发电机预防性试验项目及标准学习资料Word文档格式.docx
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（4）为提高测量准确度，可将三相绕组串联，通以同一电流，分别测各相的电压降。
（5）为减少因测量仪表不同而引起误差，每次测量采用同一电流表、电压表或电桥。
（6）由于定子绕组的电感很大，防止由于绕组的自感电势损坏表计，待电流稳定后再接人电压表或检流计。
在断开电源前应先断开电压表或检流计。
（7）测量时，电压回路的连线不允许有接头，电流回路要用截面足够的导线，连接必须良好。
（8）准确地测量绕组的温度。
（9）应在冷状态下进行测量，并折合至同一温度进行比较。
（10）对于测量不合格的发电机应进一步查明原因。
如敲击各定子绕组接头或通直流（10～15％IN）观察有无发热部位。
标准要求
将试验结果折算在同一温度及校正了测量引线引起的误差后，定子绕组相互差别以及与初次测量值比较，相差不大于最小值的1.5％（汽轮发电机）及不大于1％（水轮发电机）。
3.定子绕组直流泄漏电流测量及直流耐压试验（小修及大修前、后试验）
直流泄漏电流测量及耐压试验是发电机交接与预防试验标准及规范中规定必做的项目之一，进行此试验，可以比兆欧表更有效地发现定子绕组端部一些尚未贯通的集中性绝缘缺陷，通过直流耐压能够发现交流耐压时所不能发现的缺陷，尤其是发电机定子绕组端部的缺陷。
其特点是：
（1）可根据泄漏电流和施加电压是否呈线性比例关系或三相泄漏电流的不平衡度来判断定子绝缘状态——受潮、脏污或有局部绝缘缺陷；
（2）直流耐压试验不会形成被试绝缘内部劣化的积累效应；
（3）不需要容量较大的试验设备。
（4）直流耐压试验对绝缘的考验不如交流耐压试验接近实际运行状况。
对于定子绕组为空气或氢气直接冷却的发电机，试验接线如图-2所示。
图-2直流泄漏电流测量及直流耐压试验接线图
IX–A相绕组泄漏电流；
Iy–绝缘引水管与汇水管（接地）的泄漏电流
图-3定子绕组水电回路示意图
Ra、Ca--试品电阻、电容；
Ry--加压相水管水电阻；
R1--汇水管对地绝缘电阻；
R2--进水管联管绝缘垫一段的水电阻；
R3、R4--非加压相引水管水电阻；
Ra–500KΩ电位器（实取1-2KΩ）；
Rb--100-200KΩ碳膜电阻（2W）；
C1--1-2uF并联稳压电容；
L2--6kV、TV--高压绕组；
EH--1.5V干电池；
M--汇水管；
C2–-200uF、150V金属化纸电容器；
虚框--极化电势补偿回路
图-4低压屏弊接线图
试验方法及注意事项：
确定试验电压值，大修前为2.5UN,小修时和大修后为2.0UN；
应在停机后清除污垢前热态下进行；
氢冷发电机应在充氢后氢纯度为96％以上或排氢后含氢量在3％以下时进行，严禁在置换过程中进行试验；
试验电压按每级0.5UN分阶段升高，每阶段停留1min；
试验过程对发电机冷却水水质有要求；
将发电机测温元件全部短接并接地等。
直流泄漏及耐压试验结果的判断
（1）各相泄漏电流的差别不应大于最小值的100%（交接时为50%）；
最大泄漏电流在20uA以下时，相间差值与历次测试结果比较，不应有显著的变化。
（2）泄漏电流不应随时间的延长而增大。
（3）泄漏电流随电压不成比例显著增长时，应注意分析。
（4）任一级试验电压稳定时，泄漏电流的指示不应有剧烈摆动。
（5）如有剧烈摆动，表明绝缘可能有断裂性缺陷。
缺陷部位一般在槽口或端部靠槽口，或出线套管有裂纹。
4.定子绕组交流耐压试验（大修前试验）
