淺談發(fā)電機的預(yù)防性試驗現(xiàn)場經(jīng)驗

張榮榮　張雙雙

摘要：近年來，隨著電力行業(yè)的不斷發(fā)展，越來越多的大型化工企業(yè)選擇投用發(fā)電機。發(fā)電機是高壓電力設(shè)備中結(jié)構(gòu)、運行條件最為復(fù)雜的設(shè)備，運行中的發(fā)電機受環(huán)境、磨損、電磁、機械應(yīng)力及熱應(yīng)力等的聯(lián)合作用，為保證發(fā)電機正常可靠運行，發(fā)電機的預(yù)防性試驗是電力設(shè)備運行與維護的一個重要環(huán)節(jié)，是保證電力系統(tǒng)安全運行的有效手段之一。發(fā)電機的預(yù)防性試驗主要從以下5個項目進行預(yù)防性試驗，現(xiàn)就有關(guān)試驗分享經(jīng)驗。

關(guān)鍵字：絕緣電阻;吸收比;阻抗;泄露電流;發(fā)電機定子繞組;介質(zhì)損耗

1. 測量發(fā)電機的絕緣電阻

1.1 試驗前后，對定子繞組一定要充分放電。否則，由于放電不充分，會使介質(zhì)極化和積累電荷不能完全恢復(fù)，將會影響到測量結(jié)果。

1.2 當絕緣電阻很低時，主要問題大多是出線盒內(nèi)的套管受潮。

1.3 吸收比與極化指數(shù)的問題。吸收比是必做項目，但極化指數(shù)則應(yīng)根據(jù)需要來確定。吸收比：AI=R60s/R15S，極化指數(shù)：PI=R10min/R1min，它是針對吸收比不合格，而對絕緣又一時難以下結(jié)論時，可以補充測量極化指數(shù)作為綜合判斷論據(jù)。

2. 測量電機的直流電阻

測直流電阻時，一般使用直流電橋進行測量。直流電橋有單臂電橋和雙臂電橋兩種。單臂電橋又叫惠斯登電橋，一般用來測量1Ω以上的直流電阻，雙臂電橋又叫凱爾文電橋，一般用來測量1Ω以下的直流電阻。由于發(fā)電機的定子或轉(zhuǎn)子繞組的直流電阻都很小，（定子：1MΩ左右，轉(zhuǎn)子：約幾十MΩ），而且雙臂電橋具有很好的分辨力（μΩ級），因此，發(fā)電機定子和轉(zhuǎn)子繞組的直流電阻測量通常都是用雙臂電橋，使用雙臂電橋測直阻時，要注意以下幾點：

2.1 連接的引線長短須一致，以消除引線帶來的誤差。

2.2 測量時盡量不要使用夾子。但可以用夾子夾緊導(dǎo)線與連接處的接觸部位。有人喜歡將導(dǎo)線纏繞在夾子上，然后再將夾子夾住導(dǎo)電桿來測量，這樣由于導(dǎo)線纏繞夾子，很可能由于纏繞處存在著不同的接觸電阻，使測量數(shù)據(jù)不準確。

3. 測量轉(zhuǎn)子繞組交流阻抗及損耗

轉(zhuǎn)子交流阻抗及損耗測量的作用是用來檢查轉(zhuǎn)子繞組是否存在匝間短路問題。如果轉(zhuǎn)子有匝間短路故障，那么交流阻抗會有明顯的下降，損耗會大大增加。但是，如果只是交流阻抗有明顯的下降，損耗卻沒有明顯的增加，此時不能判斷轉(zhuǎn)子存在匝間短路故障。這時，為穩(wěn)妥起見，可以采用開口變壓器法對轉(zhuǎn)子各槽線圈進行檢測，確保無電壓突變點。另外，還可以用兩極電壓平衡法即測量中點電壓法，來檢查上下兩極之間的對稱性。在測量中點電壓時，首先是要找到中點的具體位置，不同型號發(fā)電機的轉(zhuǎn)子其中點位置可能不一樣，測量中點電壓時，可能會出現(xiàn)中點電壓偏差較大的情況，這時要采取一些簡單的方法來進行多次復(fù)測。如果交流阻抗明顯下降，而損耗明顯增大，且中點電壓發(fā)生明顯的偏移，就可以判斷轉(zhuǎn)子繞組存在匝間短路故障。

