發(fā)電機在運行中，發(fā)生單相接地是最常見的故障。其危害在于故障點出現(xiàn)電弧接地時，將會進一步擴大定子繞阻絕緣損壞范圍。更為嚴重的是電弧可能燒損定子鐵芯，其鐵芯的燒傷程度與接地故障電流的大小及持續(xù)時間的長短有...
發(fā)電機在運行中，發(fā)生單相接地是最常見的故障。其危害在于故障點出現(xiàn)電弧接地時，將會進一步擴大定子繞阻絕緣損壞范圍。更為嚴重的是電弧可能燒損定子鐵芯，其鐵芯的燒傷程度與接地故障電流的大小及持續(xù)時間的長短有...
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一. 概述:
電氣設(shè)備的絕緣試驗，是按照國家標準和行業(yè)規(guī)程進行的強制性試驗，是保證電力系統(tǒng)及電氣設(shè)備的安全經(jīng)濟運行的必要手段。其中交接試驗和預(yù)防性試驗，可確定新安裝設(shè)備能否投入運行，或提前發(fā)現(xiàn)已運行的電氣設(shè)備的隱患，預(yù)防設(shè)備損壞。在這兩類試驗中，有直流耐壓、交流工頻耐壓試驗項目。該項試驗是考核電氣設(shè)備絕緣強度的關(guān)鍵項目。
隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，30萬千瓦及以上大型發(fā)電機組，已經(jīng)成為我國的主力發(fā)電機組，60萬千瓦的和更大容量的發(fā)電機組在我國也已有相當?shù)臄?shù)量。由于單機容量的增大，勢必使發(fā)電機組繞組對地電容量也增大，如表1所示。
表1：不同發(fā)電機的單相對地電容量
火 電 | 水 電 | ||||||
發(fā)電機容量（MW） | 200 | 300 | 600 | 85 | 125-150 | 300 | 400 |
單相對地電容（μF） | 0.2-0.25 | 0.18-0.26 | 0.31-0.34 | 0.69 | 1.8-1.9 | 1.7-2.5 | 2.0-2.5 |
大容量水輪發(fā)電機的單相對地電容量已達1.7-2.5μF。工頻耐壓試驗時，電容電流達到25-30安（如三峽發(fā)電機的電容電流達36安）。如采用常規(guī)高壓試驗設(shè)備，試驗電源及試驗變壓器、調(diào)壓器等的容量高達數(shù)千個千伏安，不僅設(shè)備笨重，而且也無如此大容量的調(diào)壓設(shè)備，現(xiàn)場試驗電源也很難解決，工作極不方便。
為了滿足大容量電氣設(shè)備試驗需要，采用諧振原理，用可調(diào)電抗器或可調(diào)勵磁電抗與被試設(shè)備對地電容匹配，形成諧振。并聯(lián)諧振時，容性支路和感抗支路的電流近于相等相位相反，而比電源總電流大Q倍。串聯(lián)諧振時，試品電壓VC和可調(diào)電抗器電壓VL 大小相等相位相反，為激勵電壓的Q倍。因而試驗電源承擔(dān)的容量，就只是有功分量。這樣，調(diào)壓設(shè)備容量，電源容量將大大減小，僅為被試品容量的1/Q倍。
二. GXZ工頻諧振試驗裝置
在工程實踐中，現(xiàn)場工況經(jīng)常發(fā)生變化，試驗對象要求使用的諧振試驗方法也各有特點。有的側(cè)重于操作安全，有的側(cè)重于試品擊穿后的保護，有的側(cè)重于升壓電壓的穩(wěn)定并要求可做直流試驗等等。用一種諧振試驗方法很難同時滿足用戶的這些要求，我公司總結(jié)了多年的經(jīng)驗，專門設(shè)計了一套GXZ工頻諧振試驗裝置，能夠完成工頻串聯(lián)諧振、并聯(lián)諧振、諧振變壓器、普通試驗變壓器、直流耐壓試驗及發(fā)電機通水工況下，采用正接法進行發(fā)電機定子端部外移電位測試等多項功能。
GXZ工頻諧振試驗成套裝置包括：
XZB諧振變壓器、激勵變壓器、調(diào)壓器、控制臺。
1、 XZB諧振變壓器
典型參數(shù)：
額定輸出容量 | 150KVA | 250KVA | 250KVA | 500KVA |
交流額定輸出電流 | 3A | 5A | 7.14A | 10A |
