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(抱歉目前沒圖),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。
1.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。
2.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。)
3.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。
4.測量定子繞組相同、相對地間絕緣電阻時的接線如圖所示(抱歉目前沒圖),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。
1.絕緣電阻每千伏不小於1MΩ。
2.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.
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。
1.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。
2.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,是目前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。
1.兩倍壓整流電路
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。
2.三倍壓整流電路
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。
3.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。
4.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,是目前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
1.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。
Ix=f(Ut)
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)]
1.2.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。
1.2.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。
3.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。
4.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。
5.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