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水電站發(fā)電機(jī)主要額定參數(shù)為：有功功率P=32 MW,功率因數(shù)cosφ=0.95，額定電壓Ue=10.5 kV。為目前國(guó)內(nèi)容量較大的貫流式機(jī)組。 
1　發(fā)電機(jī)定子的電氣試驗(yàn) 
　　水電站發(fā)電機(jī)定子是現(xiàn)場(chǎng)組裝的，基座分三瓣運(yùn)到工地，組合找圓后，現(xiàn)場(chǎng)焊定位筋，疊硅鋼片，然后進(jìn)行下線工作。1號(hào)～3號(hào)機(jī)定子材料全由日本富士公司供貨，4號(hào)～6號(hào)機(jī)除基座、硅鋼片、定位筋等是富春江水電設(shè)備總廠按富士圖紙生產(chǎn)、供貨外，其余線棒、下線用絕緣材料等均系富士供貨，現(xiàn)場(chǎng)組裝工藝和電氣試驗(yàn)也按富士公司要求進(jìn)行。 
　　發(fā)電機(jī)定子電氣試驗(yàn)主要是定子線棒的絕緣強(qiáng)度試驗(yàn)。它分為線棒下線前的試驗(yàn)，下層線棒下線完成后的試驗(yàn)，上層線棒下線完打完槽楔試驗(yàn)，線棒接頭和匯流排焊接完畢，轉(zhuǎn)子吊入前的試驗(yàn)及轉(zhuǎn)子吊入后試運(yùn)行前的試驗(yàn)。另外，因定子鐵芯是現(xiàn)場(chǎng)疊片，故要作鐵芯溫升及振動(dòng)試驗(yàn)。下面分別就百龍灘水電站定子的各項(xiàng)試驗(yàn)加以介紹，并與我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比。 
　　(1)線棒下線前試驗(yàn)：富士規(guī)定用1 000 V兆歐表測(cè)絕緣、大于100兆歐合格。 
　　我國(guó)生產(chǎn)的線棒，按GB-8564-88規(guī)定(以下同)，下線前線棒一般按2.75 Ue+2.5 kV的交流電壓進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，也可不作此試驗(yàn)。 
　　(2)下層線棒下完線后試驗(yàn)：按IEC34-1標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，直流耐壓(2U+3 000)×1.6=38.4 kV、1min。 
　　按國(guó)標(biāo)下層線棒下線完后，按2.5 Ue+2 kV的交流電壓進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。 
　　(3)上層線棒嵌裝完畢，打完槽楔后(接頭焊接前)按IEC34-1標(biāo)準(zhǔn)，直流38.4 kV耐壓，時(shí)間1 min。 
　　按國(guó)標(biāo)則為2.5 Ue+1 kV，交流耐壓。 
　　(4)匯流排等全部安裝完畢，轉(zhuǎn)子吊入前：仍按IEC34-1標(biāo)準(zhǔn)，直流38.4 kV耐壓時(shí)間1 min。但耐壓是分相進(jìn)行。耐壓同時(shí)測(cè)量泄漏電流，三相泄漏電流差值沒(méi)有提出要求。 
　　按國(guó)標(biāo)規(guī)定，對(duì)容量大于10 000 kVA，額定電壓為6 kV～18 kV的機(jī)組，應(yīng)分相作2 Ue+3.0 kV的交流耐壓試驗(yàn)。另外對(duì)容量大于10 000 kVA，額定電壓大于或等于6 kV的機(jī)組還應(yīng)分相進(jìn)行3 Ue kV的直流耐壓，并測(cè)量泄漏電流。耐壓按0.5倍額定電壓分階段進(jìn)行，每階段停留1 min，并讀取泄漏電流值。要求泄漏電流不隨時(shí)間延長(zhǎng)而增大，且在規(guī)定的試驗(yàn)電壓下，三相泄漏電流差值不大于最小值的50%。若不滿足上述要求，應(yīng)盡量查明原因，加以處理，但并非不能投入進(jìn)行。 
　　(5)機(jī)組投運(yùn)前，(轉(zhuǎn)子吊入后)按日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)作1.25 U=13.125 kV的交流耐壓試驗(yàn)并測(cè)量電容電流。如百龍灘4號(hào)機(jī)加壓13.4 kV、時(shí)間1 min，電容電流為6.1 A。(試驗(yàn)時(shí)拆掉端部及中性點(diǎn)接地線，三相和中性點(diǎn)電纜一起加壓，轉(zhuǎn)子繞組等接地。) 