4. 直流耐壓試驗及泄露電流試驗

4.1 直流耐壓試驗與交流耐壓試驗的差異

很多人不理解發(fā)電機為什么既要做直流耐壓試驗，還要做交流耐壓試驗，兩者對發(fā)電機的作用到底有什么不同，可否只做交流耐壓試驗就行。或者說交流耐壓試驗合格后直流耐壓試驗就可以不做？為了澄清這些模糊認識，這里首先有必要重點說明一下直流耐壓試驗與交流耐壓試驗兩者對發(fā)電機作用的差異。

直流耐壓試驗，易于發(fā)現(xiàn)發(fā)電機端部絕緣缺陷，其原因是交、直流電壓沿絕緣的分布是不一樣的。交流電壓沿絕緣的分布與體積電容成反比，而直流電壓分布則與表面絕緣電阻有密切關(guān)系。定子端部繞組絕緣對應(yīng)的等值電路如下圖一所示：

在圖一中，由于R是絕緣電阻，其數(shù)值很大，可以近似看成開路，所以r的電流就近似相等，因此，槽口和端部的電壓基本相等。當端部承受了較高的電壓，且端部有缺陷時，進行直流耐壓就容易被發(fā)現(xiàn)。當交流電流過電容時，r上的電流就就不再相等，顯然靠近槽口處r的電流大，故其電壓升高。因此大部分電壓降落在槽部和槽口，而端部所承受電壓很小，故在進行交流耐壓試驗時，易發(fā)現(xiàn)槽部和槽口的缺陷。

實際上，沿著絕緣表面各點的電壓分布可應(yīng)用無窮長導(dǎo)線的電壓分布公式計算出，即：

式中， ：絕緣表面各點的電壓， ：導(dǎo)體對鐵芯的電壓， ：計算點與鐵芯間的距離， ：衰減常數(shù)，在交流和直流電壓下分別等于 和 ，其中， 為單位長度絕緣的表面電阻， 為單位長度絕緣的體積電阻， 為單位長度絕緣在50Hz時的容抗。

4.2 由于直流耐壓試驗時所加電壓較高，在直流耐壓的同時測量泄漏電流，比兆歐表更有效地發(fā)現(xiàn)發(fā)電機定子繞組端部一些尚未完全貫通的集中性缺陷，而這些局部缺陷在交流耐壓試驗中是不能被發(fā)現(xiàn)的。

4.3 在直流耐壓試驗下，發(fā)電機絕緣無介質(zhì)極化損失，不會使絕緣發(fā)熱，從而避免因熱擊穿而損傷絕緣。而進行交流耐壓試驗時，既有介質(zhì)損耗，還有局部放電，致使絕緣發(fā)熱，對絕緣的損傷也比較嚴重。

5. 交流耐壓試驗

5.1 交流耐壓試驗的優(yōu)點

交流耐壓試驗是鑒定絕緣強度最嚴格、最有效、最直接的試驗方法，它是保證發(fā)電機的絕緣水平、避免發(fā)生絕緣事故的重要手段。是一種破壞性試驗。

工頻交流耐壓試驗的主要優(yōu)點是試驗電壓和工作電壓波形、頻率一致，使絕緣內(nèi)部的電壓分布及擊穿性能符合發(fā)電機的工作狀態(tài)，所以從劣化或熱擊穿來看，工頻交流耐壓試驗對發(fā)電機主絕緣是比較可靠的檢查方法。經(jīng)驗表明，按試驗標準通過交、直流耐壓試驗的發(fā)電機，定子絕緣一般能維持一個大修周期的安全運行。

（1） 電抗器補償原理

調(diào)節(jié)電抗器，使 ，即：

（2） 試驗電壓等級

（i） 交接時：（1000+2Un）×0.8，（24kV以及以上，與廠家協(xié)商）。

（ii） 大修前：1.5Un（運行20年及以下者）。

（iii） 大修前：（1.3～1.5）Un（運行20年以上且不與架空線路直接連接者）。

總結(jié)

通過預(yù)防性試驗發(fā)現(xiàn)發(fā)電機的隱患是保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的重要手段，但現(xiàn)場實際試驗時往往因為試驗方法不合理導(dǎo)致無法判別發(fā)電機的缺陷。上述實踐經(jīng)驗可清晰說明不同試驗方法所診斷的具體缺陷，能夠快速、準確地查找隱患，確保設(shè)備運行安全。

參考文獻：

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