新聞主題	發(fā)電機(jī)三相短路特性試驗(yàn)

 

發(fā)電機(jī)的短路特性是其重要的電氣性能之一，其試驗(yàn)?zāi)康暮涂蛰d特性試驗(yàn)一樣，也是發(fā)電機(jī)的基本運(yùn)行試驗(yàn)項(xiàng)目之一。為了檢查柴油發(fā)電機(jī)組新機(jī)及大修后的短路特性，檢驗(yàn)柴油發(fā)電機(jī)組的質(zhì)量和性能，確保柴油發(fā)電機(jī)組安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)地投入生產(chǎn)運(yùn)行，因此，短路特性試驗(yàn)是非常有必要的，同時應(yīng)注意試驗(yàn)組織者要具有充分的專業(yè)理論知識和豐富的實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)。本文從發(fā)電機(jī)短路試驗(yàn)基本原理入手，對試驗(yàn)方法、試驗(yàn)注意的問題作出具體分析，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(jī)短路特性試驗(yàn)指的是原動機(jī)在特定轉(zhuǎn)速的狀況下，定子繞組三相穩(wěn)定狀態(tài)下，定子繞組電流與轉(zhuǎn)子勵磁電流間相關(guān)聯(lián)系的一種曲線。

電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)（GB 50150-2006）第3.0.15條明確指出：對三相短路特性曲線進(jìn)行測量的過程中需要滿足以下內(nèi)容：

1、測量數(shù)值、產(chǎn)品出廠試驗(yàn)數(shù)值的對比一定要在可允許誤差的范圍以內(nèi)；

2、在發(fā)電機(jī)自身短路屬性具有相關(guān)出廠試驗(yàn)報(bào)告的情況下，可將發(fā)電機(jī)組的短路屬性進(jìn)行登記。

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

發(fā)電機(jī)三相對稱穩(wěn)定短路工況；是指發(fā)電機(jī)處于額定轉(zhuǎn)速下，轉(zhuǎn)子繞組通入一定的勵磁電流，定子繞組的電壓為零時的運(yùn)行狀態(tài)。短路試驗(yàn)時，定子電壓U＝0，限制短路電流的僅是發(fā)電機(jī)的內(nèi)部阻抗。由于一般發(fā)電機(jī)的電樞電阻遠(yuǎn)小于同步電抗，所以短路電流可認(rèn)為是純感性的，即φ90°，于是電樞磁勢基本上是一個純?nèi)ゴ抛饔玫目v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，各磁勢相量都在一條直線上，合成磁勢是δ＝E十a(chǎn)d，其中E是轉(zhuǎn)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(jī)的定子電阻Ω;

      X_δ——發(fā)電機(jī)漏抗Ω。

可見，發(fā)電機(jī)短路時的合成電勢只等于漏抗壓降，所以對應(yīng)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，合成電勢和對應(yīng)的短路電流將隨之正比地變化，所以短路特性曲線是一條直線。求取發(fā)電機(jī)的短路特性可以檢查定子三相電流的對稱性，并由短路特性曲線結(jié)合空載特性曲線來求取發(fā)電機(jī)的一些重要參數(shù)。

圖1 發(fā)電機(jī)三相短路相量圖

圖2 發(fā)電機(jī)空載及短路特性曲線圖

 

 

二、試驗(yàn)?zāi)康?/span>

 

發(fā)電機(jī)短路特性試驗(yàn)的主要目的是測試的是發(fā)電機(jī)絕緣性能，和電壓輸出特性。短路試驗(yàn)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(dá)到額定電流（過流試驗(yàn)不算在此項(xiàng)目內(nèi)），主要測試?yán)@組可承載電流的能力，也可以檢驗(yàn)電流輸出特性。

 

在發(fā)電機(jī)的相關(guān)試驗(yàn)當(dāng)中發(fā)電機(jī)短路試驗(yàn)是非常關(guān)鍵的一項(xiàng)，其對整個發(fā)電機(jī)組的安全性、可靠運(yùn)行有著直接性的影響。通常，發(fā)電機(jī)短路試驗(yàn)具有以下作用：

1、對定子三相電流的對稱性進(jìn)行系統(tǒng)性檢查；

2、對短路特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面性的分析，綜合空載特性曲線來得出發(fā)電機(jī)的關(guān)鍵參數(shù)；

3、發(fā)電機(jī)短路特性試驗(yàn)?zāi)軌驅(qū)D(zhuǎn)子的匝間短路情況進(jìn)行檢測，尤其是那些對轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速的情況下短路電流和轉(zhuǎn)速是沒有任何關(guān)聯(lián)的，能夠很好地預(yù)防轉(zhuǎn)速不同而造成的測量誤差。

