发电机检修时的试验与诊断ppt课件

1、第一部分 发电机检修时的实验与诊断.一. 发电机实验与诊断的重要性，工程及分类实验与诊断的重要性 在制造厂：确保发电机的制造质量，检查发电机电气和机械特性能否到达设计要求及能否出厂。 在发电厂用户：检查发电机经运输和安装后有无损伤性缺陷和问题；发电机并网运转后，经大修及小修消缺后能否合格，能否到达正常运转的条件。 根据规范国家规范GB 755-2000GB/T 7064-2002GB 1029-80GB 50150-91电力行业DL/T 596-1996.二发电机实验工程及分类按在制造厂内、工地安装并网运转前后及运转维护要求分为：型式实验出厂检查实验交接实验预防性实验见表-1 发电机的实验工程

2、.二绕组的直流电阻丈量丈量定子绕组的直流电阻：检查断股、接头焊接质量、套管引出线接触不良等；丈量转子绕组的直流电阻：检查匝间短路及接触形状；丈量方法及本卷须知1器具有5位数字、精度0.1级的双臂电桥式微欧计；2基值很重要。出厂、交接、改换线圈；3应在冷形状下进展丈量，并折合至同一温度进展比较；4对于丈量不合格的发电机应进一步查明缘由。如敲击各定子绕组接头或通直流1015IN察看有无发热部位。特定规范将实验结果折算在同一温度及校正了丈量引线引起的误差后，定子应 1.5汽轮发电机及 1水轮发电机；转子应 2，并应对各磁极线圈的衔接点进展丈量。.三绕组的绝缘电阻丈量定子绕组绝缘电阻、吸收比及极化指数

3、的测定。1. 测定绝缘电阻时的物理过程图-1.2. 丈量绝缘电阻应留意的几个问题(1) 温度的换算Rc = KtRiRc 换算至40 或75 时的绝缘电阻Ri 实验时温度为t时的绝缘电阻Kt 换算因数见表-2 绝缘电阻温度换算因数Kt.(2) 合格规范大修时的规定。新投入或枯燥后的规定。(3) 定子绕组水内冷，绝缘电阻的测定吸收比和极化指数合格值表-3 吸收比及极化指数表-4 转子绕组等部件绝缘电阻丈量规定 .四直流走漏电流丈量及耐压实验直流走漏电流丈量及耐压实验是发电机交接与预防实验规范及规范中规定必做的工程之一，进展此实验，可以比兆欧表更有效地发现定子绕组端部一些尚未贯穿的集中性绝缘缺陷，

4、其特点是：1可根据走漏电流和施加电压能否呈线性比例关系或三相走漏电流的不平衡度来判别定子绝缘形状受潮、脏污或有部分绝缘缺陷；2直流耐压实验不会构成被试绝缘内部劣化的积累效应；3不需求容量较大的实验设备。 对于定子绕组为空气或氢气直接冷却的发电机，实验接线如图-2所示。.图-2. 水内冷定子绕组低压屏弊法图-3 定子绕组水电回路表示图.图-4 低压屏弊接线图.采用低压屏蔽法实验应留意的几个问题：1微安表摆动的消除2极化电势的消除3微安值Ix的换算直流走漏及耐压实验结果的判别.五工频交流耐压实验工频交流耐压实验的特点是实验电压与任务电压的波形与频率一致，从绝缘劣化和热击穿的机理思索，最能检出定子绕

5、组槽部的绝缘缺点点或缺陷。1实验方法及本卷须知2实验电压3实验结果断定.1实验方法及本卷须知发电机定子绕组工频交流耐压实验的接线如图-5所示。实验应分相进展，被试相加电压，非被试相短路接地，然后进展以下预备任务。1实验前应先用兆欧表分相检查定子绕组绝缘，如发现严重受潮或缺陷，需经消除后方可进展实验。定子绕组水内冷，应在通水且水质合格形状下进展；氢冷绕组应在充氢后氢纯度为96以上或排氢后含氢量在3以下进展，严禁在置换过程中进展实验。2设备仪表全部接好后，在空载条件下调整维护间隙，其放电电压调至实验电压的110120范围内，断开电源。3经过限流电阻3在高压侧短路，调试过流维护跳闸的可靠性。4电压及

