发电机增容改造电气试验技术

摘要：主要介绍了增容改造中定子铁芯、定子线圈、转子线圈在改造及安装过程中进行的一系列高压电气试验，旨在对同类型电厂进行类似增容改造有所借鉴。

关键词： 优化设计试验技术

中图分类号： TB857+.3 文献标识码：A文章编号：

1 概述

丹江口水力发电厂建成于上个世纪60年代，装机容量为6×176500 KVA，南水北调中线水源工程大坝加高后，机组运行水头提高近10米，对机组安全运行造成很大的影响，为削除不利影响，保证机组安全稳定运行，同时也解决旧机组固有的缺陷和长期运行存在的问题,达到充分利用水能资源、增加发电效益的目的，丹江电厂从2005年开始陆续对这六台机组进行增容改造，改造后的装机容量为6×205882.4 KVA，目前运行情况良好。本文主要介绍了增容改造中定子铁芯、定子线圈、转子线圈在改造及安装过程中进行的一系列高压电气试验，旨在对同类型电厂进行类似增容改造有所借鉴。

2 发电机改造安装中的高压电气试验

2.1 定子铁芯损耗试验

定子铁芯通过分段冷压整体热压叠装结束后，进行铁芯的铁损及温升试验，以检验定子铁芯叠压质量。在铁芯试验前、后应检查穿心螺杆对地绝缘，绝缘值应符合制造厂要求。

试验采用常用的圆周向励磁方式，通过在发电机铁芯及机座的圆周上绕励磁线圈，外施工频交流电压，在铁芯轭部产生1特斯拉（10000高斯）的磁密，使铁芯损耗发热，通过测量励磁绕组输入功率和铁芯表面各部分温度，计算出铁芯损耗、温升及最大温差，检查铁芯内部有无短路发热、松动等故障，整个试验持续90分钟。

试验采用3根90mm2铜多股细芯线并联作为励磁绕组，励磁绕组选用12匝，在铁芯整个园周上按相隔120°分三处缠绕，各绕4匝，测量绕组分别绕在与励磁绕组成0°、20°、40°、60°的位置上，共绕4组，每组2匝。试验电源由另一台发电机用两相绕组作为励磁电源，保证负序电流不超过额定电流的9％。试验前，在铁芯通风沟内沿圆周15个部位的上、中、下各放一支酒精温度计。试验每隔15分钟读取一次各试验仪表及各温度计值。在60分钟后开始用红外线热像仪扫描铁芯表面的最高和最低温度的齿温位置，最后在90分钟时用点温计测出最高、最低齿温。

试验接线原理如图1：

图1 定子铁芯损耗试验接线原理图

2.2 定子部分的电气试验

定子安装进行的电气试验项目及试验顺序如下，

端箍试验主要进行绝缘电阻和工频交流耐压。测试时在的金属部位加电压，绝缘部位用细铜罗网包扎接地，整个端箍用绝缘良好的支架支撑。绝缘电阻采用用2500V兆欧表，绝缘电阻应满足额定电压1MΩ/kV的规定；现场工频交流耐压试验电压Us=80%×1.5Ue ，时间1min，应无击穿或放电现象。

定子线棒下线前按GB/T 8564-2003《水轮发电机组安装技术规范》规定，对单根线棒进行抽查试验，抽试率大于每箱线棒总数的5%。试验项目为绝缘电阻测试、单根线棒起晕电压测量和单根线棒工频交流耐压。测试方法同端箍，绝缘电阻测试采用2500兆欧表，结果不应低于5000MΩ；起晕电压可在交流耐压前读数，数值不应低于1.5UN；我厂线圈采用的是条式，因此试验电压为2.75Ue+2500，持续1 min，应无无异常放电击穿现象。

