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发电机的超低频耐压试验方法

    随着电机容量的增加,发电机绕组对地电容量也越来越大,特别是水轮发电机,交流耐压试验的设备容量也越来越大,给试验带来了困难。由于采用0.1Hz比采用Hz的频率减小了500倍,解决了试验设备容量的难题。因此,在《预规》中说明:有条件时,可采用0.1Hz(超低频)耐压,试验电压为工频试验电压峰值的1.2倍。由研究可知,0.1Hz电压在绕组端部绝缘的分布,介于50Hz和直流电压之间,故易检出槽口及其附近绝缘的缺陷。
       一、试验装置
       0.1Hz高压发生装置使用较多的有下列三种。
       [1] 调幅机械整流式0.1Hz高压发生装置。其原理接线如图1-1所示。电动调幅调压器(3kVA,0~200V)把等幅的正弦波电压变为调幅的正弦波交流电压;试验变压器将调幅电压升到所需电压。用高压分频器用以分出0.1Hz电压波形。

调幅机械整流式O.1Hz高压发生装置
图1-1 调幅机械整流式0.1Hz高压发生装置

       [2] 调幅硅整流式0.1Hz高压发生装置。其原理接线如图1-2所示。用电动调压器输出包络线为0.1Hz正弦电压,经试验变压器及高压硅堆整流,再加到被试发电机上。

调幅硅整流式O.1Hz高压发生装置
图1-2 调幅硅整流式0.1Hz高压发生装置

       [3] 电子式0.1Hz高压发生装置。其原理接线如图1-3所示。用晶闸管对50Hz电压进行调幅控制,由试验变压器升压,配用不同电压和容量的高压试验变压器,可获得不同的输出电压和电流,由于无机械运动部件,故技术上较先进。

电子式O.1Hz高压发生装置
图1-3 电子式0.1Hz高压发生装置

       二、实例说明
       1、实例1-1 0.1Hz、50Hz及直流耐压对比试验
       对一台10.5kV,41.25MW,运行22年的水轮发电机定子云母烘卷绝缘,用0.1Hz,50Hz及直流耐压进行击穿试验,对重换绝缘的126根线棒试验(采用交叉式测试),取得端部、槽部及槽口绝缘的击穿数量和击穿率,见表1-1。

表1-1 三种试验方法的对比
击穿部位 50Hz电压 直流电压 0.1Hz电压 击穿部位 50Hz电压 直流电压 0.1Hz电压
端       部 16次/12.7% 27次/21.4% 23次/18.2% 端       部 16次/12.7% 11次/8.7% 12次/9.5%
槽       部 10次/7.9% 4次/3.2% 7次/5.6% 槽       部 42次/33.3% 42次/33.3% 42次/33.4%

       由表1-1可知,0.1Hz电压检出端部绕组绝缘缺陷效果近似于直流电压;50Hz电压检出槽部绝缘缺陷较灵敏,0.1Hz电压次之;检出槽口绝缘缺陷50Hz最好,0.1Hz和直流电压相近,次之。因此,0.1Hz试验兼有直流耐压怍用,其试验效果处于50Hz交流和直流电压之间。
       2、实例1-2 0.1Hz试验发现绝缘缺陷
       某电厂对其水轮发电机进行0.1Hz试验。试验采用调幅机械整流式0.1Hz高压发生装置,其接线如图1-1所示。试验电压峰值U'max按式(1-6)计算
           U'max=√2·βKUN       (1-6)
       式中 U'max一一0.1Hz试验电压峰值,kV;
            β一一0.1Hz和50Hz试验电压的等效系数,一般为1.15~1.2;
            K一一试验电压倍数,一般为1.3~1.5;
            UN一一定子额定电压,kV;
       试验2台机组结果如下。
       [1] 型号TS854/156-40,72.5MW,13.8kV。由式(1-6)可计算得试验电压峰值为U'max=√2×1.15×1.5×13.8kV=33.6kV。该发电机定子绕组绝缘为环氧粉云母带,试验结果是该机绝缘较好。
       [2] 型号TS550/80-26,12.5MW,6.3kV。由式(1-6)可计算得试验电压峰值为U'max=√2×1.15×1.5×6.3kV=15.4kV。该发电机定子绕组绝缘为沥青云母带,试验结果是A,B相正常,C相在48s时击穿,击穿点绝缘已流胶,分层。

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