工频交流耐压试验的特点是试验电压与工作电压的波形与频率一致，从绝缘劣化和热击穿的机理考虑，最能检出定子绕组槽部或槽口的绝缘故障点或缺陷。
试验方法及注意事项
发电机定子绕组工频交流耐压试验的接线如图-5所示。
试验应分相进行，被试相加电压，非被试相短路接地，然后进行以下准备工作。
（1）试验前应先用兆欧表分相检查定子绕组绝缘，如发现严重受潮或缺陷，需经消除后方可进行试验。
定子绕组水内冷，应在通水且水质合格状态下进行；
氢冷绕组应在充氢后氢纯度为96％以上或排氢后含氢量在3％以下进行，严禁在置换过程中进行试验；
应在停机后清除污垢前热态下进行。
（2）设备仪表全部接好后，在空载条件下调整保护间隙，其放电电压调至试验电压的110～120％范围内，断开电源。
（3）经过限流电阻3在高压侧短路，调试过流保护跳闸的可靠性。
（4）电压及电流保护调试检查无误，仪表接线经检查无误后即可将高压引线接至被试绕组上开始进行试验。
图-5发电机定子绕组交流耐压试验接线
试验电压
交接试验：
1.5Un+2250V1Min
预防性试验：
1.3Un～1.5Un1Min
对于定子绕组在检修中进行过全部更换或局部更换的发电机，试验电压请参照DL/T596-1996《电力设备预防性试验规程》规定进行。
试验结果判定
（1）正常状态下，随着试验电压的上升，电流亦随之增大，电流表指示稳定。
被试发电机内部无放电声及绝缘过热或焦糊气味。
（2）有以下现象时表明绝缘即将击穿或已被击穿：
电压表指示数值摆动很大，电流表（毫安表）指示急剧增加；
被试发电机内部有放电声响；
发现有绝缘烧焦气味或冒烟；
试验过流保护跳闸。
5.定子绕组端部手包绝缘施加直流电压测量其表面对地电压及泄漏电流试验（第一次大修试验）
国产200--300MW水氢冷却方式的汽轮发电机定子绕组端部手包绝缘，常因包扎工艺不良，整体性能差。
在运行条件较差（如机内脏污，氢气湿度大）的情况下，发生短路事故。
为保证发电机的安全运行，除不断改善发电机的运行条件外，定子绕组端部手包绝缘施加直流电压测量其表面对地电压及泄漏电流值，是检查该部位绝缘状况较为有效的测试手段。
该方法可以发现交、直流耐压试验时所不能发现的隐患，而且方法简单、易于现场推广。
测试原理
测量绕组端部接头（包括引水管锥体绝缘）、过渡引线并联块及手包绝缘引线接头处的表面对地电压及泄漏电流试验的等值电路，如图-8所示。
A点为检测部位，正常情况下，绝缘的体积电阻远远大于其表面电阻，当A处绝缘存在缺陷时，体积电阻R1减小，R1上的电压降也减小，使得该处对地电压增高，流过微安表的泄漏电流也增大。
在理想情况下，当R2→∞时，A点表面对地电位应趋近于零，即静电电压表读数应趋近于零；
当R2→0时，即铜导线已露出，该点表面对地电压应等于外施试验电压值。
因此，可通过试验时所测的某处绝缘表面对地电压的高低与泄漏电流的大小来判断该部位的绝缘状况。
R1—被测部位绝缘电阻；
R2--被测部位绝缘表面电阻；
R3—绝缘杆内电阻
图-8
测量方法
（1）制作绝缘测杆。
杆内装有多个串联电阻元件，电阻总值为l00MΩ，每个电阻容量按1-2W选择，绝缘杆需留有一定的安全长度。
由于绝缘测杆用于高压带电测量，使用前应对其进行耐压试验鉴定。
（2）试验中对水质的要求及试验接线同定子绕组的直流耐压试验。
（3）试验前应对绕组端部表面绝缘部位进行清扫，以消除由于表面脏污和表面电阻低对测量结果的影响，所测部位应包一层铝箔纸或导电布，加压前应先测量所测部位的绝缘电阻，即图-8中的R1及R2值。
