22kV级汽轮发电机定子整机介质损耗测试研究

２４　２２ｋＶ级汽轮发电机定子整机介质损耗测试研究　２２ｋＶ级汽轮发电机定子整机介质损耗测试研究　任东滨，胡　波，张小俊，刘伟　（东方电气集团东方电机有限公司研试中心，四川德阳６１８０００）　［摘要］　本文介绍了发电机定子整机介质损耗的测试原理、测试方法及影响因素，收集整理了近几年额定　电压为２２ｋＶ的汽轮发电机定子整机介质损耗测试数据，分析了测试数据的分布范围和分布特点，提出了在测　试过程中应注意的相关事项，为制订产品相关标准打下了基础。　［关键词］　汽轮发电机；整机介质损耗：分布范围　［中图分类号］ＴＭ３ｌ１　［文献标识码］Ａ　［文章编号】１０００．３９８３（２０１３）０３—００２４—０４　Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｌｏｓｓ　ｏｆ　Ｓｔａｔｏｒ　Ｗｉｎｄｉｎｇ　ｏｆ　Ｔｕｒｂｏ—ｇｅｎｅｒａｔｏｒ　ｆｏｒ　２２ｋＶ　ＲＥＮ　Ｄｏｎｇｂｉｎ，ＨＵ　Ｂｏ，ＺＨＡＮＧ　Ｘｉａｏｊｕｎ，ＬＩＵ　Ｗｅｉ　（Ｄｏｎｇ　Ｆａｎｇ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ　Ｃｏ．Ｌｔｄ，Ｄｅｙａｎｇ　６１　８０００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　ｔｈｅｏｒｙ，ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ　ａｎｄ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｆａｃｔｏｒ　ｏｆ　ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｌＯＳＳ　ｏｆ　ｓｔａｔｏｒ　ｗｉｎｄｉｎｇ　ｏｆ　ｇｅｎｅｒａｔｏｒ　ａｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ　ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　ｄａｔａ　ｏｆ　ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ　ＩＯＳＳ　ｏｆ　ｓｔａｔｏｒ　ｗｉｎｄｉｎｇ　ｏｆ　ｔｕｒｂｏ．ｇｅｎｅｒａｔｏｒ　ｆｏｒ　ｒａｔｅｄ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｏｆ　２２ｋＶ　ｉｓ　ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ．Ｔｈｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ａｒｒａｎｇｅ　ａｎｄ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｒｅ　ａａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ　ａｔｔｅｎｔｉｏｎ　ｉｔｅｒｎｓ　ａｒｅ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｄｕｒｉｎｇ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ．Ｉｔ　ｃａｎ　ｂｅ　ｒｅｆｅｒｒｅｄ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔ　ｏｆ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ｓｔｎｄａａｒｄｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｔｕｒｂｏ．ｇｅｎｅｒａｔｏｒ；ｓｔａｔｏｒ　ｗｉｎｄｉｎｇ；ｓｔａｔｉｓｔｉｃ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　前言　介质损耗是绝缘材料的固有特性，采用相同绝缘　结构、相同工艺生产的电机，应有相近似的介质损耗　（ａ）所示，测试时在试品Ｚ　匕施加高电压，调节电阻　尺，和电容Ｃ４使电桥平衡，即检流计Ｇ的电流示数为０。　