交流額定輸出電壓 | 50KV | 50KV | 35KV、55KV （開關(guān)轉(zhuǎn)換） | 50KV |
直流額定輸出電流 | 0.25A | 0.83A | 0.83A | 0.83A |
直流額定輸出電壓 | 60KV | 60KV | 60KV | 60KV |
額定輸入容量 | 15KVA | 25KVA | 25KVA | 50KVA |
額定輸入電流 | 37.5A | 62.5A | 113.6A | 125A |
額定輸入電壓 | 400V | 400V | 220V | 400V |
本套設(shè)備品質(zhì)因數(shù) | 不小于40 | 不小于40 | 不小于40 | 不小于40 |
噪聲 | 小于60dB | 小于60dB | 小于60dB | 小于60dB |
波形畸變 | 小于0.5% | 小于0.5% | 小于0.5% | 小于0.5% |
鐵芯為芯、殼式復(fù)合結(jié)構(gòu)，主磁路氣隙可調(diào)。線圈筒式結(jié)構(gòu)，全絕緣，雙高壓套管輸出。在低壓線圈空置時可作高壓可調(diào)電抗器使用，電感量調(diào)節(jié)范圍寬，調(diào)節(jié)平穩(wěn)，品質(zhì)因數(shù)好，噪聲低。
2、 激勵變壓器
環(huán)形鐵芯，損耗低，波形好，空載電流小，過載能力強。
典型參數(shù)：
型 號 | GL-15/4.5 | GL-25/4 | GL-50KVA/5KV |
額定容量 | 15KVA | 25KVA | 50KVA |
額定輸出電壓 | 1.5KV、3KV、4.5KV （分接開關(guān)轉(zhuǎn)換） | 2KV、3KV、4KV （分接開關(guān)轉(zhuǎn)換） | 2.5KV、3.5KV、5KV （分接開關(guān)轉(zhuǎn)換） |
額定輸出電流 | 3.3A | 6.25A | 10A |
額定輸入電壓 | 380V(或220V) | 380V(或220V) | 400V |
額定輸入電流 | 39.5A(或68.2A) | 65.8A(或113.6A) | 125A |
3、 TDGC調(diào)壓器
典型參數(shù)：
型 號 | TDGC-15/0.38 | TDGC-25/0.22 | TDGC-50/0.38 |
額定容量 | 15KVA | 25KVA | 50KVA |
額定輸入電壓 | 380V(或220V) | 380V(或220V) | 380V |
輸出電壓 | 0-430V(或0-250V) | 0-430V(或0-250V) | 0-430V |
電動、手動可轉(zhuǎn)換。接觸式調(diào)壓器漏抗小，波形好。
4、 控制臺
型號：GXZCT-500/0.4
控制功能：
a) 分閘、合閘。
b) 鐵芯氣隙升降電動調(diào)節(jié)。
c) 電動控制，自動跟蹤調(diào)諧。
d) 電動調(diào)節(jié)升、降壓。
e) 定時自動降壓控制。
保護功能：
a) 零位合閘保護。
b) 數(shù)碼整定過流保護。
c) 可調(diào)整定電子過壓限幅裝置。
指示：
a) 分合閘指示。
b) 調(diào)壓器升降極限指示。
c) 鐵芯氣隙升降極限指示。
d) 保護動作報警。
e) 相序指示。
f) 低壓側(cè)電壓、電流指示。
g) 調(diào)諧功率因數(shù)指示。
h) 鐵芯閉合度數(shù)碼顯示及機械指示鐵芯調(diào)節(jié)氣隙高度。
三. 利用GXZ工頻諧振裝置，采用正接法對汽輪發(fā)電機定子繞組通水工況下端部表面電位的測量。
國產(chǎn)100-600MW水氫氫冷卻汽輪發(fā)電機，近年來多次發(fā)生定子繞組短路事故，其主要原因是定子線棒并頭套手包絕緣整體性固化差，鼻端絕緣盒填充不滿，絕緣盒與線棒主絕緣末端引水管搭接外絕緣不當，空芯銅線滲漏等絕緣缺陷造成的，加上密封瓦漏油，油中帶水，氫氣濕度大等多方原因，多次造成大型發(fā)電機燒毀的惡性事故，通過測量定子繞組端部電位分布能及時發(fā)現(xiàn)以上重大缺陷，因而電力部規(guī)定基建投產(chǎn)時及大修時，必須進行端部繞組表面電位測量。據(jù)不完全統(tǒng)計，95年實測發(fā)電機84臺，經(jīng)測試發(fā)現(xiàn)有缺陷機組81臺，占被測機組總數(shù)96.4%，發(fā)現(xiàn)缺陷總共970處。