（4）如试验设备容量足够，试验时可对三相绕组一起加压。
直流试验电压值选择为一倍额定电压，必要时，可根据现场情况适当提高试验电压进行测量。
（5）当定子绕组施加直流电压后，移动测杆分别记录所测部位的静电电压表及微安表的指示值。
测试要求
根据Q/CSG10007-2004规定，其测试要求如下：
（1）直流试验电压值为UN（设备额定电压）。
（2）测试结果一般不大于下列值：
1）手包绝缘引线接头，汽轮机侧隔相接头为20uA;
100MΩ电阻上的电压降值为2000V。
2）端部接头（包括引水管锥体绝缘）和过渡引线并联块为30uA;
100MΩ电阻上的电压降值为3000V。
本项试验适用于200MW及以上的国产水氢透平型发电机；
可在通水条件下进行试验，以发现定子接头漏水缺陷，必要时，如水轮发电机和200MW及以下透平型发电机在出现三相直流泄漏电流不符合下列规定；
各相泄漏电流的差别不应大于最小值的100%；
最大泄漏电流在20uA以下者；
相间差别与历次试验结果不应有明显变化；
泄漏电流不随时间的延长而增大时，可利用此方法查找缺陷。
6.汽轮发电机定子绕组端部自振频率及整体模态的测量（必要时进行的试验）
汽轮发电机定子绕组端部承受着正常运行时的交变电磁力和出口及内部短路时的瞬态巨大电磁力的作用。
随着发电机单机容量的加大，与电机电磁负荷直接有关的端部电磁力的作用也明显增大，因而定子绕组端部的可靠固定已成为电机制造部门十分重视的问题。
大型发电机的运行研究和实践证明，如定子绕组端部的固有频率接近于双倍工频（100Hz），运行中定子绕组端部将因谐振而产生较大的振幅；
如绕组端部的整体模态频率接近于双倍工频且振型为椭圆时，谐振电磁振动力及振幅将异常增大而产生严重后果。
根据近十年来国外及国内200MW及以上大型汽轮发电机定子绕组端部短路事故分析结果表明，多台发电机定子绕组端部线棒绝缘严重磨损，引线接头铜线过早疲劳断裂、漏水等造成的接地短路事故，皆与定子绕组端部固定结构及工艺存在的诸多缺陷有关，其主要特征之一即故障线棒的固有频率接近于双倍工频，特别是绕组端部整体模态频率接近于双倍工频且为椭圆振型。
为此，原电力部颁布的标准DL/T596-1996《电力设备预防性试验规程》规定为发电机大修中必要时的试验项目，并要求定子绕组端自振频率不得介于基频或倍频的±
10％范围内，即：
45<
fr50>
55、90<
fr100>
110Hz。
国家电力公司2000年9月发布的《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》中规定，为防止定子绕组端部松动引起相间短路，检查定子绕组端部线圈的磨损、紧固情况，200MW及以上发电机在大修时应做定子绕组端部振型模态试验，发现问题应采取针对性的改进措施。
对模态试验频率不合格（振型为椭圆、固有频率在94～115Hz之间）的发电机，应进行端部结构改造。
测试目的
按最新发布及实施的电力行业标准DL/T755-2000《大型汽轮发电机定子绕组端部动态特性测量及评定》，测量项目如下：
定子绕组端部整体模态试验
定子绕组鼻部接头固有频率测量
定子绕组引出线和过渡引线固有频率测量
以上各项测点布置及数量要求是：
定子绕组端部整体模态试验要求在汽侧及励侧的端部锥体内截面上，各取如图-9所示的三个圆周，每一个圆周上的测点应沿圆周均匀布置，其数量应不少于定子槽数的一半。
1.鼻部接头测点2.槽口部位测点3.渐升线中部测点
图-9定子绕组端部模态试验测点布置示意图
