新聞主題	發(fā)電機三相短路特性試驗

 

發(fā)電機的短路特性是其重要的電氣性能之一，其試驗目的和空載特性試驗一樣，也是發(fā)電機的基本運行試驗項目之一。為了檢查柴油發(fā)電機組新機及大修后的短路特性，檢驗柴油發(fā)電機組的質(zhì)量和性能，確保柴油發(fā)電機組安全、穩定、經(jīng)濟地投入生產(chǎn)運行，因此，短路特性試驗是非常有必要的，同時(shí)應注意試驗組織者要具有充分的專(zhuān)業(yè)理論知識和豐富的實(shí)踐工作經(jīng)驗。本文從發(fā)電機短路試驗基本原理入手，對試驗方法、試驗注意的問(wèn)題作出具體分析，希望對讀者具有一定的參考價(jià)值。

 

一、基本原理介紹

 

發(fā)電機短路特性試驗指的是原動(dòng)機在特定轉速的狀況下，定子繞組三相穩定狀態(tài)下，定子繞組電流與轉子勵磁電流間相關(guān)聯(lián)系的一種曲線(xiàn)。

電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準（GB 50150-2006）第3.0.15條明確指出：對三相短路特性曲線(xiàn)進(jìn)行測量的過(guò)程中需要滿(mǎn)足以下內容：

1、測量數值、產(chǎn)品出廠(chǎng)試驗數值的對比一定要在可允許誤差的范圍以?xún)龋?/span>

2、在發(fā)電機自身短路屬性具有相關(guān)出廠(chǎng)試驗報告的情況下，可將發(fā)電機組的短路屬性進(jìn)行登記。

發(fā)電機短路特性是指發(fā)電機的轉速n為額定轉速，電樞繞組的端電壓為零時(shí)電樞電流和勵磁電流的關(guān)系Ik＝f(IE)。

發(fā)電機三相對稱(chēng)穩定短路工況；是指發(fā)電機處于額定轉速下，轉子繞組通入一定的勵磁電流，定子繞組的電壓為零時(shí)的運行狀態(tài)。短路試驗時(shí)，定子電壓U＝0，限制短路電流的僅是發(fā)電機的內部阻抗。由于一般發(fā)電機的電樞電阻遠小于同步電抗，所以短路電流可認為是純感性的，即φ90°，于是電樞磁勢基本上是一個(gè)純去磁作用的縱軸磁勢，即Fa＝Fad而Faq＝0。各磁勢的相量圖如圖1所示。從圖可見(jiàn)，各磁勢相量都在一條直線(xiàn)上，合成磁勢是δ＝E十a(chǎn)d，其中E是轉子電流產(chǎn)生的激磁磁勢，利用空載特性即可由氣隙合成磁勢求得合成電勢Eδ。

由于U＝0，所以

 

E_δ=U+Ir_δ+jIX_δ

 

式中  r_δ——發(fā)電機的定子電阻Ω;

      X_δ——發(fā)電機漏抗Ω。

可見(jiàn)，發(fā)電機短路時(shí)的合成電勢只等于漏抗壓降，所以對應的氣隙合成磁通很小，其磁路處于不飽和狀態(tài)。因此勵磁電流變化時(shí)，合成電勢和對應的短路電流將隨之正比地變化，所以短路特性曲線(xiàn)是一條直線(xiàn)。求取發(fā)電機的短路特性可以檢查定子三相電流的對稱(chēng)性，并由短路特性曲線(xiàn)結合空載特性曲線(xiàn)來(lái)求取發(fā)電機的一些重要參數。

圖1 發(fā)電機三相短路相量圖

圖2 發(fā)電機空載及短路特性曲線(xiàn)圖

 

 

二、試驗目的

 

發(fā)電機短路特性試驗的主要目的是測試的是發(fā)電機絕緣性能，和電壓輸出特性。短路試驗是逐步增加勵磁電流（三相輸出端短路后），使得三相短路電流達到額定電流（過(guò)流試驗不算在此項目?jì)龋?，主要測試繞組可承載電流的能力，也可以檢驗電流輸出特性。

 

在發(fā)電機的相關(guān)試驗當中發(fā)電機短路試驗是非常關(guān)鍵的一項，其對整個(gè)發(fā)電機組的安全性、可靠運行有著(zhù)直接性的影響。通常，發(fā)電機短路試驗具有以下作用：

1、對定子三相電流的對稱(chēng)性進(jìn)行系統性檢查；

2、對短路特性試驗數據進(jìn)行全面性的分析，綜合空載特性曲線(xiàn)來(lái)得出發(fā)電機的關(guān)鍵參數；

3、發(fā)電機短路特性試驗能夠對轉子的匝間短路情況進(jìn)行檢測，尤其是那些對轉速造成影響的不利因素進(jìn)行檢查，這主要是由于在特定轉速的情況下短路電流和轉速是沒(méi)有任何關(guān)聯(lián)的，能夠很好地預防轉速不同而造成的測量誤差。

