浅谈水轮发电机的短路试验

志焉技求　Ｉ■　浅谈水轮发电机的短路试验　徐斌　宜昌４４３０００）　（葛洲坝集团机电建设公司　湖北［摘　要］本文针对水轮发电机的短路试验前的准备与短路试验程序制定、它磁电源和三相短路点的选择、他励电源等常见问题进行初步探讨，并简述　试验中应注意的一些事项。　［关键词］水轮发电机短路试验试验程序　注意事项　中图分类号：ＴＢ８５７＋．３　文献标识码：Ａ　文章编号：１００９　９１４Ｘ（２００９）３５　０３４８　０１　发电机的短路特性试验是水轮发电机组升流试验中重要环节，进行短路试　验的目的在于检验短路特性曲线的线性关系是否满足设计的要求，同时利用短　路电流检验二次电流相量关系的正确性。　１试验原理　同步电机的短路特性是指电机的转速为常数，电枢绕组短接时，电枢的短　路电流，　和励磁电流ｉ　的关系曲线（即，　＝ｆ（ｆ　）］。如果取励磁电流ｉ　为　横坐标，短路电流为纵坐标，则可作出一条通过坐标原点呈直线状的关系曲线。　录制短路特性曲线可以检查定子三相电流的对称性，结合空载特性曲线可　以决定电机参数和主要特性。在发电机出口或主变高压侧接地的情况下，发　电机转子电流和发电机短路电流之间的关系，主要观察两者之间的线性度。　２试验程序　２　１试验前的准备　①拆开励磁变与发电机主母线的软连接：②断开发电机中性点消弧线圈隔　离刀闸：③有条件时最好投入备用励磁装置：或提供励磁变压器他励高压电源：　或用厂用动力电源给励磁装置供电。励磁装置通电后对励磁装置进行带电全　面检查：④在发电机出口ｃＴ外侧设置可靠的三相短路母线，如果三相短路点设　在发电机断路器外侧，则应采取措施防止断路器跳闸：⑤将发电机短路范围内　的ｃＴ二次侧有无开路，并将暂时不用的ｃＴ二次侧短接并接地：⑥检查发电机　定子和转子绝缘电阻，检查滑环与碳刷接触是否良好：⑦发电机保护装置中除　励磁变保护外全部保护出口压板退出，励磁变保护跳闸出口压板仅作用于跳灭　磁开关，变压器保护压板退出，轴电流保护作用于跳灭磁开关：⑧升流试验前采　取Ｉ临时措施检查并确认励磁变高低压侧ｃＴ极性及回路正确：⑨试验过程中应　保证中控室及机组各部位之间的通讯通畅。　２　２他励电源方式选择　一般情况下，励磁变压器的他励电源最好由电站厂用电提供励磁变压器他　励高压电源，其理由是励磁变压器是专用特种变压器，自并励式水轮发电机励　磁变压器绕组的联接组别大多为Ｙ／△１１接线方式，励磁变压器不仅能承受瞬　间负载突变的冲击和长时效的满载运行，其绕组能经受连续、频繁的过电压，　而且能减少高次谐波对整流装置的干挠。水电站第一台发电机启动试运行时　外来电源一般为１０ｋＶ或３５ｋＶ，且电站１０ｋＶ厂用电此时应该已经投运，一般能　满足中小型水轮发电机的短路试验需要。发电机短路的励磁电流大小可从短　路特性曲线中查到，在厂家没有提供特性曲线的情况下可按经验数据确定励磁　电压和励磁电流，即短路试验时励磁电压约为额定励磁电压的５５￣６０％，励磁　电流在额定电流５０％～５５％。如果外来高压电源的电压比励磁变压器额定电　压低得太多，可能因励磁装置的同步电压太低而造成控制电压与移相角的变化　而无法控制，此时可以临时将励磁装置的同步电压升压后再送到同步单元，以　消除励磁电失控现象。　如果励磁变副边电压接近４００Ｖ，现场提供励磁变压器高压电源有困难时，　可采用４００Ｖ低压电源给励磁装置供电方式。但有可能在试验过程中可能会　遇到下列问题：一是在励磁装置小电流失控，造成这一现象的原因是厂用低压　变压器的绕组…般为△／Ｙｎｌ１接线，三次谐波电流对励磁装置造成干扰，在小　电流纯感性负载时造成励磁电流波动，排除的办法可在励磁装置输出端子上并　联一个３￣５ｋＷ电阻性负载：二是发电机保护转子一点接地保护可能会出现报　警，２　Ｓ后机组自动跳闸，出现这种情况大多发生在转子接地保护采用“乒乓　式转子接地保护”的保护装置，“乒乓式转子接地保护”装置工作原理是在　微机控制的电子开关在时序电路控制下周期性导通、截止，即转子的正负极　人为地周期性接地，通过求解转子电导的变化来判定发电机转子的接地故障，　外来低压电源的谐波干扰致使直流输出波形发生崎变，电源谐波的干挠会使转　子电导Ｇ的测量结果产生较大偏差，造成测定的转子电导Ｇ判定依据发生无规　律波动，从而“乒乓式转子接地保护”动作。