發電機試驗是預防性試驗，是電力設備運行與維護的一個重要環節，是保證電力系統安全運行的有效手段之一。電力設備絕緣預防性試驗時值對已經投入運行的設備按照規定的試驗條件、試驗項目和試驗周期所進行的檢查、試驗或監測。它是判斷設備能否繼續投入運行，預防發生事故或設備損壞以及安全運行的重要措施。
基本介紹
- 中文名：發電機試驗
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發電機定子、轉子繞組絕緣電阻、吸收比試驗
測量絕緣電阻是預防性試驗內容之一，是一項最簡單又最方便的試驗方法，通常使用兆歐表（俗稱搖表）來進行測量，根據測得的試品在1分鐘內的絕緣墊的大小，可以檢測出絕緣是否存在缺陷，受潮等現象。
發電機定子、轉子繞組絕緣電阻的測量
- 首先要將發電機脫離電源，並對發電機繞組進行充分放電，時間不少於15min。
- 根據發電機額定電壓正確選擇兆歐表電壓等級，高壓發電機一般選擇2500v兆歐表；低壓發電機一般選取500~1000v兆歐表。轉子一般選用500v兆歐表。（具體視情況而定，請參照更詳細的資料。）
- 對於長期放置的兆歐表，在測量前，應判斷其完好性。方法：開路試驗，要求表頭指示應為“∞”；短路試驗，要求輕搖兆歐表手柄，表頭指示應為“0”，則該兆歐表為完好。
- 測量定子繞組相同、相對地間絕緣電阻時的接線如圖所示，測量引線應具有足夠的絕緣水平，繞組B、Y兩端套用導線將絕緣表面加以禁止，從而消除邊緣泄露對測量值的影響。
測量時地線和發電機外殼應接觸良好（除非你想作死觸電）啟動兆歐表，待表頭指示到“∞”時，再將火線和被測繞組相接處，同時記錄時間，讀取15s和60s的絕緣值。在整個連續測量的過程中，兆歐表應該保持平穩的額定轉速，每分鐘120轉左右。轉速太快會使得測量值偏低。
測量完畢後，在兆歐表仍保持額定轉速下斷開火線，以防止對兆歐表反充電損毀兆歐表。
發電機定子、轉子繞組吸收比的測量
吸收比就是絕緣電阻在60秒的阻值和15秒的阻值之比。發電機電子繞組絕緣受潮、油污的侵入，不僅會使絕緣下降，而且會使吸收比的特性的衰減時間縮短，即R60"/R15"的比值減小。由於吸收比對絕緣受潮的反應特別靈敏，所以一般以它作為判斷絕緣是否乾燥的主要指標之一。對於大型發電機要求採用極化指數，即10min和1min的絕緣電阻之比。根據規程規定：發電機容量200MW及以上採用極化指數。
測量結果的分析判斷
發電機定子繞組的絕緣電阻受贓污、潮濕、溫度等的影響很大，所以現行有關規程不作硬性規定，而只能與歷次測量結果進行比較，來判斷定子繞組的絕緣好壞。由於絕緣電阻受溫度的影響很大，溫度每升高10℃，絕緣電阻將下降一半，因此為了便於比較，一般將不同溫度下的絕緣電阻折算到75℃時的絕緣電阻。
公式：R75=Rt/{2^[(75-t)/10]}
其中Rt為t℃所測得的絕緣電阻；t為測量時的繞組電阻。
判斷定子是否合格：
- 絕緣電阻每千伏不小於1MΩ。
- 在相同溫度、相同電壓等級兆歐表、相同耐壓時間條件下，將本次測得的絕緣電阻與上一次絕緣電阻進行比較，不得低於上次的1/3.
