摘要：在发电机设备制造过程中，通过科学合理的监造管理，可以进一步提高设备的可靠性及经济性。本文通过沙特拉比格项目发电机设备进行型式试验与出厂试验的监造过程，介绍监造过程中主要注意的测量仪器、仪表的有效性，试验过程中对发电机设备在的试验方法，以及对试验结果的判别依据，为发电机设备制造监造工作实践提供经验交流与借鉴。
关键词：发电机 型式试验 出厂试验
1 试验装备及运行方式
被试发电机安装在大型汽轮发电机试验站的地坑式安装平台上，通过齿轮箱与拖动电动机联接。齿轮箱的速比为l：2。齿轮箱可以提供齿轮箱负载效率曲线，供损耗分析计算用。拖动电动机为7000kW，4极，10kV隐极叠片转子同步电动机。拖动电动机在起动升速和制动降速过程中，由试验站的变频机组供电：在额定转速运行时，并入10kv厂用电网，以保证转速的稳定。
变速齿轮箱带有电动盘车装置，被试发电机轴承带有高压油顶起装置，整个机组的起动采用低频同步方式进行。即起动过程为：高压油顶起-电动盘车-起动变频机组低频运行-同步电动机低频异步起动至约200 r/min-同步电动机投入励磁与变频发电机组同步升速至额定转速-拖动电动机与同步发电机一起并入10KV电网。
试验项目及方法
2.1 型式试验
根据合同要求，第一台发电机型式试验在工厂充氢状态进行，其试验项目和采用的方法如下。
2.1.1 三相突然短路试验
三相突然短路试验在额定转速下进行，发电机在空载电压下运行时，将电枢绕组短路。三相短路基本上在同一时刻短路，使用电流互感器测量短路电流，通过积分放大器把互感器连接到录波器上。在短路瞬间测定发电机端电压、励磁电流和励磁绕组的温度。受现场试验条件限制，只进行了30%额定电压下的突然短路。通过短路前开路电压的关系曲线，使用外推法求得额定电枢电压下参数的近似值。为测量电机参数，记录每相电枢电流和励磁电流的波形。
2.1.2三相稳态短路特性
三相稳态短路试验站使用低阻抗的铜排在接近电阻绕组出线端将端线可靠短接。将被试发电机拖动到额定转速，调节励磁电流，使电枢电流在1.1倍额定电流左右，同时读取电枢电流和励磁电流，逐步减小励磁电流，使励磁电流降至零为止，读取5-7点，绘制短路特性曲线。
2.1.3电压恢复
切除三相稳态短路后的电压恢复试验在额定转速下进行，在开始阶段，电枢绕组被断路器短路着。发电机在电枢短路时运行，励磁电流限定在不超过空载额定电压0.7倍的状态下，并且在操作断路器瞬间的各项条件处于稳定。
2.1.4 电话谐波因数(THF)和电压波形正弦性畸变(THD)测量
THF的测定应在发电机为空载额定电压和额定频率下进行，用专用仪表或谐波分析仪测出基波电压和各次谐波电压的数值，频率范围应包括从额定值至5000Hz的全部谐波。
2.1.5 温升试验
发电机在运行时，由于各种损耗的存在，将使发电机的定子绕组、转子绕组及铁芯发热而导致发电机温度升高。如果各部温度超过了绝缘材料的允许工作温度，就会使绝缘老化加快，从而大大缩短发电机的使用寿命。发电机的温升试验，就是为了了解发电机在带负荷运行时，各部分温度的可能变化情况，从而能将其控制在限额以内，保证发电机的安全可靠运行。
2.1.6 轴电压
发电机在额定电压、额定转速下空载运行，用高内阻交流电压表先测定轴电压U1，然后将转轴汽端与其轴承座短接，再测量励端轴承座对地的电压U2。测点表面与电压表引线要接触良好，试验前检查轴承座与金属垫片与金属底座之间的绝缘电阻。
2.2 常规出厂试验
除第一台发电机进行了型式试验外，第二台进行了不穿转子状态下的出厂试验，具体试验项目如下。
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2.2.1 直流电阻测量：
