发电机空载过电压保护
发电机空载过电压保护的研究
陈小明、封孝松、燕锋、韩蜜蜜
（溪洛渡水力发电厂、中国云南永善、657300）
摘要：自并励磁系统误强励使得发电机定子电压和转子电流形成正反馈关系，当发电机过电压保护按照1.3倍Ugn、0.3s～0.5s动作后，发电机定子电压和转子电流已经上升到更高值，此时跳闸灭磁时常出现灭磁失败甚至烧毁磁场断路器，为此建议在大型发电机变压器继电保护中增设发电机空载过电压保护，可以有效防止励磁系统在起励和停机过程中因误强励而发生设备损坏。
关键字：自并励、误强励、放电灭磁、空载过电压、继电保护
一、概述
随着自并励磁系统的广泛应用，一种被称为“励磁空载误强励”的故障类型越来越受到关注:励磁系统在发电机空载运行时失控，晶闸管控制角变为最小，励磁整流柜输出最大电压，发电机转子电压误强励，转子电流和发电机定子电压持续上升，最终引起发电机定子过电压或者过励磁保护动作。
自并励系统空载误强励失控，发电机定子电压和转子电流成正反馈状态，电压上升引起电流上升，电流上升又使得电压上升。当发电机电压上升到空载特性饱和区域时，转子电流和转子磁能大幅增加，此时发电机过电压或过励磁保护动作跳闸，灭磁设备将面临着分断最大转子电流和吸收最大转子
磁能的最危险工况。尽管灭磁设计考虑了这种最危险工况，但是大型发电机组的灭磁参数太大，设备的安全冗余度往往不高，稍有差错便会灭磁失败，造成磁场断路器和灭磁电阻烧毁的严重事故。
为了防止励磁空载误强励及其灭磁失
败后果，大型发电机励磁系统采取一些容错技术（1），封脉冲的交流灭磁技术得到应用（2），工程应用中加大灭磁电阻容量，提高磁场断路器弧压，大型水电机组励磁系统甚至采用交流和直流双磁场断路器冗余灭磁方案（3）等。尽管这些技术措施减少了励磁空载误强励的发生，但是无法彻底杜绝。于是，各种减少励磁空载误强励灭磁失败的技术措施开始提出，比如，利用“截流”后的误强励转子电流提前启动继电保护（4）、增设专用过励磁保护（V/Hz或过电压）（5）、降低发电机过电压保护启动值和延时时间以及增设专用于防止空载误强励的过电压保护（6）等。这些措施可以归纳为一点，就是增设发电机空载过电压保护。
二、自并励空载过电压特点与保护现状
自并励磁系统，是指晶闸管整流器的交流输入电源来自发电机本身。同步发电机定子电压Ug经励磁变压器降压为U2，在AVR 输出的α控制下，晶闸管整流器将U2变为可调直流电源Uz，经磁场断路器接入发电机转子回路，形成转子电流If，其原理接线如图1所示。
图1 自并励磁系统原理图
自并励正常运行时，不断改变的晶闸管控制角调节If进而控制Ug，使整个控制系统呈现负反馈的稳定状态。自并励失控故障时，包括测控回路故障、PID计算出错、同步电压及触发脉冲紊乱等，固定的α不能控制If，此时If随Ug的改变而改变，使整个控制系统呈现正反馈的失稳状态。如果Ug 增大，If也增大，Ug更加增大，造成励磁误强励，引起发电机过压保护动作解列，跳闸灭磁，停机。
自并励磁系统误强励形成正反馈，很快就会进入发电机空载电压特性曲线饱和区域，发电机空载电压Ug0上升慢，但空载转子电流If0上升快。某700MW大型水轮发电机空载电压特性曲线如图2所示，其特性曲线主要数据如表1所示。
图2 大型发电机空载电压特性
表1
对于大型水轮机自并励空载误强励过电压来说，尽管发电机过电压保护整定值为1.3倍，0.3秒。但是当发电机电压上升到1.3倍时，励磁电流已经接近2倍额定励磁电流。继电保护延时0.3秒再加上磁场断路器动作时间0.1秒左右，此时发电机电压已经增到了1.4倍，励磁电流则超过额定值的2.5倍，相当于空载转子电流的5倍。某600MW汽轮发电机组自并励空载误强励灭磁仿真数据（6）如表2所示，尽管发电机过电压保护1.3倍0.5秒动作，但是发电机实际电压达到了 1.45倍，转子电流到达了6706A、转子磁能2.33MJ、灭磁时间（Ug to 0.2Ugn）5.13秒，接近灭磁设备的极限能力。
可见自并励空载误强励转子电流增加过快，灭磁装置的负担大，时常发生灭磁失败并烧毁灭磁开关的严重设备事故。在现行继电保护规程（7）和应用中，大型发电机过电压保护整定按照自并励水轮发电机一般为1.3倍额定电压延时0.3s，汽轮发电机一般为1.3倍额定电压延时0.5s。如果不考虑励磁空载误强励过电压因素，现有整定值是合理的，但是对于自并励空载误强励产生的过电压明显考虑不足。
三、自并励空载误强励灭磁失败原因
自并励磁系统跳闸灭磁，首先利用跨接器或者开关或者二极管将灭磁电阻并入转子两端，然后跳开磁场断路器，利用磁场断路器分断瞬间产生的电弧电压，迫使转子电
流向灭磁电阻放电，最终由灭磁电阻来消耗转子磁能即灭磁。这种迫使转子电流由磁场断路器转向灭磁电阻的过程称为“换流”，这种灭磁方式称为“放电灭磁”，此时，磁场断路器仅仅是一个分断设备，而不是一个耗能设备，故不能称为传统意义上的灭磁开关。如果磁场断路器换流不成功，就会在灭磁过程既要分断转子电流，又要消耗转子磁能，肯定会烧毁。
采用氧化性非线性电阻的典型放电灭
磁主回路如图3所示。正常运行时，磁场断路器FCB闭合，整流器SCR输出电压Uz励磁发电机转子L.R。由于二极管V的隔离作用，氧化性灭磁电阻Rf没有电流流过。
图3 氧化性灭磁电阻灭磁主回路当放电灭磁时，跳开FCB必定会产生电弧，这是由于转子回路L.R电感作用。又由于Rf的非线性特性，只有当外加电压大于Um时才会有电流，即Um相当于Rf的一个门槛电压。由此可见，只有FCB的分断电弧电压Uk与整流器输出电压Uz代数和大于Um，If才会流入Rf，灭磁换流才会成功，即放电灭磁换流公式为：
Uk-Uz≥Um或者Uk≥Um+Uz
自并励误强励灭磁失败大部分原因是
不能满足放电灭磁换流公式。下面以某个自并励系统为例进行说明。假设Uk为=2800V，Um=1500V ，100%Ug0下的Uz=1000V；140%Ug0时Uz=1400V 。当励磁误强励造成不同的空载过电压倍数时，灭磁换流结果如表3所示。其结果表明，在磁场断路器弧压和灭磁电压固定不变的情况下，励磁误强励产生的过电压倍数大小，决定了放电灭磁换流成功与否。也就是说励磁误强励灭磁换流不成功是因为发电机空载过电压倍数太高。降低发电机空载过电压倍数，也就防止了励磁误强励灭磁失败，从而保护了励磁回路的安全
表3
事实上，除了氧化性电阻灭磁电压固定不变外，碳化硅和线性电阻的灭磁电压是变化的，磁场断路器的弧压也是变化的。为此，励磁标准规定的放电灭磁换流公式（7）：
Ukmax≥Uzmax +Ummax