6、电流维护调试检查无误，仪表接线经检查无误后即可将高压引线接至被试绕组上开场进展实验。 .图-5 发电机定子绕组交流耐压实验接线.2实验电压交接实验：1.5Un+2250V 1Min预防性实验：1.3Un1.5Un 1Min对于定子绕组在检修中进展过全部改换或部分改换的发电机，实验电压请参照DL/T 596-1996规定进展。.3实验结果断定1正常形状下，随着实验电压的上升，电流亦随之增大，电流表指示稳定。被试发电机内部无放电声及绝缘过热或焦糊气味。2有以下景象时阐明绝缘即将击穿或已被击穿： 电压表指示数值摆动很大，电流表毫安表指示急剧添加； 被试发电机内部有放电声响； 发现有绝缘烧焦气味或冒烟

7、； 实验过流维护跳闸。.六定子热水流实验、气密实验1定子热水流实验2气密实验.1定子热水流实验对于定子水回路能否堵塞的检查，各电厂多数还沿用过去的逐一翻开绝缘引水管接头测流量的方法。这种方法的测试任务太繁复、不准确，且回装绝缘引水管时稍有不慎，易呵斥接头把合不严密而漏水。热水流实验法是近年来电机制造厂检查大型汽轮发电机定子水路有无堵塞的非常有效的措施。它不仅能检出异物堵塞，而且能检出由各种缘由产生的“气堵。目前，有的电力研讨实验单位已在发电厂中运用这种方法检查定子水回路有无堵塞问题。图-6是用热水流法检测出的定子线棒及极间衔接线水流正常及有气堵景象时的典型实验曲线。.图-6 热水流实验曲线.热

8、水流实验法已被列入JB/T 6228-1992，作为适用于双水内冷和水氢氢型汽轮发电机制造过程定子内冷水路任一部位有无发生严重的水流堵塞的检验，也运用于机组的交接验收和大修过程的检验。进展热水流实验时需在定子绝缘引水管、极间衔接线、进出线及汇水环上贴敷足量的铜康铜热电偶，并接入多点温度自动记录仪或数据采集系统，然后启动循环水泵，在水路中先通入加热后温升已达15的热水，稳定约0.5h后封锁循环水泵。启动冷水泵通入冷水。并每分钟采集一组数据，大约15min后实验即完成。图-7是对一台QFSN-300-2型气轮发电机定子进展的热水流实验的温度时间实验曲线。图中，多数曲线在开冷水泵后温度上扬，图中加“

9、处，是因进水总管的前一段水管中存有热水。因此，开泵后23min后温度方明显下降。曲线示出一切水回路不存在堵塞景象。.图-7 QFSN-300-2型发电机定子温度时间曲线2气密实验 .七汽轮发电机定子绕组端部自振频率及整体模态的丈量汽轮发电机定子绕组端部接受着正常运转时的交变电磁力和出口及内部短路时的瞬态宏大电磁力的作用。随着发电机单机容量的加大，与电机电磁负荷直接有关的端部电磁力的作用也明显增大，因此定子绕组端部的可靠固定已成为电机制造部门非常注重的问题。大型发电机的运转研讨和实际证明，如定子绕组端部的固有频率接近于双倍工频100Hz，运转中定子绕组端部将因谐振而产生较大的振幅；如绕组端部的整

