工频交流耐压

1、用串联谐振法对 200MW发电机进行工频交流耐压试验一、前言工频交流耐压试验是判断大型发电机主绝缘水平的一个重要项目，由于交流耐压试验电压与发电机正常运行时电压的波形、频率一致，作用于绝缘内部的电压分布与击穿性能能够适用于发电机的工作状态。因此，对发电机的绝缘缺陷和判断发电机是否投入运行具有重要 意义。然而由于大型发电机交流耐压试验时，要求试验电压高、容量大，若使用常规的试验变压器加高压法需要较大容量试验设备和电源，往往现场难满足这些条件，因而进行设备如此繁重的试验常常需要耗费大量的人力、物力、时间。而串联谐振法具有常规试验无法比拟的优点，可以顺利的解决以上问题。二、串联谐振基本工作原理图（1

2、）所示为串联谐振装置的工作原理图，图中B1为调压器，B2为试验变压器，L为调谐电感，C为负荷电容，它包括被试品电容、高 压试验 回路电容及电容分压器电容。图（2）所示为其等值电路，图中 R为整高压试 验电路中损耗的等值电阻，L包括可调电抗器的电感及试 验变压器高压绕组漏 抗，U为B2空载时的输出电压。这是电源输出的 无功功率为感性无功功率与 容性无功功率的差值。串联谐振装置原理图及等值电路图Xl=Xc ,调节回路的调谐电感使之与负荷电容处于工频谐振状态，即 此时电源输出的无功功率为零。电源只供给有功功率P=U2/R此时负荷电容上承受的电压为Uc=UXX C =UJr2 ( xl xc) 2CR

3、谐振电路的品质因数=丄 / C _ L R R=1CR贝卩UC=QU即被试品上获得的电压为试验变压器输出电压的额定电压较低的试验变压器可以得到较高的输出电压加在负荷电容上的无功功率为：Ps=Uc|=QUI=QPQ倍，换言之利用可见，被试品上得到的容量为试验电源容量的Q倍，换言之，用小容量的试验变压器可以对大容量的试品进行交流耐压试验 通常丄1,贝卩UcU, PsP。oCR这就达到了用低电压，小容量电源完成大容量发电机工频交流耐压试验的目的。不仅如此，串联谐振法还具有以下两个明显优点：1、被试品击穿时，谐振终止，击穿点的故障电流由于高值L的限制作用大为减小，因而可以避免试验设备的烧损，击穿范围扩

4、大；2、电源波形中的谐波成分在试品两端大为减小，故试品两端波形较 好。三、举例说明串联谐振法的理论在许多文献中已有所阐述，在此我想用实例来说 明该方法的具体应用。1、有关试验参数的计算一台200MW汽轮发电机，定子为水内冷方式，主要技术参数如下：型号：QFQS额定容量：235MVA 额定电压：15.75KV额定频率：50HZ额定转数：3000转/分 功率因数：0.85根据试验报告，发电机交流耐压试验电压23.625KV，流过定子线圈 的电容电流为1.35A，由此可得发电机定子线圈单相对地电容I1 35c 二丄二 135=0.182 卩 FU 100 二 23625定子线圈对地电容所需功率PS=

5、UI=23.625 X 1.35=31.894KVA 我们所选择的谐振装置参数如下：a. 调压器输入电压： 380V输出电压： 450V额定电流： 30Ab. 中间变压器容量： 12KVA电压： 4KV电流： 3A/30Ac. 可调电抗器型号： SR 120/40额定电压： 40KV额定电流： 3A2、 试验条件 发电机工频交流耐压应在发电机大修停机清除污秽前热状态下，其 他试验 项目如绝缘电阻、吸收比或极化指数、直流耐压和泄漏电流完 成并符合有关标 准要求后进行。定子线圈应通水，水质应满足要求。3、试验前的准备工作3.1 试验电源 试验电源应有足够的裕度，电源电流不小于 30A ，电源上应无

6、其他 外接负荷，试验电压波形稳定。3.2 测量表计试验电压测量采用 FRC 100 型数字分压器，用 0150V 交流电压 表，数 字分压器接于被试品高压端。定子电流测量用 0.5 级 05A 的交流电流表，串接于试验变压器的低 压侧与 地之间。3.3 安全措施 为保证试验中人身、设备安全，试验前必须做好以下工作： a 发电机大轴，转子线圈短路接地；b. 发电机出口圭寸闭母线三相短路接地；c. 发电机中性点 PT 短路接地；d. 发电机中性点及出口 CT 二次绕组可靠短路接地；e. 汇水管接地；f. 试验区域周围设置围栏，并挂“止步，高压危险”牌；4、试验方法及步骤4.1 绝缘电阻测试 在发电

7、机定子线圈水质满足要求之后，用水内冷电机绝 缘电阻及吸 收比进行测量，结果须满足要求。4.2 试验设备检查 试验前对试验设备进行检查，以确保其良好的工作状 态。4.3 试验程序a 试验接线见图（ 3 ），接线完毕，应进行细致全面检查，特别是仔 细检 查各项安全措施。发电机平台设专人监护，同时检查操作台外 壳、调压器外 壳、电抗器外壳接地。发电机非被试相可靠短路接地， 被试相首尾短接在一 起；b. 用 1000 兆欧表测量被试相对其余两相及地的绝缘电阻、吸收比及 极化 指数，合格后，连接电抗器高压端与被试相连线；c. 合上总电源开关，操作电压开关调整调压器位置，升压至 20V ；d. 根据计算谐

8、振点调整电抗器间隙反复调整，使输出电流最大，电压 表指 示在最大位置，此电路呈谐振状态；e 利用调压器升至试验电压，点动微调电抗器间隙至电流最大，电压 最高， 耐压 1 分钟，读取电流表数值；f. 耐压完毕，跳压器降至零，电抗器间隙调至最小位置断开电源，挂上地线；g. .测试被试相耐压后绝缘电阻，吸收比，测试完毕后进行其他两相试验；h. 试验完毕，拆除试验接线并恢复所有安全措施。5、注意事项5.1 注意保持电压的稳定，白天由于施工作业多，负荷大，不宜进行试验 ,因此该试验宜选在晚上施工用电少、电源稳定是进行为妥。5.2 在试验的升压及耐压过程中，应密切注意各种表计的指示情况， 监听发 电机有无异常声响。若发现电流急剧减小或升压过程中电压不 变或降低，以及 监听发电机有较大放电声，变应立即降压至零，断开 电源，查明愿因并处理 后，方可继续试验；5.3 升压必须从零开始，升压速度在试验电压的80% 以前根据电流大小考虑升压速度，至 80% 以后，应点动升压至试验电压。在升压及耐 压过程 中发现发电机无异常则可认为耐压试验通过。5.4 试验电压下达谐振，电抗器及发电机