使用电桥测量时，每一电阻应测量三次，每次应在电桥平衡破坏后重新进行测量，每次读数与三次读取数据的平均值之差应在平均值的士0.5%范围内，取其平均值作为电阻的实际测量值。如绕组的直流电阻在1Ω以下时，应采用有效数不低于4位的双臂电桥测量。三个绕组值应满足(最大-最小值)/最小值<2%要求。
2.2.2 绝缘电阻：
测量电机绕组的绝缘电阻时应分别在电机实际冷状态和热状态(或温升试验后)下进行。检查试验时，如无其他规定，则绕组对机壳及绕组相互间的绝缘电阻仅在冷状态下测量。测量绝缘电阻时应测量绕组温度，但在实际冷状态下测量时可取周围介质温度作为绕组温度。测量绕组绝缘电阻时，如果各绕组的始末端单独引出，则应分别测量各绕组对机壳及绕组相互间的绝缘电阻，不参加试验的其他绕组和埋置检温元件等均应与铁心或机壳作电气连接，机壳应接地。当中性点连在一起而不易分开时，则测量所有连在一起的绕组对机壳的绝缘电阻。绝缘电阻测量结束后，每个回路应对接地的机壳作电气连接使其放电。
2.2.3 定子直流耐压试验：
直流耐压试验，电压按照每级0.5倍额定电压分阶段升高，每一阶段要停留1min，记录泄漏电流值及其变化，出现下述情况之一时，应尽可能找出原因。
2.2.4 定子交流耐压试验：
施加2倍额定电压+1000V电压，持续1分钟，试验后测量绝缘电阻值应与耐压前的绝缘电阻相比无减小。
2.2.5 定子水流量试验：
使用超声波流量法测定定子内冷水系统流量。试验使用的超声波流量计满足测量精度、测量管径范围、测量介质等要求。发电机定子内冷水入口压力至正常运行时内冷水压力，检测过程中维持内冷水系统闭式循环运行。定子线棒评定标准：不超过整台线棒内冷水流量平均值的-15%。
2.2.6 定子气密试验：
向电机内充气，当压力 达到试验要求值时，必须稳定2h才开始读数，每隔1h记录一次，电机内气体的平均温度应该以气端、励端，中间基座的温度计和冷热风区中的电阻温度计度数的平均值为准。试验时间不少于24h。如果漏气量连续三点相互差值不超过15%，可以认为漏气量已经趋于稳定，此时可进行初步判断，如果漏气量大，可结束试验，重新查漏。在额定氢气压力≥0.4MPa时，合格标准为不大于0.8m3/24h。
2.2.7 转子超速试验：
超速试验运行在冷态下进行，超速时应采取相应的安全措施，对转子振动、转速、轴承温度等参数进行测量，超速按照IEC60034-3要求：1.2倍额定转速超速2min。
2.2.8 转子轴振动测量：
轴振动限值应满足GB/T 7064 要求，在3000r/min,振动小于80微米，在3600r/min,振动小于75微米，技术协议另有要求的，应满足技术协议要求。
2.2.9 转子超速试验：电机转速升至1.2倍的额定转速，持续2分钟。
2.2.10 转子动态波形法测转子匝间绝缘：
转子旋转状态下使用探测线圈波形法测，靠近磁极的第一槽的线圈编号为1，第二槽为2，以此类推。转子动平衡期间，被试转子绕组一般通入其额定励磁电流的4%以下的直流电，绘出探测线圈的感应电示波形并记录相应的采样数据。判定依据：（同号线圈电压之差/同号线圈电压较大值）<=（45/转子被测槽匝数）为合格。
2.2.11 转子不同转速下交流阻抗
旋转状态下，转子交流阻抗通过装在绝缘刷架上的电刷将电源接入到集电环，测量并记录转速、电压、电流、阻抗。判定依据：各极线圈在每一转速及电压下的阻抗值差应不大于最大值的3%，如测量每极线圈阻抗有困难时，亦可测量整个转子绕组的阻抗，但每隔300rpm之间阻抗差不的大于最大值的5%。
3 结论
通过对发电机试验的全过程管理和总结，关注试验过程和结果与IEC、IEEE等相关国际标准的对比，整个试验过程满足标准要求，为设备监造工作提供了宝贵的经验与借鉴。
论文作者:赵振华
论文发表刊物:《电力设备》2017年第24期
论文发表时间:2017/12/23
标签：绕组论文; 发电机论文; 测量论文; 电压论文; 转子论文; 电阻论文; 转速论文; 《电力设备》2017年第24期论文;