这里Ukmax指磁场断路器的最大弧压，Ummax指灭磁电阻两端最大的电压，Uzmax 指晶闸管整流器输出最大电压。
四、发电机空载过电压保护
当自并励磁系统空载误强励，发电机电压和转子电流成正反馈状态，并很快进入发电机空载电压特性饱和区。此时发电机过电压保护延时动作，发电机电压已升至1.4～1.5倍额定值，转子电流将增加到近3倍额定值，这样不仅增加了磁场断路器不合理的负担，而且也影响到发电机本体的安全。
事实表明，由于在发电机极度过电压事故条件下, 本应立即切除故障灭磁, 却因过电压保护动作带延时, 从而有可能导致事故进一步的扩大化，其后果危及到全国几百套大型水、火电机组的安全运行。
如果通过降低发电机过电压整定值来达到在发电机空载过电压时快速跳闸灭磁，考虑到大型发电机端电压和电力系统的影响，其整定值下降空间并不大，同时长期的运行经验表明，现发电机过电压整定值是合适和安全的，。鉴于此，为了保证发电机空
载过电压时能快速跳闸灭磁，在这里对现过电压保护提出二种优化方案。
方案一，发电机过电压保护的电压设一段动作值（同原来不变），动作延时设二段（增加短延时段），通过发电机出口断路器位置判据控制，动作逻辑如图4所示。考虑到过电压保护的可靠性，建议空载过电压动作延时整定为0.1～0.15秒。
方案二，发电机过电压保护的电压和动作延时均设二段，通过发电机出口断路器位置判据控制，动作逻辑如图5所示。考虑励磁技术规程规定：发电机零起升压的超调量不能大于10%；发电机甩额定无功负荷时机端电压应不大于甩前电压的1.15倍等诸多因素，建议空载过电压动作整定值取1.2倍额定值并延时0.2s。
图4 发电机过电压保护动作逻辑图（方案一）
图5 发电机过电压保护动作逻辑图（方案二）
五、结束语
大型水轮发电机过电压保护，整定值为1.3Ugn、0.3秒时，作用于跳闸灭磁，如果不考虑励磁空载误强励因素，现有整定值是合理的，但动作延时依然有降低的空间。
为了解决空载误强励下灭磁困难等难题，借助发电机出口断路器位置（辅助接点）判据实现发电机空载过电压保护在技术上
是可行的，也是最经济的技术措施。
发电机空载过电压保护，对于继电保护来说只是简单一个方案，但是可以解决长期困扰励磁误强励灭磁失败的困境，可以说：保护轻轻动一下，励磁轻松一大截。
参考资料：
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发电机过电压
四月一日、二日＃１发电机过电压的原因分析 一、主要经过： ? 1996四月一日上半夜，＃１发电机中修后的起动准备工作基本完成。２１：０５当合上发电机励磁开关４１时，发电机出口电压表立即甩到最大（２５KV），发电机电流指示约１４KA，发电机励磁电压、励磁电流指示均较大。立即手动拉开４１开关。ＢＴＧ盘报警信号有：８６-５／GMT出口动作、强励报警电子间检查发现５１AE继电器调牌，发电机意外加电压报护动作。 发生上述现象以后，立即对发变组的一次回路进行检查，但未发现任何异常，对发变组回路测绝缘正常。根据发电机的现象当时主要怀疑ＡＶＲ系统有问题，继电保护班对ＡＶＲ系统进行外观检查，但没发现任何问题。后经有关领导决定，准备再次进行并网操作。 四月二日０２：３５，当合上发电机励磁开关４１后，发电机出口电压表立即甩到最大（２５KV），发电机电流指示约１８KA，发电机励磁电压、励磁电流指示均较大。立即手动拉开４１开关。ＢＴＧ盘“８６-５／GMT出口动作”报警，电子间检查发现５１AE继电器调牌，发电机意外加电压报护动作。 另外，就地检查人员听到发变组回路有异常的充电声音。 二、原因及现象分析： ? 事故发生以后，维持汽机３０００转／分，对永磁机出口进行核相，相序正确。故分析原因是ＡＶＲ系统故障引起。将发变组回路转为检修。对ＡＶＲ系统，重点是９０ＤＣ调节回路进行全面检查，并做模拟试验，发现９０ＤＣ调节器回路中Ａ６运算放大器输出为－１.２V电位。该信号到＃２触发电路用来增大功放回路的导通角。这样当４１开关合上后，功放回路被导通，励磁电流、励磁电压增加，发电机空载电势增大。发电机空载电势的增大，导致与其相连结的主变、厂总变出现过磁密，使变压器铁芯出现严重磁饱和，产生巨大的空载激磁电流，尤其是三台主变。下表反应的是一台主变的过磁密倍数与励磁电流的关系：┌──────┬───┬───┬───┬───┐ │过磁密倍数│ 1.0 │ 1.1 │ 1.2 │ 1.3 │ ├──────┼───┼───┼───┼───┤ │励磁电流(A)│ 180 │ 216 │ 2000 │ 8200 │ └──────┴───┴───┴───┴───┘ 从上表可看出，如果主变有１.?３倍的过磁密，则三台主变所需的励磁电流为１.?７３２×８.２KA＝１４.２KA，而当时发电机的三相电流近１８KA，考虑厂总变需要部份激磁电流，这样根据发电机的三相电流，可推算出当时发电机的出口电压为２６KV左右。（注：当时发电机的频率为额定，过磁密倍数即为过电压倍数。） 对意外加电压保护动作的说明： 意外加电压保护是由５０AE 和８１AE两部分串连够成的。?其简图如下 ││ ┼├──┤├──┤├───┤├───┤─ │５０AE ８１AE ８６-５\GMT│ ? 其中８１AE接点带有一小的延时，５０AE为瞬动接点。在合励磁开关４１之前，发电机没有电压，故８１AE接点闭合，当励磁开关４１合上后，由与存在相当大的激磁电流，５０AE闭合而８１AE没来及返回，故８６－５\GMT出口继电器动作。 三、暴露的问题： １、本次中修前ＡＶＲ系统为正常工作状态。而中修期间对该系统进行了全面检验，不
发电机保护现象、处理