定子绕组鼻部接头固有频率测点按图-9圆周1布置，测所有鼻部接头，引出线及过渡引线则应选择固定薄弱处的若干测点。
测试条件及评定准则
定子绕组为水内冷的发电机，试验应在停机且绕组通水的条件下进行。
新机交接时可先测量不通水时的数据。
DL/T735-2000标准对测试结果的评定准则如下：
（1）绕组端部整体模态评定
新机交接时，整体模态频率在94Hz～115Hz范围内为不合格。
已运行的发电机，整体模态频率94Hz～115Hz范围内且振型为椭圆应对绕组端部进行加固处理；
若频率在94Hz～115Hz范围，但振型不为椭圆，则应根据绕组端部有无明显磨损、松动机其严重程度进行及时处理或延缓处理。
（2）定子线棒鼻端接头，引出线及过渡引线固有频率评定
接头及引线的固有频率在94Hz～115Hz范围内为不合格。
对已运行的发电机，个别接头或引线的固有频率在94Hz～115Hz范围内应结合发电机定子端部固有结构的历史情况进行分析处理。
（3）在相邻两次试验中模态振型和频率有明显差异时应对端部固定结构进行检查处理。
对于测出的接头及引线上的94Hz～115Hz范围内的固有频率点，幅值有明显加大时，应进行加固处理。
7.发电机转子绕组绝缘电阻的测量（小修及大修转子清扫前、后试验）
测量目的
用兆欧表对发电机转子绕组绝缘电阻测定是判定绝缘状况最简单的办法。
测量周期
新装机组交接时，运行机组在大修中转子清扫前、后以及小修时均应进行绝缘电阻的测量。
测量时对兆欧表的要求
对于转子额定电压在200V以下的，用1000V兆欧表进行测量；
对于转子额定电压在200V以上的，采用2500V兆欧表进行测量。
绝缘电阻的规程要求
对于单个磁极运到现场之后，首先要进行外观检查及全面的清扫。
最好能用干燥的压缩空气，将磁极四周的污垢吹净，然后再进行绝缘电阻的测量。
测量时，电压应加在磁极线圈与磁极铁心之间，其值无规定，一般不应低于5MΩ。
处理方法
如果绝缘电阻值太低，则应进行干燥。
干燥时用外加直流电流、直流电焊机或硅整流装置均可。
通入转子电流按额定电流的60%-70％考虑。
绕组表面温度不应超过80℃。
为了能使绕组的温度升上去，应采取适当的保温措施。
加温干燥后，在温度不变的条件下，绝缘电阻稳定3h以上不再变化，并且其值大于0.5MΩ即可认为干燥。
8.转子绕组的直流电阻（大修中试验）
在冷态下进行测量，检查匝间短路及接触状态。
与初次（交接或大修）所测结果比较，其差别一般不超过2％。
9.发电机励磁回路所连接的设备的绝缘电阻（大、小修中试验）
小修时用1000V兆欧表，大修时用2500V兆欧表。
绝缘电阻不应低于0.5MΩ。
10.发电机发电机励磁回路所连接的设备的交流耐压试验（大修中试验）
用2500V兆欧表测量绝缘电阻代替。
11..转子绕组的交流阻抗和功率损耗（大修中试验）
测试转子绕组的交流阻抗和功率损耗是判断转子绕组是否有匝间短路的一种方法，当有匝间短路时，交流阻抗将减小，功率损耗增加。
在膛内或膛外以及不同转速下测量，试验电压峰值不超过额定励磁电压。
在相同试验条件下与历年数值比较，不应有显著变化。
12.发电机轴承的绝缘电阻（大修中试验）
用1000V兆欧表测量，绝缘电阻不应低于0.5MΩ。
13.检温计绝缘电阻和温度误差检验（大修中试验）
用250V及以下兆欧表测量，检温计指示值误差不应超高制造厂规定。
14.发电机轴电压测量（大修后试验）
轴电压测量的重要性
如发电机空气间隙不均匀，定子周围铁心接缝配置不对称，当发电机运行时，电机各部磁通不均匀，它与转轴相切割就产生轴电势，在轴电势作用下产生轴电流，当轴承座的绝缘垫与轴瓦处的油膜绝缘被破坏时，就会在轴→轴承→底座回路中流过交变轴电流，其数值可达几百安培，甚至几千安培，它能损坏转子的轴颈与轴瓦。
