发电机特性试验和参数测量.docx

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1、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 主磁通和漏磁通两局部。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Ie表示励磁电 流，W表示匝数，那么LM就代表励磁绕组中的安匝数。因为匝数W一定，那么主磁通”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

2、横坐标，取端电压为纵坐标，即可得到关系曲线U=f (3。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 (Ie),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.Ie的关系，同时也表示了气隙 主磁通6和励磁电流Ie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Un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几为电流基准值。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AU%、同步电 抗Xd；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(-)试验接线发电

3、机空载特性试验接线如图16-1所示。KM1KM2*-J定子电压图16-1发电机空载特性试验接线GF-副励磁机；TK励磁调节器； KM1一励磁机磁场开关, ELE励磁机转子绕组； GE一励磁机定子； FL-标准分流器；KM2-发电机磁场开关;Rm灭磁电阻，Q一短路开关；GLE一发电机转子绕组G-发电机定子；TV-电压互感器那么应按实际量得的时间间隔绘制O10070A “0201002468101214，（周期数）图16-11三相突然短路时的次暂态和暂态电流变化曲线系也绘在半对数坐标纸上（见图16-11）,（2）将各相电流的周期分量与非周期分量分 开。取任一瞬间上、下两包络线的纵坐标，两者 代数和

4、一半为该瞬间电流的非周期分量（即直流 分量），如图16-10中的虚线所示。两者代数差 的一半（即虚线至包络线的距离）为该瞬间电流 的周期分量，再求出三相短路电流周期分量各瞬 间的算术平均值。即为三相短路时，定子电流周 期分量的变化曲线。（3）求暂态分量（AI，k）和次暂态分量（ I）o从定子电流周期分量的变化曲线中减去稳 态短路电流Jg,即得（ I十AIk）电流曲线, 将其绘于半对数坐标纸上（见图1611）,使（4 Pk十AIk）曲线后半部的直线局部延伸到纵坐 标上，其交点即为短路电流暂态分量的初始值 I kO。在半对数坐标纸上，曲线（AI、十八1）与 直线 I、在同一瞬间的差值即为短路电流的

5、次 暂态分量AIk。把次暂态电流分量与时间的关 并将其延伸到纵坐标轴，那么交点即为次暂态分量电流的初始值AI，。（4）计算纵轴暂态电抗Xd和次暂态电抗Xd公式为X)*收几十A/%)u dW tpN(Q)(1617)(Q)(1618)亚 小+%)_ I(PNA d* A dU (pN上两式中U短路前定子线电压，V；Uon、Un被试发电机的额定相电压、相电流，V、A;Ik8 稳态短路电流，A；Fko AIo一一暂态电流、次暂态电流初始值，Ao（5）确定时间常数八d及定子绕组短路时的纵轴暂态时间常数d是定子电流暂态分量自初始值AI，。衰减到 0. 368AI时所需的时间。定子绕组短路时的纵轴次暂态时

6、间常数Td是定子电流次暂态分量自初始值A Ioo衰 减到0. 368 A Iko时所需的时间。定子绕组短路时的非周期分量时间常数。是定子电流非周期分量自初始值衰减到 0. 368初始值时所需的时间。（二）电压恢复法试验1,试验方法将三相定子绕组短路，再将被试电机拖动到额定转速，然后增加励磁电流，使其相当于 空载特性曲线直线局部的某一电压(通常不高于0. 7倍额定电压)时的励磁电流。记下此时定子绕组的短路电流Ik。然后将短路的三相绕组同时断开，用示波器摄录任记下此时定子绕组的短路电流Ik。然后将短路的三相绕组同时断开，用示波器摄录任一相电流及任一线电压的波形。当电压恢复到稳态值IJ8后，读表记下

