低压发电机预防性试验技术研究

姜美武

(江山市峡口水电站，浙江江山 324116)

0 引言

我国是小水电资源十分丰富的国家，小水电建设取得了巨大的成就.为发展地方经济，解决当地人民用电困难作出了重要贡献.预防性试验是保证小水电站发电机安全稳定运行的有效手段之一.通过试验，可以及时发现发电机的隐患，判断发电机能否投入运行，预防设备损坏，保证电站安全运行.

长期以来，我国发电机预防性试验主要依据原电力工业部颁发的《电力设备预防性试验规程》(DL/T 596-1996).由于该规程中有关发电机预防性试验的条款主要是针对装机容量6 000 kW以上、额定电压1 000V以上的发电机制定的，而小水电中的低压发电机单机容量一般在800 kW及以下、额定电压为400 V，因此只能参照执行.而且，大量的小水电站因受观念意识、资金实力、技术力量、试验设备等因素制约，从业者对如何参照执行上述规程规定的项目进行有效的试验深感模糊和困难.笔者长期在农村水电一线从事发电机组的运行、维护管理工作，进行过大量不同类型发电机的预防性试验，并在具体实践中，在规程的基础上具体情况具体分析，积累了大量的实际案例.

本文主要研究低压水轮发电机的预防性试验技术，结合笔者多年从事预防性试验的实际，对于《电力设备预防性试验规程》中针对低压水轮发电机未涉及或未明确的条款，提出适当简化、补充或完善的建议，使低压发电机的预防性试验技术更具可行性和可操作性，供广大从业者参考.

1 预防性试验项目设置及其周期

对于低压水轮发电机，由于容量小、电压低、结构简单，若要全部按规程上规定的所有项目进行试验，几乎不可能也不现实.因此，必须在规程的基础上进行简化和改进，既达到试验的目的，又具有可操作性.笔者根据多年实践经验，总结出低压水轮发电机及其附属设备的预防性试验项目及周期建 议见表1[1］.

表1 低压水轮发电机及其附属设备预防性试验项目及周期

表1设置的项目与规程相比，省略了定子绕组极化指数、定子铁芯试验、转子绕组交流阻抗和功率损耗、直流泄漏电流和直流耐压试验、空载特性曲线、三相稳定短路特性曲线、轴电压、温升试验等项目.上述这几项试验项目主要是针对大电机而言，需要的试验设备多，试验技术复杂且要求精细，对试验环境、试验人员素质要求等也较高，小水电展开试验较为困难.而且低压发电机小而简单的特点也决定了没必要和大电机那样面面俱到.当然，在特殊情况下，如发电机更换绕组后或必要时，仍应按试验标准来进行，可增加直流泄漏电流和直流耐压试验、空载特性曲线、三相稳定短路特性曲线、轴电压、温升试验等项目，具体可根据实际情况进行适当取舍.

2 预防性试验项目实施及其标准

《电力设备预防性试验规程》针对大机组的试验环境、试验条件、试验设备和判断标准等均要求较高，若将这些要求针对低压水轮发电机组，则某些指标就显得有点苛求.低压水轮发电机组预防性试验项目在实际执行中，试验标准可作局部的简化或调整.

2.1 绝缘试验

2.1.1 绝缘试验意义

发电机常见的绝缘缺陷有绝缘的脱壳、分层和开裂、绝缘局部过热、受潮等，对发电机运行造成的危害极大[2］.通过绝缘试验可比较简便、直观地了解绝缘状况，特别是能有效地发现是否受潮和接地.据笔者不完全统计，小水电站90%以上的绝缘缺陷均可通过绝缘试验得到反映.因此，绝缘试验是低压发电机预防性试验最重要的项目之一.

绝缘试验包括绝缘电阻和吸收比的测量.所谓绝缘电阻，即在绝缘结构的两个电极之间施加的直流电压值与流经该对电极的泄流电流值之比.一般均指加压1 min时的测得值.吸收比，则是指在同一次试验中，1 min时的绝缘电阻值与15 s时的绝缘电阻值之比[3］.