使用GXZ諧振試驗裝置進行端部繞組表面電位測量的方法：
1、 接線原理圖（見附圖五）
2、 繞組表面電位測量采用正接法，是在繞組出線端銅排處加對應(yīng)發(fā)電機額定值的直流試驗電壓，定子繞組的汽、勵側(cè)端部各并頭套包裹錫箔的接頭處經(jīng)100MΩ電阻串接微安表接地，該方法主要優(yōu)點為測量速度快，對人身與設(shè)備均很安全，當定子在通水狀態(tài)下做試驗時，同時可以校驗空芯銅線有無滲漏現(xiàn)象，既可檢查絕緣狀況，又能發(fā)現(xiàn)空芯銅線的質(zhì)量問題。
用正接法測量表面電位，電力部推薦的方法，既安全又能通水試驗及時發(fā)現(xiàn)滲漏點，但試驗設(shè)備容量較大，通水時試驗電流最高可能達到幾百毫安，我廠生產(chǎn)的諧振試驗變壓器非常適合于做這種試驗，在將諧振變鐵芯氣隙降為零時，用外附0.5-1A/150KV橋式整流硅堆，輸出電壓0-65KV，電流0-1A，完全能滿足要求。
四. 工頻諧振試驗的特點
1. 試驗時所需電源的容量可大大減少，僅為傳統(tǒng)電源容量的1/Q，一般Q值大于20。
2. 試驗電壓波形良好，波形畸變率小于0.5%。因為諧振回路以50HZ基波調(diào)諧具有較高的品質(zhì)因素Q，其他諧波分量明顯地被抑制。
3. 作串聯(lián)諧振使用時被試品擊穿無暫態(tài)過電壓出現(xiàn)，短路電流小。
串聯(lián)諧振電路中，試品閃絡(luò)時，電路諧振被破壞，電壓明顯下降，試品上的電壓會自動降低為U試/Q。接著恢復(fù)電壓緩慢上升，因此不會發(fā)生暫態(tài)過電壓。同時串聯(lián)的可調(diào)電抗器可起限制電流的作用，使得回路中的短路電流大大降低，ISC=U試/（QXL）。
4. 作諧振試驗變壓器使用時，等值電路主要是并聯(lián)諧振。諧振狀態(tài)時氣隙較大，其相應(yīng)漏抗比較大。試品一旦被擊穿，立即失諧，則隨著短路電流的增大，諧振變壓器及調(diào)壓器上漏抗壓降增大，對被試品上的短路電流有明顯限制作用，不致造成被試品上出現(xiàn)過大的短路電流。
大型發(fā)電機最忌諱定子絕緣擊穿時燒毀鐵心。耐壓過程中，當發(fā)電機定子槽內(nèi)絕緣弱點被擊穿時，上述兩種方式將立即失諧。串諧短路電流瞬時下降為試驗電流的1/Q倍，因此，串諧方式無須任何限流措施，擊穿時亦不會損傷鐵心。使用諧振變壓器方式時，短路電流僅為2-3倍諧振試驗變的額定電流，加上保護得當，也是非常安全的。
5. 作諧振試驗變壓器方式使用時，試驗電壓的升降是按變比折算的，電壓升降平穩(wěn)。同時在氣隙為零時可以做大容量直流電源供試品作直流耐壓使用。還可以用正接法作發(fā)電機定子繞組通水工況下作定子端部外移電位測試，既快捷又安全。能靈敏準確地發(fā)現(xiàn)發(fā)電機定子繞組端部存在的隱患。堵絕發(fā)電機惡性事故發(fā)生，提高電廠的經(jīng)濟效益。
五.產(chǎn)品成套性
GXZ諧振試驗裝置成套設(shè)備應(yīng)包括：
1. XZB諧振試驗變壓器
2. CXZ諧振試驗裝置控制臺
3. TDCD電動式接觸調(diào)壓器
4. 激磁變：利用諧振變壓器的高壓繞組作為可調(diào)電感，即組合成串聯(lián)諧振裝置。
5. 外附單相橋式全波整流硅堆
6. 阻容分壓器
7. 過壓保護放電球隙
8. 數(shù)字式微安表，組別變比測量儀
1-4項為諧振試驗裝置必配設(shè)備，5-8項為選配設(shè)備。有了這套設(shè)備，客戶在使用試驗時非常方便，既可使用并聯(lián)諧振方式，也可選用串聯(lián)諧振方式。再將諧振變氣隙調(diào)至零位，外附全橋硅堆即可作直流耐壓試驗。還可采用正接法，作發(fā)電機定子通水工況下進行定子端部表面電位測試，及時準確發(fā)現(xiàn)隱患，極為方便。一套設(shè)備具有多種功能。
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