同步发电机的直流耐压试验及泄漏电流测量方法

1、直流耐压试验的特点

[1] 对检出绕组端部绝缘缺陷有较高灵敏度

在交流电压下和直流电压下电机端部绝缘的电压分布如图1-1所示。

在交流电压下电压的分布与电容有关，由于电机绝缘的介电系数比空气大，而且端部绕组距离铁心远，所以绝缘层的电容Ci比绝缘表面到铁心的电容Cg大得多，绝缘层的容抗比绝缘表面对地的容抗小得多，所以绕组端部绝缘层中的交流电压降UCi要比绝缘层表面对地的电压降UCg小得多，不容易检查出端部绝缘的缺陷。

而直流电压的分布与绝缘电阻成正比，端部表面的绝缘在制造时从槽口向外依次喷涂低阻、中阻、高阻绝缘漆，所以端部绝缘层的绝缘电阻Ri比绝缘表面电阻Rg大得多，绝缘层上的电压降URi很大，表面电位URg较低，对检出端部绝缘层的缺陷有较高的灵敏度。

由于交流耐压时绕组端部绝缘表面电压较高，所以交流耐压时端部电晕较大，而直流耐压时端部绝缘表面电压较低，一般不容易看到电晕。

图1-1 在交流电压和直流电压下绕组端部绝缘的电压分布

[2] 对绝缘的破坏性较小

直流耐压试验设备输出的功率一般都很小，对试品的破坏性也很小，而且不会象交流耐压试验那样对绝缘的破坏存在累积效应。在进行耐压试验时首先进行直流耐压试验，还可以通过监测直流泄漏电流的大小和变化了解绝缘是否存在局部缺陷或受潮等可以处理的问题，减少在交流耐压时绝缘击穿的可能性。

2、直流耐压试验电压的确定

发电机绝缘在进行直流耐压和交流耐压试验时，它们的击穿电压值是不一样的。如果以U_DB代表直流击穿电压，以U_AB代表交流击穿电压，它们的比值K通常称为巩固系数，即：

       K﹦U_DB/U_AB        （6.1）

大量的试验统计数据说明，对新绝缘来说K值在1.2～2.2的范围内，平均值为1.7左右，绝缘无损伤时K值最大，随着绝缘损伤深度的增加K值成比例地减小；随着绝缘的运行小时增加，K值也会随着减小。也就是说，在大多数情况下要击穿同一个绝缘缺陷，所施加的直流电压要比交流电压高得多。

根据我国的实际经验，K的取值为1.55～2.2，并据此制定出交流耐压与直流耐压的标准。以额定电压为6kV～24kV的电机为例，按我国现行的交接和预防性试验标准，在进行定子绕组直流耐压和交流耐压试验时，K值在1.54～1.84之间。

如果交流耐压值为1.5U_N（U_N为发电机额定电压），直流耐压值应为：

       1.5×(1.54～1.84) U_N﹦(2.31～2.76) U_N        （6.2）

平均值约为2.5U_N，现发现有些电厂在进行1.5U_N的交流耐压前随意将直流耐压的数值降为2.0U_N，显然对后续的交流耐压是比较危险的，是不可取的做法。

3、直流耐压试验的试验方法

一般电机可以使用ZC-540直流高压发生器进行试验，试验接线见图1-2。

[1] 在正式试验前应进行一次空升试验，即甩开被试验绕组按每级0.5U_N分阶段升一次电压，记录各阶段的泄漏电流，一方面可以检查试验设备和接线是否正常，另一方面可以测量试验设备本身的泄漏电流，以便于在正式试验时将所测量的泄漏电流减去空升时的泄漏电流。

图1-2 发电机直流耐压试验接线

[2] 正式试验。试验电压按每级0.5U_N分阶段升高，每阶段停留1分钟，记录1分钟时的泄漏电流。

[3] 试验前应将绕组短路接地放电，试验后应首先将被试绕组通过放电棒放电，待电压降到一定数值后（比如1000V以下）才能将被试绕组直接接地放电。

[4] 在试验中应注意观察泄漏电流的变化，如果发现泄漏电流摆动或急剧增加，应停止试验，待查明原因后方可继续试验。

[5] 对于电压较高的电机，在试验中应采取必要的措施防止电晕过大造成泄漏电流不正常。一般的措施有增加高压端与地端的距离，如果距离不够可增加绝缘隔板，避免接线中存在尖端放电等等。

[6] 对于氢冷发电机禁止在氢气置换过程中进行试验。

[7] 高压试验应遵守相关的安全工作规定。