所以，這種試驗對反應轉子繞組嚴重的匝間短路故障是非常有用的，大量的實(shí)踐表明：轉子繞組匝間短路匝數超出3%的情況下，短路特性便能夠非常顯著(zhù)地表現出來(lái)。

 

三、試驗條件

 

1、發(fā)電機及其附屬系統的一次設備已按照《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》的規定試驗合格，具備投運條件。

2、發(fā)電機保護定值的臨時(shí)設置已完成，使其具備試驗投運條件。

3、 用于發(fā)電機短路試驗的儀器和接線(xiàn)已準備好。

4、運行單位準備好絕緣靴、絕緣手套、絕緣墊、接地線(xiàn)等安全防護用具。

5、 運行人員已將電氣制動(dòng)開(kāi)關(guān)送入工作位。并將控制切換至遠位置。

6、根據發(fā)電機組整套啟動(dòng)案和措施的要求，作好臨時(shí)設施，配備足夠的維護檢修人員。

表1 試驗需配置的檢測儀器

 

 

四、測量方法

 

1、試驗接線(xiàn)

發(fā)電機短路試驗，是在定子出口處用銅排三相短接，然后開(kāi)機升到額定轉速，再投入勵磁，逐步增大勵磁，直到定子電流達到額定值。發(fā)電機三相短路特性試驗接線(xiàn)，如圖2所示。

（1）預先短路法：

也稱(chēng)對預先短路的發(fā)電機施加電壓的短路試驗，即在發(fā)電機的二次側預先短路或合上斷路器，,然后在一次側進(jìn)行勵磁。這種方法要求離鐵心柱最遠的繞組接電源，目的是為了盡可能地避免鐵心飽和以及在最初的幾個(gè)周期內的磁化涌流疊加到短路電流上。

 

（2）后短路法：

也稱(chēng)對預先勵磁發(fā)電機進(jìn)行短接的短路試驗，即發(fā)電機一次繞組施加勵磁電壓，二次繞組利用短路裝置進(jìn)行短路的方式。這種方式更接近實(shí)際運行狀態(tài)。

 

發(fā)電機三相短路特性試驗接線(xiàn)圖

 

2、試驗步驟

（1）在發(fā)電機出線(xiàn)端，將三相對稱(chēng)性短路。按圖16—3接好各種表計，如勵磁電流表、勵磁電壓表、定子電流表等。將勵磁電阻調至最大值位置；

（2）投入過(guò)流保護裝置，并接信號；

（3）啟動(dòng)柴油機升至額定轉速并維持不變，合上磁場(chǎng)開(kāi)關(guān)；

（4）調節勵磁，使定子電流達到額定值為止，以每隔定子額定電流的15％～20％記錄一次表計值；   

（5）調節勵磁，使定子電流降至零，斷開(kāi)磁場(chǎng)開(kāi)關(guān)。

3、注意事項 

（1）三相短路線(xiàn)應盡量裝在接近發(fā)電機引出線(xiàn)端，且要在電流互感器外側(如果發(fā)電機出口有斷路器，不應經(jīng)斷路器接短路線(xiàn)，以免在試驗中斷路器突然斷開(kāi)，引起發(fā)電機過(guò)電壓損壞絕緣)。如果在發(fā)電機出線(xiàn)端不便裝設短路線(xiàn)或要結合其它試驗(如電壓恢復法試驗)，需將短路線(xiàn)裝在主斷路器外側時(shí)，應將其跳閘回路熔絲取去，或將斷路器操作機構鎖住。

（2）三相短路線(xiàn)應采用不小于發(fā)電機出線(xiàn)截面的銅(鋁)排，連接必須良好，防止由于連接不良引起過(guò)熱損壞設備。

（3）調節勵磁電流時(shí)應緩慢進(jìn)行，當調到某一數值時(shí)，應待指針?lè )€定后，再對各類(lèi)表計同時(shí)讀數。

（4）為校驗試驗的正確性，在調節勵磁電流下降過(guò)程中，可按上升各點(diǎn)進(jìn)行讀數記錄。

（5）三相短路排截面需要遵循發(fā)電機額定電流來(lái)進(jìn)行挑選，要保持良好的接觸狀態(tài)，避免因所接觸電阻過(guò)大給設備造成不利的影響；

（6）發(fā)電機短路特性試驗過(guò)程當中，在定子電流升高到額定值15%～20%的情況下，需對三相電流的對稱(chēng)性進(jìn)行檢查，若三相電流不平衡，則需要找到具體的因素，需要的情況下可將勵磁進(jìn)行合理性的降低，把滅磁開(kāi)關(guān)全部端開(kāi)即可。

4、試驗結果分析

（1）將各儀表讀數換算至實(shí)際值，其中定子電流應取三相的平均值；

（2）根據試驗數據繪制短路特性曲線(xiàn)，該曲線(xiàn)應是通過(guò)坐標原點(diǎn)的一條直線(xiàn)；

（3）將所得曲線(xiàn)與出廠(chǎng)數據或歷年數據比較，若曲線(xiàn)有明顯降低，則說(shuō)明轉子繞組可能有匝間短路。 

 

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