2.1.2 绝缘试验标准

规程要求绝缘试验采用1 000 V兆欧表，但笔者认为额定电压为400 V的发电机用500 V兆欧表即可.

由于绝缘电阻容易受温度、湿度、绝缘材料的几何尺寸等因素的影响，因此对设备绝缘作硬性规定较难.规程规定:绝缘电阻值自行规定.一般采用“综合分析和判断”法，即通过本次测量结果与历(次)年的试验结果相比较、三相之间的比较和同类发电机的比较，根据绝缘变化的规律或趋势，进行分析和判断.最好选在相近测量条件(温度、湿度)下进行，便于对试验结果进行分析比较.若测出的绝缘电阻降低到历年正常值1/3以下时应查明原因;各相或各分支绝缘电阻值的差值不应大于最小值的100%;吸收比沥青浸胶及烘卷云母绝缘吸收比应≥1.3，环氧粉云母绝缘吸收比应≥1.6[4］.

实践中，建议定子绕组绝缘电阻一般不应低于2 M，转子绕组绝缘电阻一般不应低于0.5 M.

另外，受兆欧表电压低的影响，在反映局部缺陷上不够灵敏，因此，实践中不能完全以绝缘电阻和吸收比的测量值判断绝缘情况，应与其它项目配合，综合分析判断后给出评定.

2.2 直流泄漏电流和直流耐压试验

直流泄漏电流和直流耐压试验的原理和作用，与兆欧表测绝缘电阻基本相同，不过由于其试验电压高，而且可以调节，这样，对定子绕组来说，它能更有效地检出主绝缘的受潮和局部缺陷，尤其能检出绕组端部绝缘的弱点.

但对于低压发电机来说，由于受现场试验设备的制约，缺乏试验需用的硅整流设备、静电电压表、微安表等，基本不具备试验条件.据笔者了解，也很少有电站展开此项试验.所以在正常年限运行范围内，没必要一定要做，正常情况下通过兆欧表测量绝缘电阻基本就可反应出这些绝缘缺陷.当然，当更换绕组等特殊情况下，则建议做.

2.3 交流耐压试验

2.3.1 交流耐压试验的意义

由于交流耐压试验的试验电压与其工作电压的波形、频率一致，试验时，绝缘内部的电压分布与击穿性能也与发电机运行时相一致.因此，交流耐压试验是一项最接近发电机实际运行情况的绝缘试验，再加上试验电压比运行电压高得多，故最能检查出绝缘存在的局部缺陷和绝缘普遍性的劣化，它对判断电机能否投入运行具有决定性的意义.因此，笔者认为，交流耐压试验应该坚持进行.而且，交流耐压试验只要配备基本设备即可进行，试验设备相对简单，也容易创造条件开展.

2.3.2 交流耐压试验电压值

规程规定，不同情况下交流耐压试验应采用不同的试验电压.一般小水电站定子绕组过电压保护整定为1.5倍，即600 V.笔者认为，在正常运行年限范围内的低压发电机，定子绕组预防性试验时，交流耐压试验值基本可按600～1 000 V来执行.具体建议:运行20 a及以下发电机为1 000 V;运行20 a以上、与架空线路直接连接的发电机为800 V;运行20 a以上、不与架空线路直接连接的发电机可再适当降低，但不得低于600 V;当更换绕组时，则提高至1 500 V.

对于低压发电机的转子绕组，试验电压值可与定子绕组类似，在正常年限运行范围内的电站，预防性试验时交流耐压试验值基本可按600～1 000 V来执行，具体建议:运行20 a及以下者为1 000 V，运行20 a以上者为600～800 V.