- 對於採用瀝青浸膠以雲母絕緣的發電機，吸收比要求不小於1.3或極化指數不小於1.5；對於採用環氧粉雲母絕緣的發電機，吸收比應不小於1.6或極化指數不小於2.0。
若不滿足要求的，則說明發電機繞組已經受潮，應該進行烘乾。
判斷轉子是否合格：
發電機轉子繞組絕緣電阻只要不低於0.5MΩ，就可以認為是合格的。
絕緣電阻測量的注意事項
偷懶不寫了。。。
發電機定子繞組泄露電流和直流耐壓試驗
半波整流電路
- 微安表接在高壓側
此電路有以下幾部分組成：
（1）交流高壓電源
這部分包括升壓變（TT）和自耦調壓器（TR）。升壓變壓器用來供給整流前的交流高壓，其電壓值的大小必須滿足試驗的需求。由於試驗所需要的電流很小，所以容量可以不予考慮。自耦調壓器是用來調節電壓的。其容量滿足升壓變壓器的勵磁容量的要求即可。
（2）整流裝置
整流裝置包括高壓整流矽堆（V）和穩壓電容器（C）。高壓矽堆是有多個矽二極體串聯而成的，並用環氧樹脂澆注成棒形，環氧樹脂起絕緣和固定作用。由於具有體積小、重量輕、機械強度高，使用簡便，無輻射等優點，而被廣泛的套用於高壓直流設備中。
穩壓電容也叫濾波器，其作用是減小輸出整流電壓的脈動。濾波電容越大，加於被試設備上的電壓愈平穩，且電壓的數值越接近於交流電壓的峰值，電容值一般取0.01~0.1uF。對於電容量較大的被試品，如發動機、電纜等可以不加穩壓電容。
（3）保護電阻
保護電阻的作用是限制被試設備擊穿時的短路電流，以保護高壓變壓器，矽堆和微安表，故而有時候也叫做限流電阻。其值可以按下式計算：
R=（0.001~0.01）Ud/Id（Ω）
Ud——直流試驗電壓值（V）；Id——被試品中流過的電流（A）。
當Id較大時，為減小R的發熱，可選取式中較小 係數。R的絕緣管長度應能耐受幅值為Ud的衝擊電壓，並留有適當裕度。（具體參見參數表。）在實際測試中，保護電阻常採用水電阻，水電阻管內徑一般不小於12mm，阻值一般按10Ω/V取。
（4）微安表
微安表的作用是測量泄露電流，它的量程可根據被試設備的種類、絕緣情況等選擇，誤差應小於2.5%。由於微安表是精密、貴重的儀器，因此在使用的時候必須十分愛護，一般都設有專門的保護裝置。
①電容器：能夠濾掉泄露電力中的交流分量和通過微安表的交流電流，從而較小微安表的擺動，便於準確讀數，其數值可取0.5~20uF。
②放電管：當迴路中出現危及微安表的穩態電流時，它能迅速放電，使微安表短路，以保護微安表，放電管放電電壓一般為50~100V。
③增壓電阻：由於放電管的放電電壓一般較高，即使微安表中已經流過較大的電流，其兩端的壓降仍不足以使放電管放電，故須串入適當的電阻，以增加放電管兩端的壓降。R的最小數值可以按下式確定：
R=（U/I）*10^6（Ω）
U——放電管的實際放電電壓（V）；I——微安表的額定電流（uA）。
④電感：用來防止突然短路時放電管來不及動作，由於短路產生的衝擊電流會損壞微安表。他的動作原理是當上述衝擊電流襲來時，L相當於開路，使衝擊電流不會留到微安表中，而這時電容器對衝擊電流相當於短路，所以衝擊電流就從電容支路通過。由於電容器可對衝擊電流起到防護作用，所以有時可不用L。如果使用L時，其電感量可取10mH左右，可用小變壓器或電能表的電壓線圈代替。
⑤短路道閘S：它在一般情況下將微安表短路，只有在讀數時才將其打開，讀完數後要迅速合上。 - 微安表接在低壓側
這種接線特點是讀數安全、切換量程方便的優點。
當被試品的接地端與地分開時，宜採用圖（a）接線。如不能分開，則採用圖（b）接線，由於這種接線的高壓引線對地的雜散電流I將流經微安表，從而使測量結果偏大，其誤差隨周圍環境、氣候和試驗變壓器的絕緣狀況而異。所以，一般情況下，儘可能採用圖（a）的接線。
倍壓整流電路