此时更改转子接地整定值也　不会消除跳闸故障，解决的办法是在出现转子　点接地信号后对转子进行绝缘　检查，绝缘电阻值测试结果与试验前对比没有变化，即可判定为“转子接地误　报故障”，可以将转子一点保护屏蔽，以保证发电机短路试验的正常进行。　在采用低压电源给励磁装置供电时，最好将他励电源经过低压断路器供　电，并且在励磁装置前安装紧急跳闸开关，以便在紧急情况下跳开他励电源。　３４８　科技博览　低压电缆载面可按发电机转子额定电流的４０％选择，并在通电前校核电源相　序　２．３三相短路母线安装　为方便定子电流的测量，短路点应选择在发电机出ＯＣＴ后，如果三相短路　点设在发电机出口断路器外侧，还应采取措施防止断路器跳闸。三相短路母　线载流量须满足短路试验电流的要求，且需有裕量，短路母线应采用铝母排或　铜母排，连接方试可以采用螺栓连接或夹接，在试验前应对短路连接质量进行　检查，防止大电流烧伤母排。由于磁场作用，短路铜排附近的母线构件在试验　时可能温度较高，应做好屏蔽措施，预防温度超过构件允许范围。　２．４发电机短路试验操作程序　（１）以厂用电提供他励磁装置电源，并将励磁变差动保护跳闸出口引至提　供他励电源的厂用电开关柜。（２）投入机组水机保护，投入过流保护装置，并作　用于信号：（３）手动开机至额定转速，机组各部位运转正常，瓦温稳定，机组振动　摆度正常，各部冷却水水温、流量符合要求：（４）检查短路范围内的ｃＴ二次残　余电流，不得有开路现象：（５）合灭磁开关，缓慢升流至５％Ｉｎ，检查升流范围内　各ｃＴ二次无开路，继续升流至２５％额定电流，检查各组ｃＴ二次三相电流幅值　及相位：检查发电机、主变压器、励磁变保护和故障录波及测量回路的电流　幅值和相位：（６）通过降低定值的办法，实际升流检查发电机过流、过负荷、　低压过流等保护保护动作逻辑，试验正确后，恢复保护定值：（７）发电机按１０％　逐级升流至１．１Ｉｎ，然后按１０％逐级下降电流，记录定子三相电流、励磁电流　和励磁电压，录制发电机短路特性曲线。（８）录取５０％、７５％、１００％额定　电流的波形，测定不平衡电流幅值，并分析横差中的不平衡电流的谐波分量。　（９）发电机有轴电流保护装置时，在５Ｏ％、１００％额定电流下，测量轴电流、　轴电压。（１０）在发电机额定电流工况下，测量机组振动与摆度，检查碳刷及集　电环工作情况：（１１）上述试验完成后，在发电机额定电流工况下，跳开灭磁开关　检验灭磁情况是否正常，录制发电机在额定电流时灭磁过程的波形图：（１２）发　电机短路试验完成后，有必要对发电机定子和转子进行绝缘电阻校验，以便进　行下阶段试验。　３短路试验的注意事项　①三相短路点，应尽量装在靠近发电机的引出端，电机主油开关内侧与电　流互感器之间，以免在试验中主油开关突然断开引起电机过电压，损坏绝缘：②　三相短路母线尽量采用铜（铝）排，同时要有足够的容量，定子绕组必须对称短　路，连接要良好：③调节励磁电流时应缓慢进行，调到某一数值，待指针稳定后，　同时读数：④为校核试验的正确性，在调节励磁电流下降过程中，仍按上升各点　记录读数：⑤在试验中，当励磁电流升至１５￣２０％时，应检查三相电流的对称　性，如不平衡，应立即跳开灭磁开关，查明原因：⑥升流过程中应监测定子绕组　各部温度、励磁变温度、发电机短路点温度、封闭母线外壳温度及温升，　有异常时应立即停止试验，查明原因：⑦根据数据绘制短路特性曲线，该曲线应　是通过坐标原点的一根直线。将所得曲线与出厂数据或历年的数据比较，若　曲线有明显降低，则说明转子绕组可能有层间短路。　参考文献　［１］ＤＬ／Ｔ　５０７—２００２《水轮发电机组启动试验规程》．　［２］ＧＢ５０１５０—２００６《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》．