7、电压数值，以确定空载电压波形的比例尺(V/mm)。试验时对励磁 回路的要求与三相突然短路试验中的规定相 同。2.数据处理(1)画出恢复电压波形的包络线(见图16 12) o(2)将稳态电压U-与恢复电压包络线之间 的电压差值对时间的关系绘于半对数坐标纸 上(见图1613)o此曲线为暂态电压分量4 U，与次暂态电压分量 U之和。将该曲线的直 线局部延长，与纵坐标的交点即为暂态电压分 量的初始值AU。曲线口十AU与曲线A U，之间的差值即为次暂态电压分量AU 曲线，图16-13电压恢复曲线示意图将其绘于同一坐标纸上，它与纵坐标轴的交点即是次暂态电压分量的初始值AU。 (3)纵轴暂态电抗X，及纵轴次

8、暂态电抗X，的计算Uoo 西Uoo 西(Q)(1619)(1620)式中。一一在断开短路前瞬间测得的定子电流，A；Uoo稳态电压，V； U，0、AUo。一一暂态电压分量与次暂态电压分量初始值，Vo(4)求取了 Td。和 Tdo。定子绕组开路时纵轴暂态时间常数一加是暂态电压分量从初始值AU，。衰减到0. 368 A U，o时所需的时间。定子绕组开路时纵轴次暂态时间常数Tdo是次暂态电压分量从初始值AU 。衰减到 0. 368 AU。时所需的时间。（5）计算和匕。在求得加、如后，可按以下关系式求取定子绕组短路时的纵轴暂态时间常数TJ及 次暂态时间常数(1621)(1621)TfTT，一T1 d-1

9、 (10T，一T1 d-1 (10(1622)式中Xd直轴同步电抗的不饱和值，Q。（6）在电压恢复法试验中，（U- AU，。一 AU。）、（U AU，。）以及两者的差值与稳态电 压U-相比都是较小的，因而在示波图加工及计算中容易引起误差。为此，有些文献建议， 除了拍摄上述的电压恢复曲线外，用记录纸以较快的速度（不小于0.44m/s）再拍摄一张电 压复曲线起始局部的示波图。示波图上的电压比例尺可如此选择，使短路被切断的初瞬，电 压（UAU，。一 U。）的幅度约为振子光点允许偏转值的一半。由于稳态电压U-超过（U U，。一 AU。）好几倍，因此振子光点在到达其允许的最大偏转度前，应通过继电器等装置

10、 将振子回路自动断开或用限幅器加以保护，以免损坏振子。图16-14电压恢复曲线起始局部在普通坐标纸上（或在直接拍摄的感光纸上） 画出电压恢复曲线的波幅包络线，如图1614 所示。包络线与t = 0时的纵坐标相交于a点， oa=Ug AU，。一 U。将曲线尾部的直线局部 延伸，使其与纵坐标轴相交于b点，ob=UooA U，。，于是可根据式（1619）及式（1620）计算出 X，及X并从图1614中求得Tdo。电压恢复法试验的优点是：试验过程中， 电机不会受到不正常的机械和电的冲击作用，因 而允许重复进行数次试验。以获得可靠的结果； 电压恢复法不需要种类繁多的辅助设备，如无感分流器等，因此现场容易

11、进行；通常只需拍摄一个线电压的恢复曲线，示波图的加工量 较小。电压恢复法的缺乏之处是：不能求出三相突然短路电流非周期分量的时间常数1； 由换算来确定时间常数T，d及d的准确性较差。第五节负序电抗测量1、基本概念在同步发电机正向同步旋转，励磁绕组短接，定子绕组端头加上一组对称的负序电压, 使定子绕组中流过负序电流时，同步发电机所表现的电抗就称为负序电抗。负序电抗的标么值大致为：汽轮发电机负序电抗的平均值为0.155；装有阻尼绕组的水 轮发电机负序电抗的平均值为0. 24；没有阻尼绕组的水轮发电机负序电抗的平均值为0. 42o二、负序电抗X2的测量方法（一）两相稳定短路测量法两相稳定短路接线如图1

12、6-15所示。先将定子绕组两 相稳定短路，把被试发电机拖动到额定转速。调节励磁电流, 使定子电流到达0. 15h左右，迅速测量两相短路电流 几、 短路相与开路相之间的电压U以及对应于兀、U的功率0, 那么负序阻抗和负序电抗分别由式（1623）和式（1624）计 算图16 -15两相稳定短路 试验接线图图16 -15两相稳定短路 试验接线图(1623)(1624)用这种测试方法无需外部电源，故较为简单方便，且具有足够的精确度。但对于无阻尼 的凸极同步发电机来说，由于不对称稳态短路时电压和电流的波形畸变较明显，需计及它们 的影响。测量中应考前须知有：由于负序电流导致转子发热，试验时短路电流应限制在

