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同步发电机水内冷定子绕组充水或通水情况下直流电压试验方法

时间:2018-08-29 10:23:10        阅读:255
文章标题:同步发电机水内冷定子绕组充水或通水情况下直流电压试验方法关  键 词:同步发电机,水内冷,定子绕组,充水,通水,直流电压,试验方法概      述:对于水内冷的定子绕组,冷却水由端部进水总管经塑料王水管引入各个线圈的鼻部,热水从另一端的线圈鼻部经塑料王水管引入出水总管,发电机引出线的出水也有一个总管。为了方便进行高压试验,三个汇水管与外部水管是绝缘的。运行中必须将三个汇水管可靠接地,防止汇水环上产生高电压而击穿。

1、水内冷发电机定子绕组结构

对于水内冷的定子绕组,冷却水由端部进水总管经塑料王(聚四氟乙烯)水管引入各个线圈的鼻部,热水从另一端(或另一个线圈)的线圈鼻部经塑料王水管引入出水总管,发电机引出线的出水(或进水)也有一个总管。大型发电机的进、出总管分别位于定子的两端,小型发电机的进、出总管也有位于定子同一端的。定子汇水总管固定在定子端部,为圆形,通称为汇水环或汇水管。

为了方便进行高压试验,三个汇水管与外部水管是绝缘的(通过绝缘法兰对接)。运行中必须将三个汇水管可靠接地,防止汇水环上产生高电压而击穿。

水内冷定子水路图
图1-8 水内冷定子水路图
水内冷汽轮发电机定子
图1-9 水内冷汽轮发电机定子

2、概述

在吹干水的情况下,试验方法与一般空冷电机相同,但将定子绕组中的水吹干在实际操作中比较困难,如果水吹不干在高电压下容易将绝缘水管损坏,很不安全。

在定子绕组充水或通水的情况下,内冷定子绕组交流电压试验可按常规方法进行,因为水电阻电流与绝缘的电容电流相比小得多,而且是按相量的关系相加,可以勿略不计。而在直流电压试验中,水电阻电流比绝缘的泄漏电流大得多,必须采取特殊的试验接线将水电流排除掉。

3、定子绝缘电阻测量

3.1 测量原理

测量原理见图1-10。

水内冷定子绕组绝缘电阻测量原理图
图1-10 水内冷定子绕组绝缘电阻测量原理图

图中RF、RU组成分压器,用于测量试验电压;RI为绝缘泄漏电流测量电阻;R1为绕组对汇水环的水电阻;R2为汇水环对地的水电阻。

从测量原理上与普通的绝缘电阻测试仪相同,绝缘电阻测试仪的屏蔽端子必须接到汇水环上。所不同的是:

(1) 绝缘电阻测试仪需要提供流向水电阻的电流。假如水电阻为100kΩ,试验电压为2500V,那么流过水电阻的电流就是25mA,而一般的数字绝缘电阻测试仪短路电流只有几mA。所以测量水内冷绕组绝缘电阻的绝缘电阻测试仪必须能输出足够大的电流;

(2) 由于汇水环对地水电阻R2只有几kΩ~几十kΩ,为了保证绝缘的泄漏电流大部分流入测量电阻RI,就要求RI。

(3) 由于冷却水与金属导体之间会产生极化电势,虽然极化电势很小,但由于RI上的信号也很小,所以极化电势会影响测量结果。在专用的绝缘电阻测试仪中应有相应的极化电势补偿电路。

3.2 测量方法

(1) 如果在充水的情况下测量,水质应达到运行要求,如果吹干水后做试验,必须将水彻底吹干;

(2) 如果充水试验,应首先测量并记录绕组对汇水环以及汇水环对地的绝缘电阻;

(3) 采用2500V绝缘电阻测试仪测量,分别测量15s和60s的数据,测量前后应将三相对地短路5min以上。

(4) 如果吸收比不合格或绝缘电阻不合格,可增加测量极化指数,即测量1min和10min的数据,根据测量结果作进一步的分析。

3.3 水内冷定子绕组绝缘电阻测量中常见问题

(1) 汇水环对地短路:如果是金属性对地短路,此时RI上没有电流流过,这时所测数据是一个无穷大的假数据,而且没有吸收现象;如果是不完全接地,所测得的也是一个偏大的绝缘电阻,而且由于极化现象出现负的增长(吸收比小于1)。

(2) 与汇水环联接的导线断开:这时所测得的数据实际上就是水的电阻,没有吸收现象。

(3) 测量前后没有充分放电:假如三相绝缘电阻是平衡的,换相后测量结果是偏小。为了防止出现这种情况,每相测量前后必须将三相同时对地短接放电5分钟以上。

4、水内冷定子绕组直流电压试验

直流电压试验的原理见图1-11,与绝缘电阻的测量相类似。被试相为A相,流入冷却水电阻RSA的电流进入汇水环后通过电流表A2回到升压变的X端子;而流入对地绝缘电阻和相间绝缘电阻的电流流入大地后通过电流表A1和汇水环对地水电阻RS2进入汇水环再回到试验变压器的X端子,如果RS2>A1的内阻,则流入RS2的电流就可以忽不计,可认为A1指示的电流就是绕组的直流泄漏电流。

测量方法和过程与空冷发电机相同,为了防止绝缘击穿时打坏微安表A1,在升压过程中和读完数据后应合上短路开关K。

水内冷定子直流电压试验原理
图1-11 水内冷定子直流电压试验原理(A相试验)

5、定子绕组端部电位外移试验

5.1 试验目的

检查手包绝缘是否良好,水电接头是否存在渗漏的问题。绝缘良好时,直流电压基本上降落在绝缘层上,表面电位很低(绝缘良好时只有几V),如果绝缘不好,表面电位就会明显增大,这就是所谓的电位外移。

5.2 试验前准备工作

(1) 发电机进行水压试验并合格,水质应符合要求,电导率应不大于1.5 μs/cm。

(2) 清洁端部线圈模压绝缘表面,为了保证测量的灵敏度,手包绝缘及绝缘盒不用进行清洁处理。

(3) 汽侧、励侧两端的接头分别进行编号。

(4) 在接头的手包绝缘及过渡引线并联块等部位包上一层铝箔,但在靠近塑料王管的地方保留50mm的距离不包铝箔,以免引起缝隙放电及损坏塑料王管。

(5) 为了便于测量,定子首尾出线手包绝缘的铝箔电极可用绝缘导线引出到方便测量的位置,并标好相别。

(6) 按图1-12或图1-13接好试验电路。

5.3 测量步骤

(1) 用2500V绝缘电阻测试仪测量所测部位的绝缘电阻,作好记录;

(2) 在发电机定子上外加等于额定电压的直流电压;

(3) 按编号用测量杆逐点测量各测量点的泄漏电流,作好记录。

       表面电位=微安表读数×测量杆电阻       (12.1)

(4) 测量完毕将试验电压降为零,定子绕组对地充分放电。

(5) 为了便于比较,规程规定测量杆的电阻统一为100MΩ。

发电机定子表面电位测量接线图
图1-12 发电机定子表面电位测量接线图
出线接头手包绝缘表面电位测量
图1-13 出线接头手包绝缘表面电位测量
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