在簡單的半波整流電路中，直流輸出電壓至多只能接近試驗變壓器搞壓側的幅值，實際上，由於負載電流流過迴路電阻，包括整流矽堆的正向電阻，輸出電壓總要比幅值低一些。當要求產生較高的直流電壓，又希望實驗裝置體積小、重量輕時，常常使用倍壓整流電路。
- 兩倍壓整流電路
當電源電壓在正半周時，矽堆V1導通，使下方的電容器充電到電源電壓幅值，此時，加在被試設備上的電壓為兩倍電源電壓的幅值。這種電路適用於一級接地的被試設備。 - 三倍壓整流電路
它的工作原理和兩倍壓整流電路相同，加在被試設備上的電壓為電源電壓三倍的幅值。 - 多級串接直流電源
由於三倍壓整流電路存在一定的缺陷，如輸出電壓不夠高、輸出功率較小、帶電容性試品的能力差、可持續運行的時間短，對需要較高的直流電壓，而被壓線路不能滿足要求時，可採用多級串聯線路，此時加在被試設備上的電壓可達電源電壓六倍的幅值。 - 中頻串接直流發生器
由於串接整流接線太多，因而現場一般採用成套的中頻電源整流發生器。它採用脈衝寬度調製方式調節直流高壓，是較新的直流電壓調節方式。其優點：①節能；②電壓調節線性度好、調節方便、穩定；③輸出直流電壓波紋小，可選用較小數值的電感、電容進行濾波，濾波迴路時間常數減小。
直流試驗電壓的確定
直流電壓試驗電壓由下表確定。
項目 | 被試電壓 | 說明 | |
全部更換定子繞組並修好後 | 3倍額定電壓 | 試驗電壓每級0.5倍額定電壓分階段升高，每階 段停留1min，並讀取泄露電流值，進行分析。 | |
局部更換定子繞組並修好後 | 2.5倍額定電壓 | ||
大 修 前 | 運行20年及以下 | 2.5倍額定電壓 | |
運行20以上與架空線路連線 | 2.5倍額定電壓 | ||
運行20以上不與架空線路連線 | 2.0~2.5倍額定電壓 | ||
小修或大修後 | 2.0倍額定電壓 | ||
交接時 | 3倍額定電壓 | ||
試驗結果的分析與判斷
- 非線性係數
直流耐壓試驗時，每分段電壓取0.5Un為宜，整個試驗電壓分段最好不小於五段，每段停留1分鐘讀取泄露電流，每段升壓速度應相等，並繪製出泄露電流和電壓的關係曲線。
即Ix=f（Ut）；Ix——泄露電流（μA）；Ut——試驗電壓（V）。
如果實在試驗電壓下，泄漏電流與電壓的關係曲線是一近似直線，說明絕緣沒有嚴重缺陷，如果是曲線，而且形狀陡峭，則說明絕緣有缺陷。
使用過程中，如果泄露電流過大超過下表的數值時，必須終止試驗，查明原因，並計算非線性係數Ku
試驗分段電壓倍數（Ut/Un） | 0.5 | 1.0 | 1.5 | 2.0 | 2.5 | 3.0 |
最大允許泄露電流（μA） | 250 | 500 | 1000 | 2000 | 3000 | 3500 |
Kul=（IxmaxUmin）/（IxminUmax）
Ixmax——最高試驗電壓的泄露電流（μA）；
Ixmin——最低試驗電壓時（0.5Un）的泄露電流（μA）；
Umax——最高試驗電壓（V）；
Umin——最低試驗電壓（0.5Un，V）。
對於正常的絕緣，係數Kul不超過2~3，受潮或髒污的絕緣，Kul則大於3~4,。但有時絕緣嚴重受潮或髒污，Kul反而小於2~3，這是應對照絕緣電阻值來判斷。
- 泄露電流與溫度的關係
進行分析比較時，要確保測量數值準確，特別注意表面泄露的禁止和溫度的測量、換算。
溫度換算公式為
Ix75=Ixt*1.6^[(75-t)/10]
式中t——試驗時被試繞組絕緣溫度（℃）；
Ixt——當t℃時測得的泄露電流（μA）；
Ix75——換算到75℃時的泄露電流（μA）。
用這種方法所得數值和實測值差值較大，最好在絕緣正常、清潔、乾燥的條件下，求出每台發電機絕緣泄露電流的溫度係數（最好在20~70℃範圍內取多點），畫出Ix=f(t)關係曲線，用下式求出n值。
n=ln(Ixt2/Ixt1)/(t2-t1)