13、0. 15IN 以内，试验时间不宜超过5min,如试验未完成。那么应降低励磁电流，待发电机冷却一段时 间后，方可重新进行试验。试验前须检查励磁机励磁变阻器是否在最大位置，合上励磁开关时的电压是否可能使发 电机的短路电流超过0.15h值。假设超过0.15L值，那么须在励磁机励磁绕组回路中串接附加 电阻。（二）反向同步旋转测定法反向同步旋转试验接线如图1616 所示。试验时转速要求准确地保持同步转 速，如果被试发电机的剩磁电压超过电源 电压值的30%,那么试验前应将转子去磁。为了防止励磁绕组产生过高的电压， 试验前应将转子绕组短路。然后将被试发 电机拖到同步转速，并在定子绕组上外施 额定频率、三相

14、对称的低电压，外施电压 相序应使定子磁场的旋转方向与转子的旋 转方向相反。调节外施电压，使定子电流 为0.15h左右，测取线电压U、线电流I 和输入功率P。，负序电抗X2按下式计算图16-16反向同步旋转试验接线图图16-16反向同步旋转试验接线图X2=ylz22-R22X2* dZ?2* -其中,R2-P.A(1625)式中I三相定子电流的平均值，A； U三相外施电压的平均值，V； P输入总功率，Wo(三)用Xd、xq计算X2值定子负序电流所建立的磁场，在转子回路里感应两倍额定频率的电流，因此负序电流磁 场实际上是沿着相当于次暂态电抗的磁路而闭合。负序电抗X2是随着时间在Xd和Xq之间 变化

15、着，因此在作简化分析时，就可近似地用纵轴和横轴超瞬变电抗的平均值来作为负序电 抗X2。对于隐极式发电机X2=L(1626)2对于凸极式发电机，特别是无阻尼绕组的凸极发电机X2 =(16-27)(四)试验方法比拟用乂八计算X2,简单平安，测量精度高，一次试验可获得两种参数，但需外施电源。 两相稳定短路法，不需外部电源，较为简单，且具有足够的精确度，但对于无阻尼的凸极同 步发电机，由于受同步磁场高次谐波的影响，易引起误差，故需进行校正。第六节零序电抗测量一、基本概念在正向同步旋转、励磁绕组短接、定子绕组上加一组对称的零序电压(三相电压数值相 等、相位一致)时，同步发电机所表现的电抗称为零序电抗。由

16、于三相零序电流所产生的脉振磁势幅值相同，时间上同相位，而在空间互差120。电 角度，所以三相零序基波合成磁势将等于零。也就是说，零序电流将不形成基波旋转磁势, 零序磁场只是漏磁场，因此零序电抗属于漏抗的性质。零序电抗的大小与绕组的节距有关。整距时，零序电抗和定子漏抗基本相等；当节距为 工时，零序槽漏磁接近于零，此时零序电抗将接近于定子绕组的端部漏抗的数值。由于零序电流基本上不产生旋转磁场，所以零序阻抗Z。的大小与转子结构基本无关， 零序电阻那么近似等于定子电阻。二、零序电抗X。的测量方法(一)外电源测定法在测定零序电抗时，可用图1617所示的接线图，把定子绕组各相并联或串联相接， 然后在端点上

17、外施一交流单相电源，使流入的零序电流数值等于(5%25%)额定定子电流。 外施电压应为额定频率。发电机的转子由原动机带动，使它以同步速度旋转，励磁绕组应短 接，使在进行试验时的情况尽可能符合正常运行工况。根据电压表、电流表和功率表的读数, 便可求出零序电阻和零序电抗的数值。图16-17外电源测定法接线图(a)三相串联；(b)三相并联零序电抗的测定，也可在转子不动的情况下进行。但这时应把转子转至不同的位置，在 几个不同位置时读数，然后取其平均值；还可将转子取出后进行。如试验是在发电机旋转状态下进行，同时励磁回路又是短接的，那么所得结果最确切。在 其它条件下所测得结果都会因为定子绕组的高次谐波作用