发电机保护1 对于发电机可能发生的故障和不正常工作状态,应根据发电机的容量有选择地装设以下保护。 (1)纵联差动保护:为定子绕组及其引出线的相间短路保护。 (2)横联差动保护:为定子绕组一相匝间短路保护。只有当一相定子绕组有两个及以上并联分支而构成两个或三个中性点引出端时,才装设该种保护。 (3)单相接地保护:为发电机定子绕组的单相接地保护。 (4)励磁回路接地保护:为励磁回路的接地故障保护。 (5)低励、失磁保护:为防止大型发电机低励(励磁电流低于静稳极限所对应的励磁电流)或失去励磁(励磁电流为零)后,从系统中吸收大量无功功率而对系统产生不利影响,100MW及以上容量的发电机都装设这种保护。 (6)过负荷保护:发电机长时间超过额定负荷运行时作用于信号的保护。中小型发电机只装设定子过负荷保护;大型发电机应分别装设定子过负荷和励磁绕组过负荷保护。 (7)定子绕组过电流保护:当发电机纵差保护范围外发生短路,而短路元件的保护或断路器拒绝动作,这种保护作为外部短路的后备,也兼作纵差保护的后备保护。 (8)定子绕组过电压保护:用于防止突然甩去全部负荷后引起定子绕组过电压,水轮发电机和大型汽轮发电机都装设过电压保护,中小型汽轮发电机通常不装设过电压保护。 (9)负序电流保护:电力系统发生不对称短路或者三相负荷不对称(如电气机车、电弧炉等单相负荷的比重太大)时,会使转子端部、护环内表面等电流密度很大的部位过热,造成转子的局部灼伤,因此应装设负序电流保护。 (10)失步保护:反应大型发电机与系统振荡过程的失步保护。 (11)逆功率保护:当汽轮机主汽门误关闭,或机炉保护动作关闭主汽门而发电机出口断路器未跳闸时,从电力系统吸收有功功率而造成汽轮机事故,故大型机组要装设用逆功率继电器构成的逆功率保护,用于保护汽轮机。 发电机保护简介 1、发电机失磁保护 失磁保护作为发电机励磁电流异常下降或完全消失的失磁故障保护。由整定值自动随有功功率变化的励磁低电压Ufd(P)、系统低电压、静稳阻抗、TV断线等判据构成，分别动作于发信号和解列灭磁。励磁低电压Ufd(P)判据和静稳阻抗判据均与静稳边界有关，可检测发电机是否因失磁而失去静态稳定。静稳阻抗判据在失磁后静稳边界时动作。TV断线判据在满足以下两个条件中任一条件：│Ua+Ub+Uc－3U0│≥Uset(电压门坎)或三相电压均低于8V，且0.1A 电机大修后应作哪些试验： 1、发电机大修后一般应作如下项目的试验： (1)二次回路（操作保护）传动及检查； (2)发电机起动前之其他试验； (3)测静、转子回路直流电阻； (4)励磁机空载特性试验； (5)发电机短路特性试验； (6)发电机空载特性试验及层间耐压； (7)测量发电机静、转子励磁回路绝缘； (8)对民电机作交流耐压试验，直流耐压试验； 2、上述试验的作法及运行人员注意问题：① 测量发电机静、转子励磁回路绝缘电阻。因发电机在大修时，励磁机、发电机要解体进行检查处理，静、转子励磁机等线圈绝缘处于大气中，可能吸收潮气使绝缘降低。另外在整个大修过程中，各部绝缘有无损坏，碰坏或缺陷处理不好等现象。测量上述各部绝缘是一基本方法，这是因为绝缘电阻是衡量绝缘质量的一个主要指标，用它可以发现绝缘内有无贯穿的导电通路，并能发现由于高压作用于绝缘后而发展的缺陷，测绝缘的工作，一般在开机前由运行人员去作，发电机静、转子回路绝缘电阻应在通水前测量，绝缘电阻的数值不作具体规定，但应于历史测量结果比较分析，静子回路用1000—2500V摇表测量，应不低于0.5MΩ。若通水后测量的绝缘电阻值主要的是检查水质，一般为数百千欧（用万用表测量）测量绝缘时，使用摇表，万用表应遵守有关规定。② 对发电机作交流耐压试验的目的是为了检查定子绕组的主绝缘是否良好，检查绝缘水平，确定发电机能否投运。做此试验应用专用试验升压变压器及其他用具，耐压的试验电压，一般应为额定电压的1.3—1.5倍，持续时间为一分钟。③ 直流耐压试验，它能确定绝缘耐压强度，而对绝缘内部不会损伤，同时它还可以测量被测绝缘的泄漏电流，正常时泄漏电流与外加电压为一直线关系，若泄漏电流急剧增加时，则说明绝缘有问题。该试验所加电压应为额定电压的2.5倍，对于发电机的定子绕组来讲，在最高试验电压下，各相泄漏电流在20微安以上者，各相泄漏电流间的不对称系数应不大于2，各相差值应与历史试验值作比较，不应有显著差别。④ 测量静、转子回路直流电阻测量发电机静、转子回路直流电阻的目的，是为了检查线圈内部、端部、引出线的焊缝质量以及连接点的接触情况，实际是检查这些接头的接触电阻有无变化，若接触电阻大，则说明接触不良，该工作由高压试验人员做。⑤励磁机空载特性试验：为了检查鉴定大修后的励磁机各特性是否良好，并与厂家原特性曲线比较，一般在发电机与系统并列前，当汽机转速达3000转/分钟时作该试验，其方法如下：a、在励磁机磁场回路接一电流表（端子609），并接一电压表（端子6.03、6.04） b、断开发电机、工作励磁要刀闸，解除强励11ZK c、合上MK开关，慢慢调节RC电阻，逐点读取励磁机电压及其磁场电流，直至励磁机电压达到额定值为止。 d、采取上升、下降两条特、性曲线与原特性曲线比较应无较大差异。该试验由试验人员与运行人员共同作，操作时要调整缓慢均匀，读表计要求准确同时进行。⑥发电机短路特性试验：所谓短路特性，是发电机在额定转速的发电方式下，静子三相短路时，静子短路电流Id与励磁机电流il 成正比关系。利用此试验可判断发电机转子线圈有无匝间短路，此外，计算发电机的主要参数同其电抗xd短路比以及电压调整器的整定计算时也都需要得用短路特性试验。其方法如下： a、在发电机端子排A432、B431、C432回路中串接标准电流表。在灭磁盘励磁回路接直流电流表（603、604处）并接直流电压表。 b、在发电机主油开关处A、B、C出线上接三相短路线一组。 c、发电机恢复备用，投入各保护（此时甲刀闸在断开） d、合上发电 发电机保护1对于发电机可能发生的故障和不正常工作状态,应根据发电机的容量有选择地装设以下保护。 (1)纵联差动保护:为定子绕组及其引出线的相间短路保护。 (2)横联差动保护:为定子绕组一相匝间短路保护。只有当一相定子绕组有两个及以上并联分支而构成两个或三个中性点引出端时,才装设该种保护。 (3)单相接地保护:为发电机定子绕组的单相接地保护。 (4)励磁回路接地保护:为励磁回路的接地故障保护。 (5)低励、失磁保护:为防止大型发电机低励(励磁电流低于静稳极限所对应的励磁电流)或失去励磁(励磁电流为零)后,从系统中吸收大量无功功率而对系统产生不利影响,100MW及以上容量的发电机都装设这种保护。 (6)过负荷保护:发电机长时间超过额定负荷运行时作用于信号的保护。中小型发电机只装设定子过负荷保护;大型发电机应分别装设定子过负荷和励磁绕组过负荷保护。 (7)定子绕组过电流保护:当发电机纵差保护范围外发生短路,而短路元件的保护或断路器拒绝动作,这种保护作为外部短路的后备,也兼作纵差保护的后备保护。 (8)定子绕组过电压保护:用于防止突然甩去全部负荷后引起定子绕组过电压,水轮发电机和大型汽轮发电机都装设过电压保护,中小型汽轮发电机通常不装设过电压保护。 (9)负序电流保护:电力系统发生不对称短路或者三相负荷不对称(如电气机车、电弧炉等单相负荷的比重太大)时,会使转子端部、护环内表面等电流密度很大的部位过热,造成转子的局部灼伤,因此应装设负序电流保护。 (10)失步保护:反应大型发电机与系统振荡过程的失步保护。 (11)逆功率保护:当汽轮机主汽门误关闭,或机炉保护动作关闭主汽门而发电机出口断路器未跳闸时,从电力系统吸收有功功率而造成汽轮机事故,故大型机组要装设用逆功率继电器构成的逆功率保护,用于保护汽轮机。 发电机保护简介 1、发电机失磁保护失磁保护作为发电机励磁电流异常下降或完全消失的失磁故障保护。由整定值自动随有功功率变化的励磁低电压Ufd(P)、系统低电压、静稳阻抗、TV断线等判据构成，分别动作于发信号和解列灭磁。励磁低电压Ufd(P)判据和静稳阻抗判据均与静稳边界有关，可检测发电机是否因失磁而失去静态稳定。静稳阻抗判据在失磁后静稳边界时动作。 同步发电机灭磁及转子过电压保护 上海鑫日电气科技有限公司 一概述 随着大型同步发电机组单机容量的不断增大，特别是采用具有高顶值自励可控硅励磁系统，对灭磁及转子过电压保护的技术要求已提到了一定的高度。用常规的磁场断路器及非线性电阻相结合的方式已不能满足大型同步发电机组正常可靠灭磁的要求。在电站实际运行的过程中，由于灭磁失败，引起磁场断路器烧毁以及因灭磁不力而造成转子过压击穿励磁设备的事故屡见不鲜。因此人们长期以来一直在致力于研究用新的方法来解决直流电感性负载的大电流开断领域这一难以攻克的课题。 二同步发电机的灭磁及技术要求 同步发电机的灭磁，即把储藏在同步发电机转子回路中的磁场能量消耗掉。 由于电力系统的不断扩大和大型同步发电机组单机客量的增大，快速切除故障电流是确保电力系统稳定和安全运行的重要条件，特别是当发电机内部或外部（包括机端变，励磁变及主变，出口母线等）出现短路或接地故障时，必须快速切断励磁电流，并在尽短的时间内消耗掉储藏在发电机励磁绕组中的能量。在电站实际运行的过程中，曾出现过因灭磁失败而引起转子过压，造成磁极击穿，烧毁磁场断路器及励磁设备等严重事故，甚至还出现过因灭磁时间过长，烧毁定子绕组及因主变短路时未能迅速灭磁断流，造成主变绕组烧损，外罩炸 裂的恶性事故。由此可见，快速可靠的灭磁及有效的限制转子过电压措施成了大型发电机组安全运行至关重要的问题。设计大型同步发电机的灭磁系统，通常应满足以下基本的技术要求： 1．必须满足各种运行状况下可靠灭磁的要求。 大型同步发电机组励磁电流的不断增长，转子绕组的电感越来越大，转子所储存的磁场能量也相应随之增大，所以大型机组的灭磁装置必须满足有足够大的灭磁容量，他除了在正常及机端短路等强励状况下能可靠灭磁外，特别是对于具有高顶值系数的自励可控硅系统，还必须满足在空载误强励、三相短路等极限状况下可靠灭磁的要求。2．满足快速灭磁的要求，尽可能实现接近理想灭磁时间。 大型发电机组虽然采用了现代快速灵敏的继电保护装置，但这种保护装置的作用是当发电机出现故障时，能尽快地将机组解列，但即使机组已经解列，可故障电流依然存在，不论发电机的故障是一相短路还是部分绕组短路，在故障电流期间，损坏的程度是随绝缘燃烧和铜线熔化的时间而增加，所以只有在发电机解列的同时，采用快速灭磁才是限制故障电流和使绕组免于全部烧毁最充分有效的措施。3．灭磁应更加彻底。 大型机组的出口母线电压很高，在这种高压机组中，哪怕只要有维持发电机母线电压10%的励磁残压，这种残压也足以维持故障处的电弧，为此大型机组的灭磁应更加彻底，其灭磁时间应以转子电流下降到定子的电压不足以维持故障处电弧的燃烧的时间才称灭磁结束。4．有效的转子过电压限制措施。 发电机过压保护实验 一、实验目的 1、掌握发电机电压保护的电路原理，工作特性、使用及整定原则。 2、通过安装调试理解过压保护中各继电器的功用和整定调试方法。 3、掌握发电机过压保护的电路接线和实验操作技术。 二、预习与思考 1、图17—1的过电压保护电路中，每一个继电器承担着什么任务？能否少用几个？ 2、图17—1电路中各个继电器的参数是根据什么原则整定的？ 3、假如图17—1中信号继电器的电流线圈误接入电压回路会现什么后果？ 4、为什么安装调试时只断开电压继电器与电压互感器的连接，在电压继电器线圈上加调试 电压就可以进行调试整定？ 5、为什么四个继电器中只有YJ是测量元件？ 三、原理说明 发电机保护是一套防止输出端电压升高而使发电机绝缘受到损害的继电保护装置。 当运行中的发电机突然甩掉负荷或者带时限切除距发电机较近的外部故障时，由于转子旋转速度的增加以及强行励磁装置动作等原因，发电机的端电压升高。 对于水轮发电机，由于调速系统惯性较大，使动作过程缓慢，因此在突然失去负荷时，转速将超过额定值，这时发电机输出端电压有可能高达额定值的1.8~2倍，为了防止发电机的绝缘受到损坏，在水轮发电机上一般应装设过电压保护。 对于汽轮发电机，由于它装有快速动作的调速器，当转速超过额定值的10%后，汽轮机的危急保安器会立即动作，关闭主汽门，能有效防止由于机组转速升高引起的过电压，因此，对汽轮发电机一般不考虑装设过电压保护。但为确保大型汽轮发电机的安全，对中间再热式的大型机组，由于其工频调节器调节过程比较迟缓，励磁系统反应的速度也比较缓慢，因此，在大型汽轮发电机也有必要装设过电压保护装置。 （一）保护装置原理接线图 过电压保护装置的原理接线如图17—1所示，由于过电压是三相对称出现的，故只需装一只电压继电器作为测量元件。保护由接在发电机输出端的电压互感器上的一个过电压继电器YJ以及时间继电器SJ、信号继电器XJ、保护出口中间继电器BCJ等组成。保护动作后跳开发电机断路器和灭磁开关，对大型发电机—变压器组则跳开变压器高压侧断路器及灭磁开关。 （二）保护装置动作值的整定 保护的动作电压可按下式进行计算： Udb=(1.2~1.5)UFe (17-1) 式中UF—发电机额定相间电压。 继电器的动作电压则为： nY b Ud j Ud . . （17—2） 保护的动作时限，一般取0.5秒。式中：nY—电压互感器变比。 编订：__________________ 单位：__________________ 时间：__________________ 发电机空载特性的安全试验方法(正式) Standardize The Management Mechanism To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑 文件编号：KG-AO-3990-19 发电机空载特性的安全试验方法(正 式) 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对管理机制、管理原则、管理方法以及管理机构进行设置固定的规范，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 (1)试验接线 发电机空载特性试验接线如图8—17所示。 (2)试验步骤 ①按图8—17接线。 ②将自动调整励磁装置放在手动位置，退出强行励磁和强行减磁装置，将磁场变阻器R调至最大位置，将差动、过流、接地保护投入运行。 ③将发电机升速至额定转速，且保持不变。 ④合上灭磁开关SD，调节磁场变阻器，慢慢调节励磁电流，逐渐增加励磁电压，每增加额定电压的10％～15％，应停留片刻，同时读取并记录各仪表的读数和转速值；定子电压的最高值应该是汽轮发电机电压升至额定电压的130％，带变压器时为110％的额定电压，水轮发电机电压升至额定电压的150％(以不超过励磁电流为限)。 ⑤对有匝间绝缘的发电机结合进行匝间耐压试验时，应在最高试验电压下进行，持续时间为5min。 ⑥逐渐减少励磁电流，降低定子电压，每减少额定电压的10％-15％应停留片刻，读取并记录各仪表的指示值和转速，当磁场变阻器退至电阻最大时，拉开灭磁开关。 ⑦拉开灭磁开关后，保持额定转速，在定子绕组 第十六章发电机特性试验和参数测量 第一节发电机空载特性试验 一、概述 发电机的空载运行工况，是指发电机处于额定转速，在励磁绕组中通入一定的励磁电流，而定子绕组中的电流为零时的运行状态。此时，励磁绕组中电流所产生的磁通可以分为气隙主磁通和漏磁通两部分。主磁通通过空气隙与定子绕组相交链，并在定子绕组中产生感应电势E。漏磁通仅与励磁绕组相交链。 在这种条件下，定子绕组的感应电势置与其端电压U相等，即U＝E。设I E表示励磁电流，W表示匝数，则I E W就代表励磁绕组中的安匝数。因为匝数W一定，则主磁通υ及其在定子绕组中的感应电势E就取决于励磁电流的大小和磁回路的饱和程度。在空载试验后，取励磁电流为横坐标，取端电压为纵坐标，即可得到关系曲线U＝f(I E)。 发电机在空载运行条件下其端电压和励磁电流的关系曲线U＝f(I E)，称为发电机的空载特性曲线。空载特性曲线不仅表示了感应电势Z和励磁电流．I E的关系，同时也表示了气隙主磁通υ和励磁电流I E的关系。 空载特性曲线常常用标么值来表示，即选定子额定电压U N为电压基准值，选空载试验时对应于定子额定电压的励磁电流I EO为电流基准值。 空载特性是发电机的最基本特性之一，由此可求出发电机的电压变化率ΔU％、同步电抗X d；短路比及和负载特性等。在求取此特性的同时，还可以检查发电机三相电压的对称性和进行定子绕组匝间绝缘试验。 二、测量方法 (一)试验接线 发电机空载特性试验接线如图l6-l所示。 (二)试验步骤 (1)按图16—1在发电机转子回路和定子回路接入各种表计，包括定子电压表、频率表、在标准分流器(O.2级)上接测量励磁电流的毫伏表、在励磁回路上接的励磁电压表，将励磁电阻调至最大值位置。 (2)将电压调节器、强励装置退出运行，差动、过流、接地保护装置投入运行。 (3)启动原动机至额定转速且维持不变。 (4)电机在空载状态下，合上磁场开关，先慢慢调节励磁，使电压升至额定值，然后缓慢减少励磁，测下降曲线，在降压过程中可分10个点，分别记录各表计读数，直到电压降到零。再进行第二次升压，测上升曲线，也分l0个点读数，直至升到1.3U N ，有匝间绝缘的发电机，在1.3U N 试验电压下应持续5min ；随即将电压下降。 (5)励磁电流降至最小值后，断开磁场开关，发电机仍应保持额定转速，然后在定子绕组出线端的电压互感器二次侧测量电压，按变比计算定子残压值。也可用绝缘棒将足够量程的高内阻电压表直接搭到发电机出线上测量残压值。 (三)注意事项 (1)合上磁场开关后，应慢慢升压，当电压升至额定电压的20％时，检查三相电压是否平衡，且巡视发电机等设备是否正常。 (2)在测取上升和下降曲线时，励磁电流大小只能沿一个方向调节，严禁中途反向。否则由于磁滞作用，将影响试验结果。 (3)调节励磁到一定数值，待表计指针稳定后进行读表，并要求所有表计同时读取。 (4)在发电机出线上测量定子残压时，必须做好安全措施，例如磁场开关应在断开位置，测量人员要戴绝缘手套并利用绝缘棒测量定子残压值。所使用仪表应是多量程的高内阻交流电压表。 (5)试验时发现异常现象应立即停止试验，及时查明原因。 (四)试验结果分析 (1)将各仪表读数换算成实际值，其中定子电压应取三相电压的平均值。 (2)试验过程中转速应稳定，否则所测电压应按下式换算到额定转速之电压值 U=U m M N n n (16—1) 式中 U m ——实测电压，V ； n N ——额定转速，r ／min ； n m ——实测转速，r ／min 。 (3)将整理的数据，绘制空载特性曲线。由于铁芯磁滞的影响，曲线上升支和下降支不是重合的，应取平均值，该平均值绘制的曲线即为空载特性曲线。 (4)根据所得空载特性曲线与出厂数据和历年的数据进行比较。如所得曲线比历年数据降低得多，即说明转子绕组可能有匝问短路缺陷。 第二节 发电机短路特性试验 一、概述 发电机短路特性是指发电机的转速n 为额定转速，电枢绕组的端电压为零时电枢电流和励磁电流的关系I k ＝f(I E )。 发电机三相对称稳定短路工况；是指发电机处于额定转速下，转子绕组通入一定的励磁 过电压是防止发电机绝缘受到损害。。。 发电机突然甩掉负荷或者带时限切除距发电机较近的外部故障时，由于转子旋转速度的增加以及强行励磁装置动作等原因，发电机的端电压将升高。对于汽轮发电机，由于它装有快速动作的调速器，当转速超过额定值的10%以后，汽轮机的危急保安器会立即动作，关闭主汽门，能有效地防止由于机组转速升高而引起的过电压，因此，对汽轮发电机一般不考虑装设过电压保护。但为了确保大型汽轮发电机的安全，对中间再热式的大型机组，由于其功频调节器调节过程比较迟缓，励磁系统反应的速度也比较缓慢，因此，在大型汽轮发电机中也有必要装设过电 压保护装置。 定子过电压保护的动作电压及动作延时，应按照发电机制造厂提供的允许最大过电压倍数与允许时间的特性来整定。对于大型的汽轮发电机，过电压保护的定值为：动作电压Udz＝1.3UN（UN 为发电机额定相间电压，TV二次值），动作时间可取0.5s。作用于解列灭磁。对于水轮发电机：动作电压Udz=1.5UN，动作时间0.5s。作用于解列灭磁。对于采用可控硅励磁系统的水轮发电机：动作电压Udz＝1.3UN，动作时间取0.5s。作用于解列灭磁。 发电机励磁系统过电压保护 对于发电机组来说，励磁系统稳定性直接影响了机组运行的稳定性。而过电压对系统的危害和影响较大，长时间的过电压作用会使系统绝缘受到损害，甚至直接破坏系统元器件，危及机组和人身的安全。 发电机励磁系统产生过电压的形式多种多样，产生的原因较复杂，对这些形式的过电压必须采取合理和行之有效的手段来防护。