泄露電流的溫度係數n值是根據每台發電機的具體情況求出的，用來在不同溫度下換算泄露電流是比較合理的，即Ixt2=Ixt1*e^[n*(t2-t1)]
故障特徵 | 常見故障原因 |
在規定電壓下各相泄露電流均超過歷年的數據的一倍以上，但不隨時間延長而增大 | 出現套管髒污、受潮；繞組前端髒污、受潮。含有水的潤滑油。 |
泄露電流三相不平衡係數超過規定，且一相泄露電流隨時間延長而增大 | 該相出現套管或繞組端部（包括綁環）有高阻性缺陷 |
測量某一相泄露電流時，電壓升高到某值後，電流表劇烈擺動 | 多半在該相繞組端部、槽口靠近接地處絕緣或出線套管有裂紋 |
一相泄露電流無充電現象或充電現象不明顯，且泄露電流數值較好 | 絕緣受潮、嚴重髒污或有明顯貫穿性缺陷 |
充電現象還屬正常，但各相泄露電流差別較大 | 可能是出線套管髒污或引出線和焊接處絕緣受潮等缺陷 |
電壓較低時泄露線路是平衡的，當電壓升到某一數值時，一相或兩相泄露電流突然劇增，最大電流與最小電流的差別超過30% | 有貫穿性缺陷，端部絕緣有斷裂；端部表面髒污出現沿面放電；端部或槽口防暈層斷裂處氣隙放電，絕緣中氣隙放電 |
常溫下三相泄露電流基本平衡，溫度升高后不平衡係數增大 | 有隱形缺陷 |
絕緣乾燥時，泄露電流不平衡係數小，受潮後不平衡係數大大增大 | 繞組端部離地部分較遠處有缺陷 |
- 與規定值比較
泄露電流的規定值就是其運行的標準，對於一定的設備，具有一定的規定標準。 - 比較法
與絕緣電阻判斷方法類似，在分析泄露電流結果時，還常用不對稱係數（三相之中最大值和最小值的比）進行分析，一般說不對稱係數不大於2。 - 泄露電流不成比例上升
對同一相，相鄰階段電壓下，泄露電流隨電壓不成比例上升超過20%，表面絕緣受潮或髒污。 - 各相泄露電流相差過大
各相泄露電流產國30%，充電現象正常，說明受潮。
泄露電流測量的注意事項
因為偷懶所以不寫了(<ゝω·)Kira☆~ 以後補上
發電機定子轉子繞組直流電阻試驗
電流、電壓表法
這種方法的測量電流不得超過定子額定電流的20%，測量用表計應不低於0.5級。
由於電流表的內阻比定子繞組的電阻大的多，因此，電壓表的分流可以忽略不計，則被測的定子電阻的繞組為Rx=U/I，其中Rx——被測繞組Q的直流電阻（Ω）；U——直流試驗電壓（V）；I——流過被測繞組的電流（A）。
這種方法雖然簡單，但是由於準確度不高，靈敏度低，現已經極少使用。
電橋法
測量方法：
①安裝好雙臂電橋電源，可採用電橋內部電源或採用外部直流電源。
②將電晶體檢流計工作電源開關扳到通位置，等穩定後（約5分鐘），調節檢流計指針在零位。
③靈敏度旋鈕應放在最低位置。
④將被測定子繞組分別接到電橋相應的C1、P1、C2、P2的接線柱上。
⑤估計被測電阻大小，選擇適當的倍率。按下表進行選擇：
倍率 | 被測電阻範圍（Ω） |
X100 | 1.1~11 |
X10 | 0.11~1.1 |
X1 | 0.011~0.11 |
X0.1 | 0.0011~0.011 |
X0.01 | 0.00011~0.0011 |
注意事項：
①等電流穩定之後（約5分鐘）再合檢流計開關；測量完後先斷檢流計開關，再斷開電源。
②雙臂電橋的準確度不應低於0.5級。
③電橋與測試線、測試線與被測繞組等連線應緊密、可靠和準確。
④在冷卻態下測量，繞組表面溫度與周圍溫度之差不應大於±3%℃。
⑤將測量的電阻值換算為75℃值，便於比較。
換算公式
Rx=Ra*(T+75)/(T+ta)
式中Rx換算至75℃時的電阻（Ω）；Ra溫度為ta時所測的電阻（Ω）；T溫度換算係數，銅線為235，鋁線為225，ta實際測量時繞組的溫度。
無論採用哪一種方法測量，都需要準確測量當時繞組的溫度，溫度相差1℃的誤差帶來直流電阻約0.4%的誤差，容易造成誤判斷。所以測直流電阻時，繞組應處於冷態。
測量結果的分析
定子繞組
轉子繞組