下层线棒嵌完以后，为了检查线棒是否有损伤，端部是否被130半导体漆污染，线棒与铁芯槽壁间隙等，需按顺序进行绝缘电阻及吸收比测试、表面电位测量及工频交流耐压试验。

测量时被试线棒与非被试线棒间的部位要采取绝缘措施，非被试线棒要接地。绝缘电阻用2500V兆欧表测量，同时读取吸收比，绝缘电阻不低于额定电压1MΩ/kV。吸收比≥1.6。表面电位可在交流耐压前读数，加压15750/√3相电压，用数字或指针式万用表测量每个线棒的上、中、下三点表面电位，电压不应大于10V，且电压值分布均匀。工频交流耐压试验可根据每次试验时线棒的根数折算出大致电容量，计算出高压电流，从而整定高压过流保护。过压保护、球隙保护分别按1.1Us、1.15 Us整定，其耐压值Us=2.5Ue+2000，持续1分钟应无放电及击穿现象。

以上试验通过后方可进行上层线棒嵌装，嵌装完后同样进行以上试验，其中工频交流耐压试验电压为：2.5Ue+1000，可与下层线棒一起加压。

打完槽楔后，接头焊接前的试验项目包括绝缘电阻及吸收比测试、直流泄漏及耐压试验、工频交流耐压试验。绝缘电阻及吸收比测试及交流耐压方法方法同上个试验，但是工频交流耐压应分相试验，试验电压为2.0Ue+3000=34.5kV。直流耐压的试验电压为3 Ue kV，加压时按每级0.5倍的试验电压升高，每阶段停留1 min，读取15S和60S的泄漏电流，泄漏电流不应该随时间延长而增大，在试验电压下各相差别不应大于最小值的50%。

定子绕组全部连接完毕后，即汇流母线、跨接线、主引出线中性点引出线全部焊接完毕，全面清扫整个绕组及机座，在整个绕组表面喷183抗弧红瓷漆，进行定子绕组整体试验。试验项目及顺序为定子绕组三相直流电阻测量、绝缘电阻及吸收比测试、直流泄漏及工频交流耐压试验、工频交流耐压试验。后三项试验同上一个安装步骤，三相直流电阻相互间的差别不应大于最小值的2%。

2.3 转子部分的电气试验

转子磁极在挂装前应按顺序进行绝缘电阻测量、测量单个磁极的直流电阻、单个磁极交流阻抗和工频交流耐压试验。挂装连接后应进行整体交流阻抗测量、工频交流耐压试验、直流电阻测试。

转子绕组的绝缘电阻用1000V或500V兆欧表测量，其绝缘电阻值不低于5mΩ；单个磁极的直流电阻相互比较其差别一般不超过2%，测量时通入电流不超过额定电流的20%；单个磁极的交流阻抗与工频交流耐压试验接线方法相同，在电压未升至耐压值前测量其交流阻抗值，各个磁极的交流阻抗值不应有明显差别。工频交流耐压试验电压为10 Ue+1500，持续1分钟应无放电及击穿现象。

磁极挂装后的工频交流耐压试验应分阶段进行：键打紧后的试验电压为10 Ue+1000，全部连接完毕后的试验电压为10 Ue。转子绕组的直流电阻值与出厂值比较，不应超过2%。

3结束语：

丹江电厂发电机改造后的定子槽数不变，仍为原来的594槽，接线方式为双层集中波绕组，通过提高绝缘材料质量和改善绝缘工艺使绝缘厚度减少，定子铁芯采用新型压紧结构与工艺技术，定子端箍、压指及通风槽钢均采用非磁性材料等新技术、新材料、新工艺，从而在保证定子内径基本不变的条件下，加大绕组导流截面积，增加绕组载流能力。转子部分仍保留原磁极铁芯，磁极绕组由原来的21匝增加至23.5匝， 绕组线规形式由原来的七边形改为翼形，这样绕组截面积和散热面积都相应增大，转子的载流量相应提高，温升也得到有效降低。

投运后表明，定子线棒的最高温度仅为70℃，转子绕组温升比原来的七边形铜排降低15度左右，机组出力增加16.7%，效率得到大幅提高。

参考文献：

[1]、中华人民共各国国家标准GB/T 8564-2003 《水轮发电机组安装技术规范》

[2]、湖北省电力试验研究院《丹江电厂发电机改造增容试验报告》