计为125kVA、频率50Hz、额定输出电流达2600A；b制冷系统由压缩机、蒸发冷凝器、三相异步电机和轴流式风扇等组成；压缩机的排气量为165m3/h，与8台550W、并匹配有轴流式风扇的三相异步电机连接，对试品进行强制降温；c控制柜采用PLC全电脑触摸屏控制方式对冷热循环加热与制冷全过程进行控制；d试验箱体由试验台、保温罩、托架推车、接线柱等部分组成；冷热循环试验装置箱体的外壁材料为喷塑冷轧钢板，内壁材料为不锈钢板，外壳采用100mm厚聚氨酯发泡库板拼装而成，具有极好的保温性；2)加热与制冷方式设计冷热循环试验要求在45分钟内将线棒升温至150℃，达到最高温度后，制冷立即启动，并在45分钟内将线棒温度降至40℃，完成一次循环过程；采用在铜导体内部通大电流的方式进行加热，采用外部强制通风冷却的方式对绕组进行降温；3)控温点的选择为最大限度的模拟电机冷热循环过程中绕组绝缘温度梯度的关系，本装置以线棒内部铜导体的温度作为控温点控制冷热循环试验；4)除内剪切应力外，试品不受其它外力的影响合理安排线棒的排列方向，使相邻线棒的电流流向相反，消除电场力的影响；设计合适尺寸的铜制硬连接块及特制卡具并对支撑部位再用涤波带进行绑扎；5)线性的升降温曲线通过设定升温时间和降温时间，冷热循环控制系统自动计算出升降温速率，并生成理想曲线；在加热阶段，随着温度的升高，铜导体电阻值不断变化，通过调节磁性调压器的输出功率确保匀速升温；在制冷阶段，不同的温度下需要的制冷量和风速不同，通过调整控制电机的变频器的频率和压缩机的工况，确保匀速降温。全文摘要本专利技术涉及一种。该试验装置由加热系统、制冷系统、控制柜和试验箱体组成，可在无人值守的情况下由电脑(PLC)控制单元自动完成对试验线棒的升降本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种水轮发电机定子线棒冷热循环试验装置的制作方法，其特征是：１）试验装置的设计：冷热循环试验装置由加热系统、制冷系统、控制柜和试验箱体组成：ａ加热系统：采用内部集合有整流硅堆的磁性调压器对试品进行大电流加热，磁性调压器的额定容量设计为１２５ｋＶＡ、频率５０Ｈｚ、额定输出电流达２６００Ａ；ｂ制冷系统：由压缩机、蒸发冷凝器、三相异步电机和轴流式风扇等组成；压缩机的排气量为１６５ｍ↑［３］／ｈ，与８台５５０Ｗ、并匹配有轴流式风扇的三相异步电机连接，对试品进行强制降温；ｃ控制柜：采用ＰＬＣ全电脑触摸屏控制方式对冷热循环加热与制冷全过程进行控制；ｄ试验箱体：由试验台、保温罩、托架推车、接线柱等部分组成；冷热循环试验装置箱体的外壁材料为喷塑冷轧钢板，内壁材料为不锈钢板，外壳采用１００ｍｍ厚聚氨酯发泡库板拼装而成，具有极好的保温性；２）加热与制冷方式设计：冷热循环试验要求在４５分钟内将线棒升温至１５０℃，达到最高温度后，制冷立即启动，并在４５分钟内将线棒温度降至４０℃，完成一次循环过程；采用在铜导体内部通大电流的方式进行加热，采用外部强制通风冷却的方式对绕组进行降温；３）控温点的选择：为最大限度的模拟电机冷热循环过程中绕组绝缘温度梯度的关系，本装置以线棒内部铜导体的温度作为控温点控制冷热循环试验；４）除内剪切应力外，试品不受其它外力的影响：合理安排线棒的排列方向，使相邻线棒的电流流向相反，消除电场力的影响；设计合适尺寸的铜制硬连接块及特制卡具并对支撑部位再用涤波带进行绑扎；５）线性的升降温曲线：通过设定升温时间和降温时间，冷热循环控制系统自动计算出升降温速率，并生成理想曲线；在加热阶段，随着温度的升高，铜导体电阻值不断变化，通过调节磁性调压器的输出功率确保匀速升温；在制冷阶段，不同的温度下需要的制冷量和风速不同，通过调整控制电机的变频器的频率和压缩机的工况，确保匀速降温。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王国海，赫兟，高清飞，满宇光，魏威，陈阳，李振海，卢春莲，隋银德，李忠华，
申请(专利权)人：哈尔滨电机厂有限责任公司，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]
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