系统过电压主要有：大气过电压、浪涌过电压、合闸冲击过电压、分闸瞬变过电压、直流关断过电压、可控制硅换相过电压、转子绕组感应过电压等。针对这些过电压产生的原因，提出必要的合理的防护措施，可以很好的解决过电压的危害问题。 当励磁系统线路遭受雷击等大气过电压的侵入时，必然在变压器副边绕组感生幅值很大的过电压，但作用时间短暂，一般仅为几十μs。对此类过电压多采用避雷器等设备予以保护。 整流变也易受电网静电感应侵害，产生浪涌过电压，并对副边绕组感生很大过电压，对系统设备形成电气冲击。对此类过电压通常加装压敏电阻等特种过电压保护器来保护系统安全。 由于整流变的绕组间存在着寄生电容，当投入整流变一次电源瞬间会因绕组和铁芯间电容而引起位移电荷，产生合闸传递过电压。变压器容量越大，一次侧电压越高，合闸引起的冲击过电压 技术讲座讲稿 灭磁与转子过电压保护 2004年1０月 灭磁与转子过电压保护 1.非线性电阻 所谓非线性电阻是指加于此电阻两端的电压与通过的电流呈非线性关系，其电阻值随电流值的增大而减少。 作为非线性电阻的材料一般用碳化硅和氧化锌。就非线性特性而言，氧化锌电阻优于碳化硅。在评价非线性电阻特性时，通常以非线性电阻系数β来表征,此系数仅与电阻阀片的材质有关。碳化硅S ｉC 非线性电阻β＝0．25~0.5；氧化锌ZnO 非线性电阻β=0.025～0.０5。 U G U D U C U 对于氧化锌非线性电阻，标志其特征的主要数据有: （1）导通电压U D (U 1０m Ａ） 当元件的漏电流为１0mA 时的外加电压值，其后如果电压继续上升，流过非线性压敏元件的电流将迅速增大，为此，定义在导通电压U D 以下的区域为截止区，U D 以上的区域为导通区。 (2）残压U Ｃ(U 残） 当元件流过100A 电流时,非线性电阻两端的残压值。 对于氧化锌非线性灭磁电阻元件而言,在正常工作及导通条件下流多的漏电流均会引起元件部分分子结构的损坏并影响到元件的使用寿命，为此正常工作电压的选择不宜过高。 （３）荷电率S U G 为元件工作电压，此值影响到元件的老化寿命。荷电率比值取得越高，元件的漏电流也越大，从而加速老化过程。一般S ≤０.5为宜。 U ｆN ——额定励磁电压 U f0——空载励磁电压 U ac ——阳极电压 Ｕm ｉn ——最小工作电压 COS α=U ｆ０/ U ａc /1.35 U min = 2U ac S ＩN(120+α) Ｓ=︱U min ︱/U D 2.灭磁开关 2.1 名词、术语 2.1.1 断路器 按规定条件,对配电电路、电动机或其他用电设备实行通断操作并起保护作用，即当电路内出现过载、短路或欠电压等情况时能自动分断电路的开关电器。 2．１．２磁场断路器 用于配合非线性(或线性）电阻分断发电机励磁回路的断路器。 2．２条件 发电机成功灭磁的条件,是磁场断路器在分断过程中主触头上的弧压应足够高以保证转子电流全部转移至灭磁电阻，且主触头可以承受此转移过程中的燃弧弧能。 3.灭磁工作原理 当发电机组的内部或发电机出口端发生故障以及正常停机时都要快速切断励磁电源，由于发电机转子绕组是个储能的大电感，因此励磁电流突变势必在转子绕组两端引起相当大的暂态过电压,造成转子绝缘击穿，所以必须尽快将转子电感中的磁能快速消耗，这就是通常所说的灭磁。 通常使用的灭磁方法有:线性电阻灭磁、灭磁开关灭磁、逆变灭磁和非线性电阻灭磁。本公司采用氧化锌非线性电阻灭磁方式利用其特殊的伏安特性,达到近似恒压灭磁的效果。 灭磁的原理如图1所示，其中i转子中的电流、FR１为氧化锌非线性电阻、FMK为灭磁开关、Uo为励磁电压、ＬP为整流电源、Ｕk为灭磁开关弧压、Ｕ 为氧化锌非线性电阻残压。若要 Ｒ 使转子电流衰减至零,必须在转子两端加一个与其励磁电源电势相反的电势U，灭磁方程式为Ldi/d ｔ+U=O。可见电感中电流衰减率正比于反向电势U,反向电势越大,灭磁时间越短。但反向电势受转 子绝缘水平限，限不能超过转子绝缘允许值因此最理想的灭磁方式是灭磁电压保持恒定，电流保持 变化很小，一个固定的变化率(ｄi/dt=-U／L）按直线规律衰减至零。由于氧化锌非线性电阻残压U Ｒ =U。发电机正常运行时转子电压低,氧化锌非线性电阻呈高阻态，漏电流灭磁时近似于恒压，即U R 仅为微安级。灭磁时,灭磁开关FＭK跳开，切开励磁电源，在满足Uk≥Ｕo+U 时,电流被迫入灭磁 R 过电压保护器中，转子绕组中所储能量被氧化锌非线性电阻消耗,且氧化锌良好的伏安特性保证了 这部分能量几乎以恒压的形式消耗,确保了发电机组的安全。 1．同步发电机运行实验指导书2．发电机励磁调节装置实验指导书3．静态稳定实验(提纲，供参考) 4．发电机保护实验提示 5． 广西大学电气工程学院 同步发电机运行实验指导书 目录 一、实验目的 二、实验装置及接线 三、实验内容 实验一发电机组的起动和同步电抗Xd测定 实验二发电机同期并网实验 实验三发电机的正常运行 实验四发电机的特殊运行方式 实验五发电机的起励实验 四、实验报告 五、参考资料 六、附录 1．不饱和Xd的求法 2．用简化矢量图求Eq和δ 3．同期表及同期电压矢量分析 一、实验目的 同步发电机是电力系统最重要又最复杂的电气设备，在电力系统运行中起着十分重要的作用。通过实验，使学生掌握和巩固同步发电机及其运行的基本概念和基本原理，培养学生的实践能力、分析能力和创新能力，加强工程实线训练，提高学生的综合素质。 二、实验装置及接线 实验在电力系统监控实验室进行，每套实验装置以4KW直流电动机与同轴的1.5KW同步发电机为被控对象，配置常规仪表测量控制屏（常规控制）和自动控制屏（微机监控）。可实现对发电机组的测量、控制、信号、保护、调节、并列等功能，本次同步发电机运行实验，仅采用常规控制方式。 直流电动机-同步发电机组的参数如下： 直流电动机： 型号Z2-42，凸极机 额定功率4KW 额定电压DC220V 额定电流22A 额定转速1500r/min 额定励磁电压DC220V 额定励磁电流0.81A 同步发电机 型号STC-1.5 额定功率 1.5KW 额定电压AC400V(星接) 额定电流 2.7A 额定功率因数0.8 空载励磁电流1A 额定励磁电流2A 同步发电机接线如图电-01所示。发电机通过接触器1KM、转换开关1QS、 3.12 发电机定子绕组过电压保护 3.12.1保护原理 发电机定子绕组过电压保护反应发电机机端电压大小，该电压取自发电机机端TV的线U，过电压保护动作于跳闸。 