18、而有不同程度的误差。当定子绕组三相接线方式为并联时，那么(1628)当定子绕组三相串联时，那么(1629)(1629)V UAO X 37上两式中：U、I分别为试验测定的电压、电流值。由于零序电阻值很小，常可忽略不计，因此上两式可近似等于零序电抗值。在电源电压大小相等的情况下，并联接线时的电流串联接线时的9倍。因此串联接线时 试验电源容量小，各相电流在任何情况下均相等，故串联接线比并联接线要好。在能拆开定 子绕组中性点的情况下，最好采用串联接线法测量零序电抗。（二）两相对中性点短路法图16-18两相对中性点短 路法试验接线图两相对中性点短路法试验接线见图16-18o先将定子绕组两相对中性点短路

19、，被试发电机拖动到额 定转速，调节励磁电流使通过中性点连接线的电流到达所需 值（0. 05L0.251。，同时量取开路相到中性点间的电压U、 短路相线端与中性点间连接线中所通过的电流Io忽略谐波影响时，零序电抗按下式计算Xo-Xo-(1630)测量中应注意，由于负序磁场存在，可能产生转子局部过热现象，所以应尽量缩短试验 时间。试验时需加的励磁电流非常小，为调节稳定试验前应在励磁绕组回路中串联附加电阻。由于功率因数比拟小，试验中应采用低功率因数瓦特表。第七节发电机灭磁时间常数测定一、概述发电机在运行中，如发生突然短路或断路器跳闸甩负荷后，即进人暂态过程。此时定子 电压、电流都按一定的规律变化。反

20、响定子电压和电流的转子回路磁链也将按同一规律变化。 通过发电机灭磁时间常数试验可以来研究和分析这种暂态变化规律，可以求取励磁绕组的时 间常数和阻尼绕组的时间常数，试验方法比拟简单易行。由于发电机各绕组都不是孤立存在的，相互间有互感，在确定时间常数时应采用考虑了 互感影响后的有效电感。二、一般概念在转子绕组切换至灭磁电阻的瞬间，根据磁链守恒原理，转子绕组中流过的电流等于原 始状态(即灭磁前瞬间)时绕组中的电流 加。如果忽略发电机磁路饱和的影响，并在无阻尼 绕组的条件下，此电流将按指数函数规律衰减至零，即_1_E(t)=印0 1(1631)式中T灭磁时间常数；Ieo在原始状态时转子绕组中的电流，A

21、o转子绕组的灭磁过程对应于定子绕组是开路还是短路可分为两种情况，定子绕组开路时 的灭磁时间常数-0为LrR匚T，o二 二 Teo (1632)Re + Rm Re + Rw式中九一一转子绕组本身的时间常数；Re转子绕组的直流电阻，。；Rm灭磁电阻，Q;Le转子绕组本身的自电感，Ho而Te产”定子绕组短路时的灭磁时间常数k为T，k二一5(1633)Re + Rm式中的工Lek可根据图1619中Xex的等值电路图求得。图16-19为定子绕组开路和短路条件下灭磁时间常数试验时从转子绕组看进去的电抗 等值回路。(a)(b)图16-19等值电路图(a) Xeo的等值电路图；(b) Xek的等值电路图X.

22、一定子绕组漏电抗，X的一转子绕组漏电抗；Xad一纵轴电枢反响电抗根据图1619可得以下关系式XeU - Xad XeoXeK = X2o 十 X。 Xad / (Xo 十 Xad)根据发电机理论，发电机的纵轴同步电抗为Xd = X。十X而发电机的暂态电抗为X，d =X。十Xeo Xad / (Xe。十Xad),于是可得到Y -Y XdAEK-AEOXd由此可得k二0 -L(1634)Xd从式(1634)得到，定子绕组开路时的灭磁时间常数比定子绕组短路时的灭磁时间常 数要长。在灭磁后，定子电压和定子电流也将按转子电流一样的规律衰减。在定子绕组开路的灭磁时间常数试验.时t人)=(UoUr) +U(