　　按國(guó)標(biāo)，必要時(shí)可用2 Ue～2.5 Ue直流電壓作檢查性試驗(yàn)。 
　　百龍灘6臺(tái)機(jī)定子線棒，下線完畢做直流耐壓時(shí)，曾擊穿了3根線棒，更換后再試通過(guò)。 
　　百龍灘電站1號(hào)～3號(hào)機(jī)分別在1996年2月23日、5月20日、9月4日投運(yùn)，最長(zhǎng)的至今已運(yùn)行3年多，線棒絕緣良好。 
　　從百龍灘定子繞組在安裝投運(yùn)前的電氣試驗(yàn)來(lái)看，與我國(guó)國(guó)標(biāo)規(guī)定是有所不同的。百龍灘機(jī)組繞組電氣試驗(yàn)，根據(jù)富士公司規(guī)定，是采用IEC標(biāo)準(zhǔn)，轉(zhuǎn)子吊入前定子繞組3次試驗(yàn)是用高過(guò)國(guó)標(biāo)的直流電壓，對(duì)絕緣進(jìn)行耐電試驗(yàn)，而在轉(zhuǎn)子吊入后，機(jī)組投運(yùn)前按日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)用低于國(guó)標(biāo)規(guī)定的交流電壓進(jìn)行耐電試驗(yàn)。而國(guó)標(biāo)規(guī)定，轉(zhuǎn)子吊入前，定子繞組3次試驗(yàn)均是用較高的交流電壓進(jìn)行，轉(zhuǎn)子吊入后，機(jī)組投運(yùn)前是可以用較高的直流電壓來(lái)對(duì)繞組作檢查性試驗(yàn)。 
　　我們知道，高壓直流耐壓及泄漏試驗(yàn)，既考驗(yàn)了機(jī)組繞組的耐電強(qiáng)度，又可檢查繞組絕緣存在的各種缺陷，是一種可靠而安全的試驗(yàn)方法。工頻交流耐壓，由于電壓頻率、波形和被試品絕緣內(nèi)部的電壓分布與運(yùn)行工況一致，因此能有效發(fā)現(xiàn)絕緣缺陷，但該試驗(yàn)會(huì)擴(kuò)大固體有機(jī)絕緣存在的弱點(diǎn)，使絕緣強(qiáng)度逐漸衰減，造成絕緣內(nèi)部劣化的積累效應(yīng)。試驗(yàn)電壓越高，發(fā)現(xiàn)絕緣缺陷的可能性越高，但被試品被擊穿的可能性越大，積累效應(yīng)也越嚴(yán)重。這對(duì)機(jī)組的絕緣是很不利的。 
　　另外，直流耐壓比起交流耐壓試驗(yàn)、設(shè)備容易配置，試驗(yàn)也簡(jiǎn)單易行。而大容量電機(jī)的交流耐壓，試驗(yàn)設(shè)備龐大，試驗(yàn)也較難掌握。 
　　根據(jù)上述情況，我們認(rèn)為轉(zhuǎn)子吊入前直流耐壓試驗(yàn)電壓用高一些，轉(zhuǎn)子吊入后交流耐壓試驗(yàn)電壓用低一些，對(duì)有效檢查發(fā)電機(jī)繞組絕緣缺陷，避免絕緣內(nèi)部的積累效應(yīng)似乎是更好一些，百龍灘電站機(jī)組按IEC標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)，就符合這種情況，我國(guó)機(jī)組制造水平目前已大大提高，F級(jí)絕緣應(yīng)用已較為廣泛，線棒絕緣的熱模壓成型技術(shù)已成熟，定子線棒絕緣制造已達(dá)到一個(gè)新的水平，質(zhì)量可靠。在此基礎(chǔ)上，按上述標(biāo)準(zhǔn)即發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子吊入前用較高的直流耐電試驗(yàn)，吊入后用較低的工額交流耐壓試驗(yàn)，已具有可能。但按日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的交流耐壓試驗(yàn)電壓是偏低一些，應(yīng)提高到等于或大于機(jī)組的過(guò)電壓保護(hù)定值似乎合理一些。 