10、体模态频率接近于双倍工频且振型为椭圆时，谐振电磁振动力及振幅将异常增大而产生严重后果。根据近十年来国外及国内200MW及以上大型汽轮发电机定子绕组端部短路事故分析结果阐明，多台发电机定子绕组端部线棒绝缘严重磨损，引线接头铜线过早疲劳断裂、漏水等呵斥的接地短路事故，皆与定子绕组端部固定构造及工艺存在的诸多缺陷有关，其主要特征之一即缺点线棒的固有频率接近于双倍工频，特别是绕组端部整体模态频率接近于双倍工频且为椭圆振型。.为此，原电力部公布的规范DL/T 596-1996规定为发电机大修中必要时的实验工程，并要求定子绕组端自振频率不得介于基频或倍频的10范围内，即：45 55 90 110Hz。国家

11、电力公司2000年9月发布的中规定，为防止定子绕组端部松动引起相间短路，检查定子绕组端部线圈的磨损、紧固情况，200MW及以上发电机在大修时应做定子绕组端部振型模态实验，发现问题应采取针对性的改良措施。对模态实验频率不合格振型为椭圆、固有频率在94115 Hz之间的发电机，应进展端部构造改造。.一测试目的按最新发布及实施的电力行业规范DL/T 755-2000，丈量工程如下：1. 定子绕组端部整体模态实验2. 定子绕组鼻部接头固有频率丈量3. 定子绕组引出线和过渡引线固有频率丈量以上各项测点布置及数量要求是：定子绕组端部整体模态实验要求在汽侧及励侧的端部锥体内截面上，各取如图-8所示的三个圆周

12、，每一个圆周上的测点应沿圆周均匀布置，其数量应不少于定子槽数的一半。.图-8 定子绕组端部模态实验测点布置表示图1. 鼻部接头测点2. 槽口部位测点3. 渐升线中部测点定子绕组鼻部接头固有频率测点按图-8圆周1布置，测一切鼻部接头，引出线及过渡引线那么应选择固定薄弱处的假设干测点。.二测试条件及评定准那么定子绕组为水内冷的发电机，实验应在停机且绕组通水的条件下进展。新机交接时可先丈量不通水时的数据。DL/T 735-2000规范对测试结果的评定准那么如下：1. 绕组端部整体模态评定新机交接时，整体模态频率在94Hz115 Hz范围内为不合格。已运转的发电机，整体模态频率94Hz115 Hz范围

13、内且振型为椭圆应对绕组端部进展加固处置；假设频率在94Hz115 Hz范围，但振型不为椭圆，那么应根据绕组端部有无明显磨损、松动机其严重程度进展及时处置或延缓处置。2. 定子线棒鼻端接头，引出线及过渡引线固有频率评定接头及引线的固有频率在94Hz115 Hz范围内为不合格。对已运转的发电机，个别接头或引线的固有频率在94Hz115 Hz范围内应结合发电机定子端部固有构造的历史情况进展分析处置。3. 在相邻两次实验中模态振型和频率有明显差别时应对端部固定构造进展检查处置。对于测出的接头及引线上的94Hz115 Hz范围内的固有频率点，幅值有明显加大时，应进展加固处置。.八定子铁芯实验 发电机定子

14、铁芯实验普通在铁芯硅钢片重新组装或改换、定子绕组重绕或铁芯存在片间短路构成过热变色时进展。定子绕组相间短路缺点后涉及铁芯，运转15年以上的大型发电机亦应结合缺点检查及检修进展。铁芯实验采用交流励磁法。实验应在转子抽出后，定子绕组三相短路接地时进展，如定子绕组存在接地缺点，那么绕组只可短路，不应再接地，以免多点接地烧坏定子铁芯。.一实验结线实验结线如图-9a所示，沿定子铁心轴向用绝缘导线绕制的励磁线圈Wl与丈量线圈Wm呈正交布置图-9a。水轮发电机因定子内径尺寸较大，为减少漏磁影响，使铁芯中磁通分布均匀，应采用图9b的结线。如定子铁芯是分瓣组合式，励磁线圈应绕在组合面处。励磁线圈普通为23匝，大

