大型水轮发电机部分技术合同中关于定子线棒瞬时击穿电压试验要求的意见

大型水轮发电机部分技术合同中关于定子线棒瞬时击穿电压试

验要求的意见

满宇光

【摘要】本文作者对大型水轮发电机部分技术合同中关于定子线棒工频击穿电压的要求提出了自己的观点和看法,认为某些技术合同存在与通用标准规定不一致的现象.为保证产品质量,统一正确的产品质量辨别标准和方法,寻找到了部分佐证与读者共享.

【期刊名称】《大电机技术》

【年(卷),期】2016(000)001

【总页数】5页(P16-20)

【关键词】大型水轮发电机;定子线棒;耐电压试验;瞬时击穿电压试验;持续时间【作者】满宇光

【作者单位】水力发电设备国家重点实验室,哈尔滨150040

【正文语种】中文

【中图分类】TM312

[关键字] 大型水轮发电机；定子线棒；耐电压试验；瞬时击穿电压试验；持续时间

定子线棒的电气绝缘性能是关系到发电机绕组安全可靠性的关键指标，在产品出厂时必须进行相关性能试验验证，包括：工频耐电压试验和瞬时工频击穿电压试验。

一般的技术合同中对定子线棒的耐电压试验要求这样规定：定子线棒出厂前能安全承受不低于2.75Un+6.5kV的工频电压，历时1min；同时抽取的定子线棒工频瞬时击穿电压不低于额定电压的5.5～6.0倍。笔者认为：这样规定是十分恰当的，

是符合多数标准的规定和电机制造厂惯例的。

但某些合同中这样规定：定子线棒应能承受的工频击穿电压为5.5～6.0Un，持续

1min。笔者认为该要求过于严格苛刻，值得进一步探讨。

1.1 耐电压试验

耐电压试验是一种非破坏性试验，针对定子线棒出厂而言，需要逐根进行，即100%数量检测。其出厂检验耐电压值一般为2.75Un+6.5kV，试验时升压到指定限值后持续时间为1min。试验电源一般为50Hz交流电源。通过试验的线棒产品被认为合格，可以出厂；没有通过试验或者出现一些异常现象的线棒产品不能被认为合格，需做报废或者重新包绕绝缘等处理。耐电压试验是一种线棒绝缘性能的检测手段，目的是对线棒设计、材料选择和制造工艺进行综合评价。

1.2 瞬时击穿电压试验

瞬时击穿电压试验是一种破坏性试验，也在50Hz交流电压下进行，一般每台份机组仅抽取1～2根进行，视合同约定。试验时要求持续升压直至击穿，击穿时要求试验电压不低于发电机额定电压的5.5～6.0倍，由于常在升压过程中定子线棒发

生瞬时击穿现象，故称为工频瞬时击穿电压试验。进行瞬时击穿试验的线棒产品仅能报废，故在可以预知整体击穿水平的前提下试验数量越少越显经济。

应该说，耐电压试验和瞬时击穿试验是两项性质和目的不同的试验。但某些合同中的规定：定子线棒应能承受的工频击穿电压为5.5～6.0Un，持续1min。很显然，是将两项试验合并成了一项试验。

但这看似简单的合并，造成的后果却极不简单：首先，在概念上与传统认识有出入，容易造成制造厂与监造人员之间的误解，难以归结是耐电压试验还是击穿电压试验。

其次，若硬性合并，不管是耐电压试验还是击穿电压试验，都大大提高了验收标准，增加了制造方的难度。要知道，产品技术性能参数的提高取决于结构设计、材料的更新换代和工艺流程的完善等方面，都需要日积月累一点一滴地推进，不是简单的事。试验电压从2.75Un+6.5kV持续1min提高到5.5～6.0Un持续1min，验收

标准表面上提升了160～200%，实际上提高的幅度更高，可以达到百倍以上，数值为：

其中，E为电场强度、n为幂率指数。可见提升的幅度是相当巨大的。

规定了定子线棒耐电压试验和击穿电压试验的相关标准和文件较多，针对这些标准，笔者认为总体方向无误，但部分标准引用细节描述不清晰或者有待商榷。详见下列与水轮发电机密切相关的标准和文件：

2.1 国标GB/T7894-2009《水轮发电机基本技术条件》

2.1.1 标准规定

该标准第8.2.4条表8序号1中对成品线圈的耐电压试验进行了规定，试验电压值为2.75Un+6.5kV，持续1min。

该标准第8.2.3条对定子线棒（线圈）的工频击穿电压值进行了规定：一般不低于5.5～6.0Un，抽样进行，试验方法参见IEC60243-1:1998。

2.1.2 笔者意见

该标准总体比较客观正确，对耐电压试验和工频击穿试验分别进行了规定。但细节不明晰，因为IEC60243-1标准中包括了两种试验方法：瞬时升压击穿法和阶梯耐压击穿法，针对线棒击穿具体采用哪一种方法并没有做出规定。

这里说明一下：瞬时升压击穿法即指施加于线棒上的电压以一定速率（如1kV/s）持续升高，直至击穿。阶梯耐压击穿法指施加于线棒上的电压在持续升压（一般升压速率为1kV/s）过程中，在某几个电压值点持续停留，停留初始电压点一般为预期瞬时击穿值的一半左右，停留电压间隔一般选取5kV，各点停留时间均为1min，

也有间隔电压点和持续时间为其他规定值的情况。这两种方法得到的数据结果是不一样的。

2.2 行标SL321-2005《大中型水轮发电机基本技术条件》

2.2.1 标准规定

该标准第8.2.4条表5中对成品线圈的耐电压试验进行了规定，试验电压值为

2.75Un+6.5kV，持续1min。

该标准第8.2.3条对定子线棒（线圈）的工频击穿电压值进行了规定：不低于

5.5Un，抽样进行。

2.2.2 笔者意见

该标准总体比较客观正确，与国标GB/T7894-2009《水轮发电机基本技术条件》类似。

2.3 行标DL/T730-2000《进口水轮发电机设备技术规范》

2.3.1 标准规定

该标准第4.34条规定成品线圈的耐电压试验值为2.75Un+6.5kV，持续1min。

该标准第4.35条规定，定子线棒的工频击穿电压为5.5～6.0Un，持续1min，抽样进行。

2.3.2 笔者意见

该标准是容易引起异议的根源。部分发电机技术合同的描述与此存在雷同之处。2.4 国标GB755-2008《旋转电机定额和性能》

2.4.1 标准规定

该标准第9.2条仅规定了电机绕组完成后最后一级耐电压试验标准，对成品线圈的出厂验收的耐电压试验值没有规定。对定子线棒的工频击穿电压值也没有进行规定。

2.4.2 笔者意见

该标准依据IEC60034-1:2004而来，对线棒出厂前的耐电压试验和工频击穿试验