对于横轴的发电机应将励磁机与机组的基础板之间加以绝缘。
对于悬吊式水轮发电机，它的上部导轴承和推力轴承均应用绝缘垫与定子外壳相绝缘。
可在推力头与镜板之间加一层绝缘垫，以加强绝缘，可避免轴电流引起损坏事故。
在安装与运行中测量检查发电机组的轴承及轴之间的电压与检测轴承座的绝缘状况是十分必要的。
轴电压产生的原因
（1）静电效应产生的轴电压
当汽轮机正常运行时，在一定条件下，汽轮机低压缸内的蒸汽与汽轮机叶片相摩擦，在高速旋转的汽轮机转子上产生静电荷，对转子充电而产生轴电压．它可达数百伏，电流很微弱，一般不致引起轴瓦损坏。
但这种电荷长期作用下，一旦轴承油膜击穿，也会使轴承、轴瓦损伤。
为了消除这个影响，在汽轮机轴上要装接地炭刷，使汽轮机轴上的静电荷经接地炭刷释放，而不通过轴承与轴的其他部位。
（2）发电机磁通不对称引起轴电压的原因
1）发电机定子与转子不同心，使气隙不均匀。
2）定子扇形硅钢片接缝不一致，或气隙不相等造成局部磁阻过大。
3）由于分数槽电机的电枢反应不均匀，引起转子磁通的不对称。
（3）静态励磁脉动分量在大轴上产生高頻轴电压
为了消除这种轴电压，在发电机大轴的励磁机侧一端加装RC并联电路接地方式，高频轴电压峰值可大大降低。
发电机运行时应加强对绝缘垫的监视，并注意清理脏物，防止绝缘垫被金属物短接。
轴电压的测量及要求
1）轴电压测量
轴电压测量接线如图-23所示。
测量前将轴上的接地炭刷提起，发电机两侧轴与轴承用钢刷短接，以消除油膜压降。
用交流电压表测量发电机转子两端轴上的电压U1，然后测量励侧轴承与机座之间的电压U2。
图-23轴电压的测量示意图
2）测量标准
按照Q/CSG10007-2004要求如下：
（a）汽轮发电机的轴承油膜被短路时，转子两端轴上的电压一般应等于轴承与机座间的电压．
（b）汽轮发电机大轴对地电压一般小于10V。
（c）水轮发电机不作规定。
3）对测量仪器的要求
（a）测量时采用高内阻（不小于l00kΩ/V）的交流电压表。
（b）由于轴电压的频率范围很宽，可从直流分量到数百甚至数千赫兹交流分置，因此测量轴电压时，应选择频率范围较宽的交流电压表。
4）机组大轴的磁化与退磁
退磁安匝
图-24大轴退磁示意图
15.发电机空载特性试验（大修后试验）
试验目的
空载特性曲线是发电机的最基本特性之一，也是决定发电机参数及运行特性的重要依据之一。
它配合短路特性，可求出发电机的电压变化率ΔU％，纵轴同步电抗Xd短路比K与负载特性等。
在实际运用中，也可用它来判断同步电机的定子铁芯有无片间短路等。
试验原理
发电机的空载运行是指发电机处于额定转速，在励磁绕组中通入一定的励磁电流，而定子绕组中的电流为零时的运行状态。
此时励磁绕组中电流产生的磁通可分为气隙主磁通与漏磁通两部分。
主磁通通过空气隙与定子绕组相交链，并在定子绕组中产生感应电势E,漏磁通只与励磁绕组交链。
在这种条件下，定子绕组的感应电势E与其端电压U相等，即U=E。
设IE表示励磁电流，W表示匝数，则IEW代表励磁绕组中的安匝数。
因为w匝数一定，则主磁通¢
及其在定子绕组中的感应电势E就取决于励磁绕组电流的大小和励磁回路的饱和程度。
发电机在空载运行条件下，其端电压与励磁电流的关系曲线U=f（IE）称为发电机空载特性曲线。
空载特性曲线不仅表示了感应电势E与励磁电流IE的关系，同时也表示了气隙主磁通¢
与励磁电流IE的关系。
试验接线