15、型电机可取1匝。.二实验前的计算1.励磁线圈匝数 式中励磁线圈外施电压，V；.图-9 定子铁芯实验结线图T 有效铁芯磁密，普通取1.0T，大型直接冷却的气轮发电机和水轮发电机取1.4T；f 工频，50HZ； Q 有效铁芯轭部截面，cm2;.l 有效铁芯长度；K 填充系数，0.930.95；L 铁芯总长，cm；n、b 铁芯通风沟数及宽度，cm；D1、D2 铁芯外径及内径，cm；h轭高，cm;hc齿高，cm;.式中Dav 铁芯平均直径，cm；H0 单位长度的安匝数，当B=1.0T时， H0按制造厂提供的数值，H01.4aw/cm 2.励磁电流.3.电源功率Pt KVA 4.丈量线圈匝数：应使所需电

16、压与仪表量程相顺应， 5.定子铁芯总分量.6.实验时实践磁密 T7.定子铁芯轭部单位铁耗 式中 PFc 由瓦特表实测数值，W； B 相应为1.0T或1.4T.8.定子铁芯最高齿温差.三实验程序及本卷须知1. 按图-8接线接入丈量仪表。用半导体检温计初测数据以记录初始温度。2. 合励磁线圈电源，10分钟后用半导体检温计丈量铁芯各部分温度，在较冷处再放置几支酒精温度计；再过10分钟，再用点温计找出最热处再放置几支酒精温度计。3. 准确定出最热和最冷点后，进展继续90分钟实验磁密1.0t或45分钟实验磁密1.4t。其中每隔10分钟记录各部温度及电气仪表指示数值。4. 本卷须知1) 实验时进入定子铁芯

17、内膛时应穿绝缘靴及带绝缘手套。应尽量运用半导体检温计而不用手直接触摸铁芯部位。如用红外热象仪丈量显示铁芯各部位温度那么更为理想。2) 制止运用水银温度计测温。3) 实验时如发现存在严重过热超温甚至烧红冒烟部位时应停顿实验。.四实验结果断定按规定，定子铁芯齿的最高温升不得超越45，各齿的最大温差不得超越30。运转20年以下的电机，齿的最高温升不应超越25，温差不超越15。铁芯的单位损耗：热轧硅钢片不应超越2.5W/kg，冷轧硅钢片不应超越1.7W/kg，或根据硅钢片的详细数据。.九转子绕组接地及匝间短路的测试1. 接地缺点的检查实验转子回路发生接地缺点时，首先应对绕组外部衔接回路进展检查，依次排

18、除外部回路接地的能够性后，再检查绕组本身的接地部位。常用的检查实验方法如下：1电压表法此方法能简便判明转子绕组接地点位置及接地电阻数值，发电机在静止或转动形状下均可进展丈量。但应留意，在运转形状下进展丈量时应在励磁回路中投入两点接地维护。丈量接线如图-10所示。.图-10 电压表法丈量结线.在转子滑环上加直流电压，用电压表丈量正负滑环间电压V，正环及负环对地电压及，计算接地点电阻Rg:如为金属性接地缺点，可按下式算出接地点对正，负滑环间的大致电气间隔，或占转子绕组总长的百分比。距正环 .距负环应留意，如发电机处于旋转形状，应运用带绝缘柄的铜网刷直接触到滑环及转轴上进展丈量，测得的正环对地电压，

19、及负环对地电压之和不应大于两滑环间的电压，根据测试结果断定：如V1V2 ，接地点接近负环， V1V1 ,V120 ， 或负值，接地点不在转子绕组内部。进展这项实验还应该留意所用电压表内阻数值，否那么易引入较大误差。如为非金属性接地，必需选用高内阻电压表，如数字式电压表或万用表。 .进展这项实验还应该留意所用电压表内阻数值，否那么易引入较大误差。如为非金属性接地，必需选用高内阻电压表 ，如数字式电压表或万用表。.2直流大电流法在转子轴上施加大的直流电流查找绕组接地点的轴向和周向位置是检修存在接地缺点转子的常用和行之有效的方法，其实验接线如图-11所示。在转子两端轴上通以较大的直流电流约20010