2.3.3 交流耐压试验注意事项

交流耐压试验对不良的发电机绝缘来讲是一种破坏性试验.交流耐压试验是发电机绝缘试验中最后进行的项目.在进行发电机交流耐压试验前，必须先对发电机的各种非破坏性试验结果进行综合分析和判断，然后决定是否进行交流耐压试验.在交流耐压试验过程中，若未发生绝缘闪络、放电、击穿、过电流保护动作跳闸;耐压试验后，所测得的定子绕组的绝缘电阻和吸收比与耐压前所测量相比基本不变，则可认为发电机绝缘正常，否则绝缘有问题[5］.

2.4 直流电阻试验

2.4.1 直流电阻试验必要性

测量发电机定、转子绕组的直流电阻可以发现因制造、检修或运行中的各种原因所造成的连接错误、导线断股、焊接头接触不良(如脱焊、虚焊)、严重的匝间短路等缺陷.所以，对低压发电机来说，测量绕组的直流电阻也非常必要.

2.4.2 直流电阻测量及判断标准

测量发电机定、转子绕组直流电阻的方法一般采用电桥法较多，在大修时进行.需引起注意的是，试验时必须准确测量绕组的温度，否则若温度偏差1℃，会给电阻带来约0.4%的误差，容易造成误判断.因此，要求被测绕组的温度必须处于稳定冷状态，电机绕组表面温度与周围的空气温度之差应在±3℃之内.

发电机定子绕组的电阻值很小，所规定允许误差也很小，所以测量时必须谨慎仔细，否则将引起不允许的测量误差，导致判断错误.还应注意:将测量结果与初次测得数值相比较时，必须将电阻值换算到同一温度，通常换算到20℃时的数值.

按照规程各相或各分支绕组的直流电阻，在校正了由于引线长度不同而引起的误差后相互间差别以及与初次(出厂或交接时)测量值比较，相差不得大于最小值的1%.超出要求者，应查明原因.笔者认为，对于低压发电机来说，定子可以适当放宽至不得大于最小值的1.5% ～2%，转子可放宽至2% ～2.5%.若超标，应引起注意，可缩短试验周期，观察差别变化，以便及时采取有效措施.

3 实例

浙江某小型水电站于2005年投产发电，装机容量3×630 kW.2010年大修时，其中一台发电机预防性试验报告见表2.

表2 630 kW发电机预防性试验报告

表2是低压发电机预防性试验典型案例之一.其所列试验项目及相关试验数据表明，与规程相比，既对试验项目进行了简化，操作可行性大大加强;同时又根据低压发电机的特点，对试验标准及要求进行了调整，对小水电的适用性也有了较大的提高.通过试验，为发电机投入安全运行提供了前提和保障.

4 结语

笔者认为，对单机容量在800 kW及以下、额定电压为400 V的低压水轮发电机进行预防性试验时，不能直接照搬《电力设备预防性试验规程》的规定，而是应参照执行.本文提出了低压发电机预防性试验实践中参照执行的具体可行方法和建议性参考标准，包括发电机预防性试验的一般项目、检测周期、检测要求、试验结果评价等.既体现了对《电力设备预防性试验规程》的理解和认识，又结合小水电容量小、电压低、结构简单等特点，有很强的针对性和可操作性，对类似小水电如何开展发电机预防性试验，提高电站安全运行水平和试验维护水平具有借鉴作用.

[1]孔令俭.浅谈小水电站电气设备预防性试验[J］.浙江水利水电专科学报，2005，17(2):35 －36.

[2]王 浩，李高合，武文平.电气设备试验技术问答[M］.北京:电力工业出版社，2001:5.

[3]王乃庆，王焜明，冯复生，等.DL/T596－1996电力设备预防性试验规程[S］.北京:电力工业出版社，1996.

[4]陈松华.加强小水电站电力设备的预防性试验工作[J］.中国农村水利水电，2007(5):116－117.

[5]车导明，汤颂光，莫润民，等.电气设备的测试[M］.北京:电力工业出版社，1982:5.