所以，這種試驗(yàn)對反應(yīng)轉(zhuǎn)子繞組嚴(yán)重的匝間短路故障是非常有用的，大量的實(shí)踐表明：轉(zhuǎn)子繞組匝間短路匝數(shù)超出3%的情況下，短路特性便能夠非常顯著地表現(xiàn)出來。

 

三、試驗(yàn)條件

 

1、發(fā)電機(jī)及其附屬系統(tǒng)的一次設(shè)備已按照《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定試驗(yàn)合格，具備投運(yùn)條件。

2、發(fā)電機(jī)保護(hù)定值的臨時設(shè)置已完成，使其具備試驗(yàn)投運(yùn)條件。

3、 用于發(fā)電機(jī)短路試驗(yàn)的儀器和接線已準(zhǔn)備好。

4、運(yùn)行單位準(zhǔn)備好絕緣靴、絕緣手套、絕緣墊、接地線等安全防護(hù)用具。

5、 運(yùn)行人員已將電氣制動開關(guān)送入工作位。并將控制切換至遠(yuǎn)位置。

6、根據(jù)發(fā)電機(jī)組整套啟動案和措施的要求，作好臨時設(shè)施，配備足夠的維護(hù)檢修人員。

表1 試驗(yàn)需配置的檢測儀器

 

 

四、測量方法

 

1、試驗(yàn)接線

發(fā)電機(jī)短路試驗(yàn)，是在定子出口處用銅排三相短接，然后開機(jī)升到額定轉(zhuǎn)速，再投入勵磁，逐步增大勵磁，直到定子電流達(dá)到額定值。發(fā)電機(jī)三相短路特性試驗(yàn)接線，如圖2所示。

（1）預(yù)先短路法：

也稱對預(yù)先短路的發(fā)電機(jī)施加電壓的短路試驗(yàn)，即在發(fā)電機(jī)的二次側(cè)預(yù)先短路或合上斷路器，,然后在一次側(cè)進(jìn)行勵磁。這種方法要求離鐵心柱最遠(yuǎn)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周期內(nèi)的磁化涌流疊加到短路電流上。

 

（2）后短路法：

也稱對預(yù)先勵磁發(fā)電機(jī)進(jìn)行短接的短路試驗(yàn)，即發(fā)電機(jī)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(yùn)行狀態(tài)。

 

發(fā)電機(jī)三相短路特性試驗(yàn)接線圖

 

2、試驗(yàn)步驟

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

（2）投入過流保護(hù)裝置，并接信號；

（3）啟動柴油機(jī)升至額定轉(zhuǎn)速并維持不變，合上磁場開關(guān)；

（4）調(diào)節(jié)勵磁，使定子電流達(dá)到額定值為止，以每隔定子額定電流的15％～20％記錄一次表計(jì)值；   

（5）調(diào)節(jié)勵磁，使定子電流降至零，斷開磁場開關(guān)。

3、注意事項(xiàng) 

（1）三相短路線應(yīng)盡量裝在接近發(fā)電機(jī)引出線端，且要在電流互感器外側(cè)(如果發(fā)電機(jī)出口有斷路器，不應(yīng)經(jīng)斷路器接短路線，以免在試驗(yàn)中斷路器突然斷開，引起發(fā)電機(jī)過電壓損壞絕緣)。如果在發(fā)電機(jī)出線端不便裝設(shè)短路線或要結(jié)合其它試驗(yàn)(如電壓恢復(fù)法試驗(yàn))，需將短路線裝在主斷路器外側(cè)時，應(yīng)將其跳閘回路熔絲取去，或?qū)嗦菲鞑僮鳈C(jī)構(gòu)鎖住。

（2）三相短路線應(yīng)采用不小于發(fā)電機(jī)出線截面的銅(鋁)排，連接必須良好，防止由于連接不良引起過熱損壞設(shè)備。

（3）調(diào)節(jié)勵磁電流時應(yīng)緩慢進(jìn)行，當(dāng)調(diào)到某一數(shù)值時，應(yīng)待指針穩(wěn)定后，再對各類表計(jì)同時讀數(shù)。

（4）為校驗(yàn)試驗(yàn)的正確性，在調(diào)節(jié)勵磁電流下降過程中，可按上升各點(diǎn)進(jìn)行讀數(shù)記錄。

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

（6）發(fā)電機(jī)短路特性試驗(yàn)過程當(dāng)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，把滅磁開關(guān)全部端開即可。

4、試驗(yàn)結(jié)果分析

（1）將各儀表讀數(shù)換算至實(shí)際值，其中定子電流應(yīng)取三相的平均值；

（2）根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制短路特性曲線，該曲線應(yīng)是通過坐標(biāo)原點(diǎn)的一條直線；

（3）將所得曲線與出廠數(shù)據(jù)或歷年數(shù)據(jù)比較，若曲線有明顯降低，則說明轉(zhuǎn)子繞組可能有匝間短路。 

 

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