20、00A，那么沿转子轴向的电位分布如曲线1所示。转子绕组及滑环的电位与接地点一样，如曲线2所示。丈量时将检流计G或量程不大于0.1mv的毫伏表的一端接于任一滑环上，另一端接探针。将探针触接转子本体作轴向滑动，当检流计指示为零时即为接地缺点点沿轴向的位置。.图-11 大电流法实验结线.在实践丈量过程中，接近缺点点的一段区域，检流计能够均指示零值或最低值，即呈现零值区或不灵敏区，图-11中标“0的部分。零值区的范围大小取决于实验时所施加电流的大小及检流计的灵敏度，实验时如出现零值区过大景象，只需加大实验电流或改换灵敏度更高的检流计，零值区即可减少。在能满足丈量灵敏度要求的前提下，建议按下表选择实验电

21、流.应留意，现场进展以上实验，普通用直流励磁机或电焊机作直流电源，在后一种情况下，有时用两台电焊机并联运转以获得较大直流电流，但也往往给电压调理和稳定带来困难。因此最好运用一台电机或减小实验电流。还应留意，为防止大电流引入时因接线不牢而烧伤转子衔接部位，应制造通流容量适宜的公用卡环固定在转轴两端，将直流电源引线用螺栓夹紧到卡环上。接地点周向位置的测定：转子绕组接地点轴向位置测定后，为了检出接地线圈所在的线槽，需一步测出接地点在转子圆周方向的部位，为此，在接地点轴向位置所对应的转子周向断面的大齿磁极外表，沿颈项通以300500A的直流电流。与轴向检测法一样，将检流计G的一端与任一滑环衔接，；另一

22、端用探针沿周向断面滑动，如图-12所示。.图-12 测定周向接地点的结线.实验时可持探针先后沿转子两个半圆周方向进展，如测出的接地点不是单一的，那么应将直流电源引线端改接到与磁极中心呈垂直方向的小齿上继续进展实验，测出检流计指示为零的点。最后，测出的轴向与周向的交点即为接地缺点点。以上实验方法是未取下转子护环时采用的。如接地点已测定，并取下缺点侧护环后，可用612V蓄电池作电源直接加到滑环两端，丈量缺点线槽内线圈各匝对地电位，即可找出接地线匝。在某些情况下，不取下护环亦可测出接地缺点线匝。如国产200300MW汽轮发电机，转子多采用气隙取气斜流通风方式，在冷热风区都有通风孔，其数量与槽内线匝相

23、对应；部分国外进口的大型汽轮发电机，如采用轴向径向通风方式的300600MW机组，在转子中部热风区的通风孔亦与槽内线匝数量相对应，可在滑环上接入612V电源，测出缺点线匝。.图-13 交流烧穿法结线图.2. 转子绕组匝间短路检测1交流阻抗和功率损耗法丈量转子绕组的交流阻抗和功率损耗是判别有无匝间短路的较为灵敏和有效的方法。在交流电压作用下,转子绕组短路匝中流过的电流要比正常匝大,其方向与正常匝的电流方向相反,有较明显的去磁作用,构成绕组总阻抗的显著下降,功率损耗明显添加,根据多年现场实验证明,与正常实验结果相比,如交流阻抗值下降8%,功率损耗上升10%,普通都存在匝间短路。交流阻抗和功率损耗法

24、的实验接线如图-14所示。交流电压经自耦调压器T,接至转子滑环1-1,其值应不超越转子额定电压。发电机大修后或交接实验应在升速过程中测其交流阻抗或功率损耗。交流阻抗法因接线简便，静态或动态，转子在定子膛内或膛外皆可进展实验，测试的灵敏度较高等优点，而现场广泛采用。但应留意，此方法因受多种要素影响，经常降低其实验结果的准确度，如实验时施加电压的大小，转子所处位置，静态或动态，电源周率、短路点接触电阻及短路匝在槽内所处位置等。虽然可在历次实验中将这些要素的影响缩减到最小程度，如转子所处位置、动态或静态，电源电压大小及周率等等，但多次实验结果阐明，仅用此法尚缺乏以最后断定匝间短路性质及其严重程度。.