　　(6)發(fā)電機(jī)定子的鐵芯試驗(yàn)(振動(dòng)試驗(yàn))。定子鐵芯試驗(yàn)是富士的說(shuō)法，它的主要內(nèi)容是維持120 min的鐵芯振動(dòng)試驗(yàn)和60 min的溫升試驗(yàn)。試驗(yàn)方法和我國(guó)所用的一樣，外加50 Hz交流勵(lì)磁電壓，使鐵芯中磁通密度達(dá)約1 T，首先維持120 min，進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)。同時(shí)用溫度計(jì)監(jiān)測(cè)24點(diǎn)鐵芯溫度，要求鐵芯振動(dòng)均勻，其振幅(半波)****點(diǎn)不超過(guò)100 μm。試驗(yàn)完畢，拉掉電源，待鐵芯溫度降到常溫后再檢查鐵芯緊度，擰緊壓緊螺母到規(guī)定的力矩值(鐵芯原已壓緊、振動(dòng)試驗(yàn)后鐵芯更密實(shí)，故要再行擰緊壓緊螺母。) 
　　螺母壓緊并與螺桿點(diǎn)焊好后，即可進(jìn)行60 min的溫升試驗(yàn)，試驗(yàn)中定時(shí)測(cè)量勵(lì)磁線圈電流電壓和功率損耗，測(cè)量線圈電壓及24點(diǎn)溫度，并計(jì)算溫升，要求平均值在10 ℃以內(nèi)，****值不超過(guò)15 ℃，局部過(guò)熱不超過(guò)平均值的15 ℃。 
　　我國(guó)國(guó)標(biāo)稱此項(xiàng)試驗(yàn)為定子鐵損試驗(yàn)，試驗(yàn)方法與上述相同，試驗(yàn)為一次，持續(xù)時(shí)間為90 min，要求除檢查鐵芯壓緊螺栓和溫升、溫差外，還要計(jì)算單位重量的鐵芯損耗。折合到1 T，鐵芯最高溫升不超過(guò)25 ℃，相互間****溫差不超過(guò)15 ℃。單位鐵損應(yīng)符合制造廠規(guī)定。一般不超過(guò)1.5 W/kg。 
　　經(jīng)計(jì)算，富士公司供貨的鐵芯單位鐵損均大于1.5 W/kg，富春江供貨的鐵芯單位鐵損還要大些，****達(dá)2.15 W/kg，運(yùn)行中鐵芯溫度最高的近70 ℃，但由于絕緣質(zhì)量高，溫度高一點(diǎn)也不影響機(jī)組正常運(yùn)行。 
2　發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電氣試驗(yàn) 
2.1　轉(zhuǎn)子的電氣試驗(yàn) 
　　百龍灘發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子采用無(wú)軸懸臂結(jié)構(gòu)，也是現(xiàn)場(chǎng)組裝。轉(zhuǎn)子中心體分兩半運(yùn)到工地，現(xiàn)場(chǎng)組裝后再疊硅鋼片。熱配鍵后進(jìn)行必要的處理再安裝磁極。所有的組裝工藝和試驗(yàn)方法都按富士公司的要求進(jìn)行。 
　　發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的電氣試驗(yàn)包括轉(zhuǎn)子繞組的絕緣強(qiáng)度試驗(yàn)和磁軛與轉(zhuǎn)子中心體熱配健時(shí)的加熱。磁極在安裝之前先用500 V的兆歐表測(cè)絕緣，大于100 MΩ為合格，如不合格需進(jìn)行干燥處理直至合格后再進(jìn)行安裝。磁極組裝完畢后測(cè)量整個(gè)繞組的直流電阻和交流阻抗，測(cè)交流阻抗時(shí)要求各個(gè)磁極上的電壓降要基本相等。轉(zhuǎn)子的絕緣強(qiáng)度試驗(yàn)采用交流3 500 V的交流耐壓試驗(yàn)，時(shí)間1 min。這與我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)相同，國(guó)標(biāo)規(guī)定機(jī)組額定勵(lì)磁電壓小于500 V時(shí)試驗(yàn)電壓為10 Ue，百龍灘機(jī)組額定勵(lì)磁電壓為350 V，故試驗(yàn)電壓用3 500 V。由于該試驗(yàn)電壓比較低，現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有合適的試驗(yàn)設(shè)備，為了滿足試驗(yàn)要求，將一些小容量試驗(yàn)設(shè)備靈活的配置在一起�，F(xiàn)場(chǎng)用試驗(yàn)變壓器參數(shù)為50 kV/250 V，高壓側(cè)額定電流0.1 A。而轉(zhuǎn)子在3 500 V交流耐壓時(shí)的電流約為100 mA，試驗(yàn)變的容量滿足要求。采用這臺(tái)試驗(yàn)變進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，則低壓側(cè)電壓的計(jì)算值為17.5 V，電流約為20 A。若直接用自耦調(diào)壓器來(lái)調(diào)壓，一是容量上不容易滿足，二是自耦調(diào)壓器的調(diào)節(jié)性能比較粗，對(duì)11.5 V這樣的電壓不好調(diào)節(jié)。因此在調(diào)壓器與試驗(yàn)變之間串聯(lián)了一臺(tái)220 V/24 V的行燈變。這樣折算到調(diào)壓器側(cè)電壓為160.4 V，電流為2.2 A，采用一臺(tái)5 A的自耦調(diào)壓器就滿足要求，調(diào)壓時(shí)也易于操作。經(jīng)過(guò)2號(hào)機(jī)到6號(hào)機(jī)的試驗(yàn)，證明是一種實(shí)用的方法。 
