淺談發(fā)電機(jī)的預(yù)防性試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)

張榮榮　張雙雙

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

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

1. 測(cè)量發(fā)電機(jī)的絕緣電阻

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

1.2 當(dāng)絕緣電阻很低時(shí)，主要問(wèn)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(wèn)題。吸收比是必做項(xiàng)目，但極化指數(shù)則應(yīng)根據(jù)需要來(lái)確定。吸收比：AI=R60s/R15S，極化指數(shù)：PI=R10min/R1min，它是針對(duì)吸收比不合格，而對(duì)絕緣又一時(shí)難以下結(jié)論時(shí)，可以補(bǔ)充測(cè)量極化指數(shù)作為綜合判斷論據(jù)。

2. 測(cè)量電機(jī)的直流電阻

測(cè)直流電阻時(shí)，一般使用直流電橋進(jìn)行測(cè)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(lái)測(cè)量1Ω以上的直流電阻，雙臂電橋又叫凱爾文電橋，一般用來(lái)測(cè)量1Ω以下的直流電阻。由于發(fā)電機(jī)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(jí)），因此，發(fā)電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子繞組的直流電阻測(cè)量通常都是用雙臂電橋，使用雙臂電橋測(cè)直阻時(shí)，要注意以下幾點(diǎn)：

2.1 連接的引線長(zhǎng)短須一致，以消除引線帶來(lái)的誤差。

2.2 測(cè)量時(shí)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(lái)測(cè)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(cè)量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。

3. 測(cè)量轉(zhuǎn)子繞組交流阻抗及損耗

轉(zhuǎn)子交流阻抗及損耗測(cè)量的作用是用來(lái)檢查轉(zhuǎn)子繞組是否存在匝間短路問(wèn)題。如果轉(zhuǎn)子有匝間短路故障，那么交流阻抗會(huì)有明顯的下降，損耗會(huì)大大增加。但是，如果只是交流阻抗有明顯的下降，損耗卻沒(méi)有明顯的增加，此時(shí)不能判斷轉(zhuǎn)子存在匝間短路故障。這時(shí)，為穩(wěn)妥起見(jiàn)，可以采用開(kāi)口變壓器法對(duì)轉(zhuǎn)子各槽線圈進(jìn)行檢測(cè)，確保無(wú)電壓突變點(diǎn)。另外，還可以用兩極電壓平衡法即測(cè)量中點(diǎn)電壓法，來(lái)檢查上下兩極之間的對(duì)稱(chēng)性。在測(cè)量中點(diǎn)電壓時(shí)，首先是要找到中點(diǎn)的具體位置，不同型號(hào)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子其中點(diǎn)位置可能不一樣，測(cè)量中點(diǎn)電壓時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)中點(diǎn)電壓偏差較大的情況，這時(shí)要采取一些簡(jiǎn)單的方法來(lái)進(jìn)行多次復(fù)測(cè)。如果交流阻抗明顯下降，而損耗明顯增大，且中點(diǎn)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(yàn)及泄露電流試驗(yàn)

4.1 直流耐壓試驗(yàn)與交流耐壓試驗(yàn)的差異

很多人不理解發(fā)電機(jī)為什么既要做直流耐壓試驗(yàn)，還要做交流耐壓試驗(yàn)，兩者對(duì)發(fā)電機(jī)的作用到底有什么不同，可否只做交流耐壓試驗(yàn)就行?；蛘哒f(shuō)交流耐壓試驗(yàn)合格后直流耐壓試驗(yàn)就可以不做？為了澄清這些模糊認(rèn)識(shí)，這里首先有必要重點(diǎn)說(shuō)明一下直流耐壓試驗(yàn)與交流耐壓試驗(yàn)兩者對(duì)發(fā)電機(jī)作用的差異。

直流耐壓試驗(yàn)，易于發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)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(duì)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(kāi)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(dāng)端部承受了較高的電壓，且端部有缺陷時(shí)，進(jìn)行直流耐壓就容易被發(fā)現(xiàn)。當(dāng)交流電流過(guò)電容時(shí)，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(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)時(shí)，易發(fā)現(xiàn)槽部和槽口的缺陷。

實(shí)際上，沿著絕緣表面各點(diǎn)的電壓分布可應(yīng)用無(wú)窮長(zhǎng)導(dǎo)線的電壓分布公式計(jì)算出，即：

式中， ：絕緣表面各點(diǎn)的電壓， ：導(dǎo)體對(duì)鐵芯的電壓， ：計(jì)算點(diǎn)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(zhǎng)度絕緣的表面電阻， 為單位長(zhǎng)度絕緣的體積電阻， 為單位長(zhǎng)度絕緣在50Hz時(shí)的容抗。

4.2 由于直流耐壓試驗(yàn)時(shí)所加電壓較高，在直流耐壓的同時(shí)測(cè)量泄漏電流，比兆歐表更有效地發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)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(yàn)中是不能被發(fā)現(xiàn)的。

4.3 在直流耐壓試驗(yàn)下，發(fā)電機(jī)絕緣無(wú)介質(zhì)極化損失，不會(huì)使絕緣發(fā)熱，從而避免因熱擊穿而損傷絕緣。而進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)時(shí)，既有介質(zhì)損耗，還有局部放電，致使絕緣發(fā)熱，對(duì)絕緣的損傷也比較嚴(yán)重。

5. 交流耐壓試驗(yàn)

5.1 交流耐壓試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)

交流耐壓試驗(yàn)是鑒定絕緣強(qiáng)度最嚴(yán)格、最有效、最直接的試驗(yàn)方法，它是保證發(fā)電機(jī)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(yàn)。

工頻交流耐壓試驗(yàn)的主要優(yōu)點(diǎn)是試驗(yàn)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(jī)的工作狀態(tài)，所以從劣化或熱擊穿來(lái)看，工頻交流耐壓試驗(yàn)對(duì)發(fā)電機(jī)主絕緣是比較可靠的檢查方法。經(jīng)驗(yàn)表明，按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)交、直流耐壓試驗(yàn)的發(fā)電機(jī)，定子絕緣一般能維持一個(gè)大修周期的安全運(yùn)行。

（1） 電抗器補(bǔ)償原理

調(diào)節(jié)電抗器，使 ，即：

（2） 試驗(yàn)電壓等級(jí)

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

（ii） 大修前：1.5Un（運(yùn)行20年及以下者）。

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

總結(jié)

通過(guò)預(yù)防性試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)的隱患是保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要手段，但現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際試驗(yàn)時(shí)往往因?yàn)樵囼?yàn)方法不合理導(dǎo)致無(wú)法判別發(fā)電機(jī)的缺陷。上述實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可清晰說(shuō)明不同試驗(yàn)方法所診斷的具體缺陷，能夠快速、準(zhǔn)確地查找隱患，確保設(shè)備運(yùn)行安全。

參考文獻(xiàn)：

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