小型水轮发电机交流耐压试验技术探析

姜美武

（浙江省江山市峡口水电站，浙江 江山 324116）

在我国，以农村水电为主体的小水电在地方电网电力供应、山区生态建设和环境保护、节能减排等方面发挥了重要作用。因此，如何保证其安全、稳定运行非常重要。其中，发电机的预防性试验就是有效手段之一，它可以及时地发现运行中发电机的隐患，预防发生事故或设备损坏，是电站运行和维护工作中的一个重要环节。

本文主要针对单机容量为800kW及以下、发电机额定电压为400V的农村水电的水轮发电机交流耐压试验技术进行探讨。

1 交流耐压试验存在的问题

（1）缺乏试验依据

我国长期以来发电机预防性试验所执行的依据主要是原电力工业部颁发的《电力设备预防性试验规程》（DL/T 596-1996），该规程在生产中发挥了重要作用。

但该规程存在着一个问题，即其中有关发电机交流耐压试验的条款主要是针对装机容量为6000kW以上、额定电压在1000V以上的电机制定的。对单机容量在800kW及以下、额定电压为400V的水轮发电机并未明确，只能参照执行，缺乏适宜性、针对性和可操作性。

（2）缺乏试验能力

对于小水电来说，由于受规模、资金实力、技术力量、试验设备等因素的影响，缺乏试验能力，特别是对于800kW及以下、发电机额定电压为400V的农村水电，更是很少进行此项试验。据笔者调查，至少90%以上的低压机组电站没有展开此项试验。

（3）缺乏监督机制

长期以来，小水电普遍存在着观念意识淡薄、重效益，轻安全、重生产，轻预防的问题。行业主管部门监管重点则放在制度管理、项目建设管理、安全管理等环节上，对于预防性试验是否进行一般抓的不严，存在着缺位管理现象。而企业本身更是抱着能省即省的侥幸心理，大修时一般仅进行简单的绝缘测试，其它试验包括交流耐压试验根本不做，试验水平极低。

2 交流耐压试验的可行性

发电机交流耐压试验是对发电机施加一高于运行中可能遇到的过电压数值的交流电压，并经历一段时间，以检查电机线圈的绝缘水平。

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，能更好地模拟发电机在实际运行中承受过电压的情况，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，它对判断发电机能否投入运行具有决定性的意义，所以在小水电中展开该项试验非常必要。

对于800kW及以下的小型发电机来说，由于结构简单，试验标准、试验设备、现场环境条件等没有大电机要求那么高、那么复杂，可以在规程的原则要求下，对试验接线进行科学、合理的简化，电站只需投入很少的资金，在原有常规仪器的基础上购买部分试验设备，即可展开此项试验。因此，在经济、技术等方面具有可行性。

3 交流耐压试验的实施

3.1 试验电压值的确定

按照规程，不同情况下应适用不同的试验电压，鉴于小水电机组其容量小、电压低、结构简单的特点，在实际运用中可作适当调整。

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可按表1来执行。

3.2 试验接线方法

交流耐压试验的接线，应根据发电机的容量、电压，结合现场试验设备条件选定，建议常用接线如图1所示。

需要说明的是：

（1）试验变压器的选择：试验变压器的高压侧额定电压不低于最高试验电压，高压侧额定电流应不低于电机的最大电容电流。当用电压互感器作为试验变压器使用时，容许3分钟内过负荷3～5倍。

表1 交流耐压试验周期及试验电压值

（2）调压设备的选择：由于试验变容量较小，因此调压设备宜选用自耦调压器，其额定载流量与试验变的额定输入电流相当。

（3）限流电阻R1的选择：为了限制电机击穿时的电流，保护试验变压器及防止故障扩大，应在试验变高压侧加限流电阻R1，其数值一般取1Ω/V。限流电阻通常采用水电阻。

（4）保护电阻R2的选择：为了减小过压保护球隙放电时的短路电流，使保护球隙不至烧坏，应加装保护电阻，其阻值一般取1Ω/V，通常也采用水电阻。

（5）球隙放电电压整定为试验电压的110%。

对于额定电压为400V的发电机，由于容量小、电压低，可在上述接线的基础上作适当简化与改进，以便现场实施，具体如图2所示。

3.3 试验中关键问题的处理

由于交流耐压试验的试验电压一般比运行电压高很多，对绝缘不良的电机来讲是一种破坏性试验，是电机绝缘试验中最后进行的项目。因此，在试验中必须掌握以下原则：

（1）在进行耐压试验前，应先进行绝缘电阻及吸收比等检测，初步检查绝缘的状况，有条件的还应做直流泄漏电流及直流耐压试验。若还有其它缺陷，必须对其研究处理，对其它各非破坏性试验结果进行综合分析判断后，才能决定是否进行。

（2）升加试验电压时，禁止采用冲击合闸加压，应采取从零开始升压的方式。升压过程中，应监视电压表，每增加200V试验电压，读取一次电机的电容电流值。简化接线时，因无电流表，可短暂停留一下，观察电机线圈有无异常。一般从零开始升压至全试验电压的时间不超过30秒为宜。电压升至全试验电压开始计时，持续1分钟，耐压时间到后，降压至零，断开试验电源。

（3）试验中，若发现下列不正常现象时，应立即停止试验，并查明原因：电压表指针摆动很大、毫安表指示急剧增加、发电机绝缘烧焦或有冒烟现象、发电机有不正常的响声等。

（4）转子交流耐压试验方法及接线与定子类似。

3.4 试验结果评价

在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，则认为正常，否则认为绝缘有问题。

4 结 语

交流耐压试验等预防性试验项目，是电站尽早发现绝缘缺陷和薄弱环节的有效手段。它便于检修人员掌握发电机特性、现状及变化的规律或趋势，改进绝缘维护，减少绝缘事故，延长电机寿命，促进电站安全、稳定运行，因此必须积极、科学、规范地做好这项工作。

[1]DL/T596－1996电力设备预防性试验规程[S].北京：中国电力出版社，2006.

[2]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.

[3]王浩，李高合，武文平.电气设备试验技术问答[M].北京：中国电力出版社，2001.