发电机空载特性试验接线如图-28所示，交流电压表0.5级三只；
直流毫伏表根据分流器配套要求选择量程，0.5级以上；
分流器FL根据发电机励磁电流选择。
0.2级一只；
转速表一只，或数字频率表测量；
电压互感器一组。
励磁机磁场开关QFB1，发电机磁场开关QFB2，灭磁电阻Rm，短路开关Q励磁调节器TK。
GF一付励磁机；
TK-励磁调节器；
KM1-励磁机磁场开关；
ELE-励磁机转子绕组；
GE-励磁机定子；
KM2-发电机磁场开关；
Rm-灭磁电阻；
Q-短路开关；
PV-电压表
G-发电机定子；
TV-电琢互感器；
GLE-发电机转子绕组；
FL-标准分流器
图-28发电机空载特性接线图
试验步骤
（1）将电压自动励磁调整装置置于手动位置，强励、强减装置退出工作，将差动、过流及接地保护投人工作。
（2）启动机组，且保持以额定转速运转。
（3）发电机在空载状态下合上磁场开关（灭磁开关），慢慢调节励磁电流，升压至50％UN附近，用相序表测量电压互感器二次电压回路的相序，用三只电压表检查三相电压是否平衡，并巡视发电机及其母线设备是否有异常，同时注意机组的振动、轴承温度和角磁机电刷的工作情况是否正常。
如无问题，则继续升压至额定值（若用磁场变阻调压时，在其工作空载位置作记号），在电压为额定值时，测量发电机的轴电压。
（4）慢慢降低电压至零。
每降低额定电压值的10%-15％时，记录一次各表计的读数（降压过程中可取10个点）。
（5）逐渐升高电压至额定值，每升高额定电压值的10%-15%，记录各表计读数一次（在升压曲线上也取10个点）。
在接近饱和，可多读几点。
（6）如果空载特性与匝间耐压试验一起进行，可将励磁电流一直升到额定值，此时定子电压可能为（（1.2-1.3）UN（相当1.3UN下的层间耐压试验），停留5min，记录此时定子电压，转子电流及转速，并测量发电机的轴电压。
（7）减少励磁电流，降低定子电压。
当定子电压降至近于零时，再切断灭磁开关，保持发电机为额定转速下，在定子绕组出线端测量定子绕组的残余电压值。
试验注意事项
（1）在录取特性曲线的上升与下降部分时，励磁电流只能向一个方向调节，不得中途返回。
否则由于磁滞回线的影响使测量结果产生误差。
（2）电压表应尽量使用同一型号电压表进行测量。
励磁电流的调节应缓慢地进行，调到各点的数值时，待表针指针稳定后再读数，并要求所有表针都同时读取。
（3）测量定子绕组的残压时，灭磁开关在断开位置，测量者要戴绝缘手套并利用绝缘棒进行测量，使用的仪表应是多量程高内阻的交流电压表。
（4）试验过程中，应派人在发电机附近监视。
当发电机有异常现象时，应立即跳灭磁开关，停止试验，查明原因，
试验结果分析
（1）将各仪表读数换算成实际值，其中定子电压应取三相电压的平均值。
（2）在试验中，若转速不是额定值，则应将所测定子电压换算至额定转速时的电压值，其换算公式为U=Unn/n´
。
（3）根据整理的数据，在直角坐标中绘出发电机空载特性曲线。
由于铁心磁滞的影响，电压上升曲线与下降曲线是不重合的，通常取其平均值，绘制曲线，此曲线就是发电机空载特性曲线。
（4）将空载特性曲线的直线部分延长，即得到发电机的气隙线。
（5）确定额定电压下的励磁电流。
作一条U=Un，与横坐标平行的直线与空载特性曲线相交，交点的横坐标值即为励磁电流。
（6）在匝间耐压试验时，若定子电压突然下降或发电机内部冒烟或有焦臭味者，都说明定子绕组匝间绝缘有损坏。
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