25、图-14 交流阻抗及功率损耗实验结线.正因影响交流阻抗法的要素较多，过去国内各实验研讨单位曾根据各自的测试条件提出过不同的断定规范，其范围大致是，交流阻值下降410%。也曾出现过交流阻抗仅下降45%确实存在匝间短路，但下降810%却不存在匝间短路的事例。可见，仅用交流阻抗法来断定转子能否存在匝间短路是不够充分的，应结合其它方法综合判别。这对确定转子能否采取检修措施时是非常必要的。2微分探测线圈动测法在此，特别提出适于在现场采用而有效的测试方法微分探测线圈法。 测试原理.图-15 转子主磁通、磁势、磁密分布图.图-16 气隙磁密分布图.微分探测线圈法，是用一个直径只需68mm的空心小线圈，装于无

26、磁性金属管中铜或不锈钢，将该管自发电机定子铁心背部经径向风道普通宽为810mm插入定转子中，当转子旋转时，探测线圈中的感应电势由于线圈的面积很小，可以为穿过小线圈的磁通是均匀的，即 式中 B穿过小线圈的平均磁密； S小线圈的面积。.故上式阐明了小线圈中的感应电势时间函数反映了按圆周分布的气隙磁密空间函数的变化率。 探测线圈的制造及装配探测线圈是用0.060.08mm高强度漆包线绕在有机玻璃框架上，其匝数可选在200300匝范围，将线圈嵌入探测杆的顶端，将引线绞成麻花并在另一端引出，如图-19所示。 .图-19 微分探测线圈装配1-探测线圈； 2-引线； 3-探测杆； 4-引线固定架.图-20

27、探测线圈槽楔装配1 封顶环氧胶2 探测线圈3 大头槽楔4 定子铁心齿部5 定子线圈.十. 定子槽部线圈防晕层对地电位的丈量发电机在运转中，定子槽部线棒由于受电场作用，槽楔松动以及嵌装时定子线棒在槽中往往有部分与槽壁接触不严密等诸多缘由，运转年久后很容易出现部分放电及腐蚀景象，使防晕层遭到损坏。因此在检修中发现定子槽楔松动、线棒防晕层损坏或运转中发现测温元件电位升高时，应进展丈量及做必要的处置。测试原理及方法定子线棒与槽壁铁心因存在间隙而产生部分放电时，可用定子绕组施加电压后线圈与铁心的等值电路图-21表示，.图-21 线圈与铁心槽壁间等值电路.丈量线圈外表对地电位的方法如图-22所示。丈量前应

28、先退出待测槽的槽楔，发电机定子绕组施加额定相电压。将接有高内阻电压表3的金属滑块1可用紫铜或黄铜资料沿线棒2外表轴向挪动，测出线棒外表各点对地电位值。根据要求，对地电位不应大于10V。如以为退出槽楔任务量太大，也可用探针在定子铁心通风沟处测出线圈对地电位。显见，测点范围有局限性，其结果不及退出槽楔时理想。如定子槽内个线棒间装有测温元件时定子绕组水冷的发电机，可采用丈量测温元件感应电压的方法。根据现场阅历，如线棒防晕层完好，此感应电压普通小于56V，防晕层破坏时，能高达数百伏。但应留意，如检温计外敷绝缘垫未遭破坏，线棒防晕层虽遭破坏，其感应电压亦不会太高。有条件时也可采用超声检测法。详细做法是，在大修抽出转子后，对定子施加额定相电压，用超声波接纳仪在定子膛内各槽沿轴向挪动贴近但不接触探测，记录有放电声的部位。对各放电点的分布进展分析并确定整机各槽的电腐蚀情况，以指点检修。.图-22 退出槽楔丈量表示图.十一. 发电机轴电压的丈量轴电压产生的缘由及对发电机运转的危害轴电压的丈量及举例.图-23 轴电压的丈量表示图.a)