当电桥平衡时，点Ｂ与点Ｃ的电位相等，此时各桥臂　阻抗存在式（１）所示关系，经推导可计算ｔａｎ６，如式　（２）所示，　角定义如图ｌ（ｂ）所示。　ｚ１Ｚ４＝Ｚ２Ｚ３　ｔａｎ６＝ｏＲ４Ｃ４　值，以此可判断电机绝缘是否存在异常。现在对单根　线棒介质损耗有行业标准。由于发电机定子整机介质　损耗受测试设备、测试方法和测试环境以及发电机绝　缘结构等的影响，目前国内外发电机行业还没有统一　（１）　（２）　的整机介质损耗标准，公开报道的试验数据也很少。　我公司自２０００年开始进行大型汽轮发电机定子整　机介质损耗测试工作，积累了多种类型和容量发电机　的介损测试数据，发现并解决了很多测试过程中存在　的问题。　图１（ａ）也称为西林电桥的正接法，即在汽发定　子绕组引线上施加高电压，从定子机座上取低压测量　信号，它要求定子机座必须对地绝缘，测试单根线棒、　半成品定子、中小型电机等采用此方法。当电机定子　机座无法对地绝缘（如安装好的发电机定子），必须采　用反接法进行测试，从高压侧取得测量信号，测试方　法复杂且有一定的危险性。　１．２介质损耗测试新方法　本文重点介绍大型汽轮发电机定子整机介质损耗　的测试原理、测试方法、影响因素、测试数据以及数　据分析，提出适合２２ｋＶ级汽轮发电机定子整机介损要　求。　为解决高压西林电桥在测试精度、功能、安全、　简易性等方面的缺陷，近年来国内外多家公司研制开　１介质损耗理论　１．１介质损耗测试原理　介质损耗因数简称介损，是指在交流电压下绝缘　发出多款新型介损测试仪器，如ＨＶ９００３、ＬＤＳＶ－６、　ＬＤＳＶ－７等设备，能够满足各型产品的测试要求。特别　是针对定子机座接地条件下的大型汽轮发电机定子整　内部有功损耗和无功损耗的比值。绝缘结构确定后，　介损值是一个相对稳定的电参数。测试介质损耗的传　统方法是采用高压西林电桥。电桥的基本回路如图ｌ　机介质损耗的反接法测试，利用光电耦合器件在高压　线路上采集电流、相位等数据，比较参考回路和测试　回路的电流数值和相位差异并计算出试品的介损值　２Ｏｌ３．Ｎ　３　大电机技术　（也称为相位比较法）。该方法的接线如图２所示。　Ｖ　（ａ）　（ｂ）　图１高压西林电桥的原理图　接高压　图２整机介质损耗的反接法测试线路　１．３整机介质损耗的影响因素　相对于单根线棒的介损测试，整机介损测试更加　复杂，容易受到更多因素的影响。　１．３．１环境温度　一般来说，温度越高，绝缘内部电导电流和绝缘　表面泄漏电流越大，则整机介损越大。　１．３．２环境湿度　湿度较高时，绝缘表面可能吸附潮气并形成一层　不连续的水膜，引起介损测量值的变化，影响测试准　确性。　１．３．３　电磁环境　因为整机介损采用两电极测量系统，即整个定子　暴露在环境电磁场下，无法进行有效的屏蔽，因此对　试验设备和试验回路的抗干扰性能也提出了较高要　求。　１．３．４测试回路　测试回路，包括测试设备、电源质量、测试方法、　测试流程、接线方式等均可能对测试结果造成一定的　影响。　１．３．５绝缘结构和绝缘材料　测试时绕组引线为高压极，定子机座和铁心为测　量电极，此时槽内绝缘结构和绝缘材料对测量结果产　生影响，而且绕组端部污秽情况会对测量结果产生影　响。　２　整机介损测试数据　应客户要求，公司自２０００年开始使用２８０１高压　西林电桥、ＨＶ９００３介质损耗测试仪、ＬＤＳＶ．６介损局　放测试仪等设备测试汽发定子整机介质损耗。２２ｋＶ汽　轮发电机（容量６００ＭＷ－７ＯＯＭＷ）整机介损测试结果　见表ｌ￣３。　２．１几点说明　（１）采用两电极测量系统测试整机介损。　（２）整机介损测试以一相绕组为测试对象，所有　测试数据取自升压过程。　（３）绕组通水测试时，按相关标准进行修正。　２．２整机介损测试结果　表１　２８０１电桥整机ｔａｎ６测试结果　％　Ｏ　９　０　ｌ　Ｏ　ｌ　Ｏ　＿　＿；＿ｃ　　ｌ　２　Ｏ　４　０　４　－　一．７西Ａ　Ｂ　ｃ　Ａ　Ｂ　Ｃ　Ａ　Ｂ　Ｃ一　，＝压；２　∞　Ｂ誊　ｇ　：　∞一　压　试验日期　相　电压／ｋＶ　４．４　８　８　Ａ～１３　２　ｃ　Ａ～ｌ７　ｃ　６　Ａ～ｃ２２　一一¨　兰机中一　堋加　跎　一试电　一数压　：２：２始　蚰。ｌ倾　一　ｇ２　加　弘　一　司　硐　２．５　２　１．５　ｌ　Ｏ・５　Ｏ　０　５０００　１００００　１５０００　２００００　２５０００　电压／ｋＶ　图３升降压过程整机介损测试结果　２．４正接、反接条件下测试数据　使用不同的接线方法测试同一台电机整机介损，　ｊ．　军，ｆ｝口　　，　一玎　一