电压 AB 3.12.2保护动作逻辑 跳闸Array图3-12-1 发电机过电压保护逻辑图 其它 【NARI RCS-985发电机变压器成套保护装置技术说明书－2001】 过电压保护 过电压保护用来保护发电机各种运行情况下引起的定子过电压。发电机电压保护所用电 压量的计算不受频率变化影响 该两段过电压保护跳闸段，反应机端相间电压的最大值，动作于跳闸出口Array 过电压保护逻辑框图 U pp.max为相间电压最大值 低电压保护 低电压保护由经外部控制接点来闭锁的低电压构成，低电压保护反应三相相间电压的降 低。低电压保护设一段跳闸段，延时可整定 低电压保护逻辑框图 U pp.min为相间电压最小值 【NARI RCS-985发电机变压器成套保护装置技术说明书－2001】 【南自：DGT801数字式发电机变压器保护装置技术说明书】 保护反应发电机机端电压大小，该电压取自发电机机端TV 的线电压CA U ，出口方式： 发信或跳闸。 说明：可以分两段动作值，分别带延时出口 【南自：DGT801数字式发电机变压器保护装置技术说明书】 【许继：WFB-100微机型发变组成套保护装置技术说明书】 过电压保护 过电压保护可作为过压启动、闭锁及延时元件、保护取三相线电压，当任一线电压大于整定值，保护即动作 动作电压整定范围：100～200V ，整定误差不超过±5%； 动作延时整定范围：0.1～50s ，整定误差不超过±5% 低电压保护 低电压保护可作为低压启动、闭锁及延时元件、保护取三相线电压，当任一线电压小于整定值，保护即动作 动作电压整定范围：50～100V ，整定误差不超过±5%； 动作延时整定范围：0.1～50s ，整定误差不超过±5% 【许继：WFB-100微机型发变组成套保护装置技术说明书】 【NARI-SIMENS 微机发电机成套保护系统】 过压保护（ANSI59） 过压保护防止因电压过高而导致绝缘故障，它是利用电压的正序分量的变化或因接地故障而导致中性点移动进行保护，该保护分两段 技术数据 欠压保护（ANSI27） 欠压保护把电压正序分量和设定的最小值进行比较（视结果而作出动作否），它可对如异步机，抽水蓄能机组等电压联系不稳定的机组进行保护 技术数据？ 发信或跳闸 发电机定子绕组单相接地保护方案综述 发布: 2009-8-07 09:59 | 作者: slrd8888 | 查看: 882次 1 前言 定子绕组单相接地故障是发电机最常见的一种故障，而目往往是更为严重的绕组内部故障发生的先兆，因此定子接地保护意义重大。目前实际应用中比较成熟的定子接地保护有基波零序电压保护、三次谐波电压保护及二者组合构成的保护，国外的发电机中性点大都是经高阻接地，较多的采用的是外加电源式的保护。近十几年微机保护的飞速发展，为新保护原理的开发提供了强大的硬件平台和广阔的软件空间。其中基于自适应技术、故障分量原理和小波变换的保护比较突出，它们有力地推动了单相接地保护技术的发展。 扩大单元接线的发电机定子接地保护迫切需要具有选择性的保护方案，由于零序方向保护自身的缺陷、基于行波原理的保护在理论和技术上尚不够成熟，因此将小波变换应用到选择性定子接地保护有着重要的意义。 2 定子绕组单相接地保护方案 发电机定子绕组单相接地时有如下特点：内部接地时，流经接地点的电流为发电机所在电压网络对地电容电流的总和，此时故障点零序电压随故障点位置的改变而改变；外部接地故障时，零序电流仅包含发电机本身的对地电容电流。这些故障信息对接地保护非常重要，下面就介绍几种定子接地保护方法。 2.1 零序电流定子接地保护 由单相接地故障特点可知，对直接连在母线上的发电机发生内部单相接地时，外接元件对地电容较大，接地电流增大超过允许值，这就是零序电流接地保护的动作条件。这种保护原理简单，接线容易。但是当发电机中性点附近接地时，接地电流很小，保护将不能动作，因此零序电流保护存在一定的死区。 2.2 基波零序电压定子接地保护 发电机电气设备大修后调试方案与措施 一、试验项目 1、不同转速下的发电机转子的绝缘电阻,交流阻抗测试. 2、励磁机空载特性试验. 3、发电机短路特性试验,励磁机负载特性试验. 4、发电机电流保护定值校对. 5、发电机电压回路检查. 6、发电机空载特性试验. 7、发电机及PT、引出线核相检查. 8、发电机差动相量检查. 9、发电机轴电压测量. 二、组织措施 1、试验总指挥: 2、试验负责人: 3、试验人员: 三、试验时间安排 1、试验前由值长下达电气准备启动调试命令. 2、试验时间计划从汽轮机转速稳定在3000r/min移交电气共4小时. 四、安全措施(负责人:运行班长) 1、试验前应收回1#发电机系统的全部工作票,并有发电机本体、小间及发电机引出线母线、电缆、开关、CT、PT的有关报告及保护传动报告. 2、发电机系统核相前,应由操作班运行人员再次检查回路清洁,无关人员撤离现场. 3、设备带电后,检查本体,主控及相关回路的设备有无异常,所有人员禁止接触带电设备的绝缘部分,已防漏电伤人. 4、做短路特性的短路排应能承受800A 、10分钟无异常. 五、试验前的准备工作 1、准备好在1#发电机出口断路器021、开关下接线座装设短路排,备做短路特性试验用. 2、准备好各项试验用的表格记录;负责人根据试验内容进行人员分工. 3、仪器、仪表接线 ①、准备一块双钳相位表,一块相序表,一块数字万用表和试验用的引线及一次定相杆. ②、在发电机本体处接好做交流阻抗、功率损耗试验用的电压、电流和瓦特表. ③、在励磁机励磁电流RC回路613中串接一块0.5级0-5A的直流电流表,在发电机小间400A/75mV的分流器606和608线引到主控处接入0.5级0-75mV的直流电压表,并把表盘电流表拆掉. ④、在发电机控制屏转子电压表601、602并接一块0.5级的0-300V的直流电压表 ⑤、在发电机控制屏端子排A451、C451串接两块0.5级0-5A电流表,在A613、B600,C613、B600并接两块0.5级0-150V电压表及N461串接一块电流表. 六、试验的检查工作 1、发电机、励磁机碳刷齐全,接触良好. (检查人: ) 2、测量发电机定子、转子及回路绝缘合格. (检查人: ) 3、021开关油位正常,一次系统接头良好,清洁无杂物.