2.2　轉(zhuǎn)子磁軛與中心體熱配鍵的電加熱方法 
　　磁軛與中心體熱配鍵時(shí)的加熱方法有很多種，有的采取外掛加熱片烘烤的方法，有的采用專用加熱條插入鍵槽加熱的方法。百龍灘轉(zhuǎn)子熱配鍵時(shí)采用的加熱方法為感應(yīng)加熱法，在實(shí)踐中證明對(duì)于這種尺寸的轉(zhuǎn)子，是一種安全、可靠、易于操作的方法，因此在這里介紹。 
　　感應(yīng)加熱就是用電纜沿磁軛外圓均勻地纏繞在磁軛體上，通以交流電流，利用磁軛內(nèi)感應(yīng)的渦流損耗來(lái)加熱磁軛，。根據(jù)富士電機(jī)公司提供的資料，在220 V電壓下，磁軛體上纏繞13匝，通過(guò)的電流約為400 A。在實(shí)際操作中，我們采用3根70 mm2的銅芯橡皮電纜并聯(lián)纏繞，根據(jù)實(shí)測(cè)的電流增減纏繞匝數(shù)，控制電流在400 A，并使3根電纜通過(guò)的電流平衡。一般實(shí)際纏繞匝數(shù)為13～15匝。考慮到空氣的對(duì)流作用，磁軛下部纏繞得相對(duì)密集些。以4號(hào)機(jī)熱配鍵時(shí)的加熱為例，當(dāng)時(shí)室溫21 ℃，電壓215 V，電流400 A，纏繞匝數(shù)14匝。經(jīng)過(guò)6 h的加熱后，磁軛外圓上部70 ℃，下部60 ℃；內(nèi)圓上部60 ℃，下部50 ℃；中心體外圓上部40 ℃，下部30 ℃。同圓周各點(diǎn)溫升均勻，中心體與磁軛的溫差達(dá)到20 ℃，滿足熱配鍵的要求。 
3　結(jié)語(yǔ) 
　　百龍灘水電站發(fā)電機(jī)組的電氣試驗(yàn)，采用IEC34-1和日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，從試驗(yàn)及3年多運(yùn)行情況來(lái)看，應(yīng)該說(shuō)是成功的，有缺陷的線棒試驗(yàn)中被淘汰了，合格投運(yùn)的線棒至今運(yùn)行正常，該試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)(主要是發(fā)電機(jī)定子的試驗(yàn))與國(guó)標(biāo)相差較大，有些值得我們借鑒和思考： 
　　(1)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子吊入定子前的定子繞組3次直流耐壓試驗(yàn)，采用較高的直流電壓，既能有效的檢驗(yàn)出線棒絕緣的缺陷，又不造成絕緣內(nèi)部劣化的積累效應(yīng)，這是可取的。 
　　(2)機(jī)組投運(yùn)前，按日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行交流耐電試驗(yàn)，標(biāo)準(zhǔn)偏低，應(yīng)等于或大于發(fā)電機(jī)過(guò)壓保護(hù)整定標(biāo)準(zhǔn)為宜。雖然耐壓時(shí)間為1 min，比過(guò)壓保護(hù)動(dòng)作時(shí)間長(zhǎng)，而同樣絕緣水平，時(shí)間短，耐受過(guò)壓值更高一些，但從安全著眼，加大一些絕緣裕度還是必要的。 
　　(3)富士公司對(duì)定子鐵芯的損耗未提出要求，而只提出振動(dòng)和溫升標(biāo)準(zhǔn)，而振動(dòng)也未帶儀器來(lái)測(cè)量，只靠感覺(jué)來(lái)判斷，這是不準(zhǔn)確的。根據(jù)計(jì)算，富士公司供貨的鐵芯單位損耗，比國(guó)內(nèi)廠家標(biāo)準(zhǔn)還要大一些。 
　　(4)富士公司對(duì)轉(zhuǎn)子熱配鍵采用的感應(yīng)加熱方法，較為簡(jiǎn)單適用，值得借鑒。