(检查人: ) 4、检查CT测量、保护、计量回路不开路. (检查人: ) 5、检查PT二次回路不应有短路现象. (检查人: ) 6、检查PT一、二次保险齐全,无熔断现象. (检查人: ) 文件编号：TP-AR-L8446 There Are Certain Management Mechanisms And Methods In The Management Of Organizations, And The Provisions Are Binding On The Personnel Within The Jurisdiction, Which Should Be Observed By Each Party. （示范文本） 编制：_______________ 审核：_______________ 单位：_______________ 发电机空载特性的安全 试验方法正式样本 发电机空载特性的安全试验方法正 式样本 使用注意：该操作规程资料可用在组织/机构/单位管理上，形成一定的管理机制和管理原则、管理方法以及管理机构设置的规范，条款对管辖范围内人员具有约束力需各自遵守。材料内容可根据实际情况作相应修改，请在使用时认真阅读。 (1)试验接线 发电机空载特性试验接线如图8—17所示。 (2)试验步骤 ①按图8—17接线。 ②将自动调整励磁装置放在手动位置，退出强行 励磁和强行减磁装置，将磁场变阻器R调至最大位 置，将差动、过流、接地保护投入运行。 ③将发电机升速至额定转速，且保持不变。 ④合上灭磁开关SD，调节磁场变阻器，慢慢调节励磁电流，逐渐增加励磁电压，每增加额定电压的10％～15％，应停留片刻，同时读取并记录各仪表的读数和转速值；定子电压的最高值应该是汽轮发电机电压升至额定电压的130％，带变压器时为110％的额定电压，水轮发电机电压升至额定电压的150％(以不超过励磁电流为限)。 ⑤对有匝间绝缘的发电机结合进行匝间耐压试验时，应在最高试验电压下进行，持续时间为5min。 发电机交接验收试验项目及规定 第2.0.1条容量6000kW及以上的同步发电机及调相机的试验项目，应包括下列内容： 一、测量定子绕组的绝缘电阻和吸收比； 二、测量定子绕组的直流电阻； 三、定子绕组直流耐压试验和泄漏电流测量； 四、定子绕组交流耐压试验； 五、测量转子绕组的绝缘电阻； 六、测量转子绕组的直流电阻； 七、转子绕组交流耐压试验； 八、测量发电机或励磁机的励磁回路连同所连接设备的绝缘电阻，不包括发电机转子和励磁机电枢； 九、发电机或励磁机的励磁回路连同所连接设备的交流耐压试验，不包括发电机转子和励磁机电枢； 十、定子铁芯试验； 十一、测量发电机、励磁机的绝缘轴承和转子进水支座的绝缘电阻； 十二、测量埋入式测温计的绝缘电阻并校验温度误差； 十三、测量灭磁电阻器、自同期电阻器的直流电阻； 十四、测量超瞬态电抗和负序电抗； 十五、测量转子绕组的交流阻抗和功率损耗； 十六、测录三相短路特性曲线； 十七、测录空载特性曲线； 十八、测量发电机定子开路时的灭磁时间常数； 十九、测量发电机自动灭磁装置分闸后的定子残压； 二十、测量相序； 二十一、测量轴电压。 第2.0.2条测量定子绕组的绝缘电阻和吸收比，应符合下列规定： 一、各相绝缘电阻的不平衡系数不应大于2； 二、吸收比：对沥青浸胶及烘卷云母绝缘不应小于1.3；对环氧粉云母绝缘不应小于1.6。注：①进行交流耐压试验前，电机绕组的绝缘应满足第一、二款的要求。②水内冷电机应在消除剩水影响的情况下进行。③交流耐压试验合格的电机，当其绝缘电阻在接近运行温度、环氧粉云母绝缘的电机则在常温下不低于其额定电压每千伏1MΩ时，可不经干燥投入运行。但在投运前不应再拆开端盖进行内部作业。④对水冷电机，应测量汇水管及引水管的绝缘电阻。阻值应符合制造厂的规定。 第2.0.3条测量定子绕组的直流电阻，应符合下列规定： 一、直流电阻应在冷状态下测量，测量时绕组表面温度与周围空气温度之差应在±3℃的范围内； 二、各相或各分支绕组的直流电阻，在校正了由于引线长度不同而引起的误差后，相互间差别不应超过其最小值的2%；与产品出厂时测得的数值换算至同温度下的数值比较，其相对变化也不应大于2%。 第2.0.4条定子绕组直流耐压试验和泄漏电流测量，应符合下列规定： 一、试验电压为电机额定电压的3倍。 发电机大修后应作哪些试验 1、发电机大修后一般应作如下项目的试验： (1)二次回路（操作保护）传动及检查； (2)发电机起动前之其他试验； (3)测静、转子回路直流电阻； (4)励磁机空载特性试验； (5)发电机短路特性试验； (6)发电机空载特性试验及层间耐压； (7)测量发电机静、转子励磁回路绝缘； (8)对民电机作交流耐压试验，直流耐压试验； 2、上述试验的作法及运行人员注意问题： ①测量发电机静、转子励磁回路绝缘电阻。 因发电机在大修时，励磁机、发电机要解体进行检查处理，静、转子励磁机等线圈绝缘处于大气中，可能吸收潮气使绝缘降低。另外在整个大修过程中，各部绝缘有无损坏，碰坏或缺陷处理不好等现象。测量上述各部绝缘是一基本方法，这是因为绝缘电阻是衡量绝缘质量的一个主要指标，用它可以发现绝缘内有无贯穿的导电通路，并能发现由于高压作用于绝缘后而发展的缺陷，测绝缘的工作，一般在开机前由运行人员去作，发电机静、转子回路绝缘电阻应在通水前测量，绝缘电阻的数值不作具体规定，但应于历史测量结果比较分析，静子回路用1000—2500V摇表测量，应不低于0.5MΩ。 若通水后测量的绝缘电阻值主要的是检查水质，一般为数百千欧（用万用表测量）测量绝缘时，使用摇表，万用表应遵守有关规定。 ②对发电机作交流耐压试验的目的是为了检查定子绕组的主绝缘是否良好，检查绝缘水平，确定发电机能否投运。做此试验应用专用试验升压变压器及其他用具，耐压的试验电压，一般应为额定电压的1.3—1.5倍，持续时间为一分钟。 ③直流耐压试验，它能确定绝缘耐压强度，而对绝缘内部不会损伤，同时它还可以测量被测绝缘的泄漏电流，正常时泄漏电流与外加电压为一直线关系，若泄漏电流急剧增加时，则说明绝缘有问题。该试验所加电压应为额定电压的2.5倍，对于发电机的定子绕组来讲，在最高试验电压下，各相泄漏电流在20 微安以上者，各相泄漏电流间的不对称系数应不大于2，各相差值应与历史试验值作比较，不应有显著差别。 ④测量静、转子回路直流电阻 测量发电机静、转子回路直流电阻的目的，是为了检查线圈内部、端部、引出线的焊缝质量以及连接点的接触情况，实际是检查这些接头的接触电阻有无变化，若接触电阻大，则说明接触不良，该工作由高压试验人员做。 ⑤励磁机空载特性试验： 为了检查鉴定大修后的励磁机各特性是否良好，并与厂家原特性曲线比较，一般在发电机与系统并列前，当汽机转速达3000转/分钟时作该试验，其方法如下： a、在励磁机磁场回路接一电流表（端子609），并接一电压表（端子 6.03、6.04）发电机大修实验
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