23、1635)式中Uo灭磁试验开始时的定子电压，V；u一一灭磁试验结束后的定子残压，Vo当t = T，O。时U(t=T, 0) = (UoUr) e-1 十 Ur由于定子残压Ur一般很小，可以忽略不计，所以U(t=Tz o) = Uo6 1 = 0. 368U因此，定子绕组开路灭磁时间常数一。就等于发电机开路灭磁时，其定子电压从其起始 值Uo降到0. 368U。时所需的时间。定子绕组短路灭磁时间常数试验时tI(t)=(Io-L) ”元+L(1636)式中Io灭磁试验开始时的定子电流，A；L灭磁试验结束时的定子电流，Ao当t=T，k时I(t=T，k)=(lIr) 6 1 + L忽略定子绕组残流时可得

24、I(t=T/K)= I()e 1 =0. 368Io因此，定子绕组短路灭磁时间常数T4就等于发电机短路灭磁时，其定子电流从起始值 衰减到0. 368倍所需的时间。如果发电机有阻尼绕组，将使磁场的衰减变慢，灭磁时间常数相应变大，具体的理论和 数学分析比拟复杂，这里不再赘述。但从试验来求取灭磁时间常数的方法是一样的。转子绕组上电压的衰减也具有同样的规律，即/UE(t)=IEoXRMe-7(1637)由此可见，转子绕子上电压的最大值出现在灭磁开始瞬间，即为Uem= Ieo X Re=UeoUem= Ieo X Re=UeormReUeu二 IeoX Re式中Re转子绕组直流电阻。此电压与灭磁电阻成正

25、比，并等于灭磁前转子电压的只Ry/Re倍。灭磁电阻越大，转子 绕组上的过电压越高，但过电压的衰减也越快。实际上的过电压比理论计算值小，因为自动 灭磁开关触头之间产生的电弧限制了过电压的升高。经验证明，灭磁电阻的大小应为热状态 转子绕组电阻的45倍。在现场可采用双臂电桥来测量其直流电阻。三、灭磁时间常数测量测量灭磁时间常数一般与发电机空载、短路特性试验一起进行，可采用光线示波器或 其他数字式录波装置进行测量。1.定子绕组开路灭磁时间常数测量(1)在发电机空载特性试验时，如图161所示，将定子电压、励磁电流和励磁电压等 信号接入光线示波器。(2)发电机空载试验结束，将定子电压保持在额定值，并记录定

26、子电压，励磁电流和励 磁电流稳态值作为基准。(3)先磨动光线示波器，随后跳开灭磁开关，录取发电机定子电压、励磁电压和励磁电 流的衰减波形。(4)测量结束，可从示波图上量得定子绕组灭磁时间常数。具体就是确定定子电压从5 衰减到0. 3685所需的时间。2.定子绕组短路灭磁常数测量(1)在发电机短路试验时，如图162所示，将定子电流、励磁电流和励磁电压等信号 接人光线示波器。(2)发电机短路试验结束后，将定子电流保持在额定值，并记录定子电流、励磁电流和 励磁电压稳态值作为基准。图16-20定子绕组开路灭磁电压衰减曲线图(3)先启动光线示波器，随后跳开灭磁 开关，录取发电机定子电流、励磁电流和励 磁

27、电压的衰减波形。(4)测量结束可从示波图上量得定子 绕组短路灭磁时间常数。具体就是确定定子 电流从IN衰减到0. 368八所需的时间。3 .试验记录的整理在录取电压(电流)衰减波形后，可以 用作图法来求取时间常数。按定子电压(或 电流)的额定值作为基准，量取各时间间隔 的定子电压(电流)值，将这些点画在坐标纸 上，可得到一衰减曲线，如图1620o在纵 坐标上取0. 3685(或0. 368L)得到C点，过 C点作平行于横坐标的直线，与所画曲线相交于A点，再经A点作垂线，与横坐标相交于B点，那么0B所代表的时间就是所求的灭磁时 间常数T。(或Tko)o第八节 发电机直流电阻测量定子绕组的直流电阻

28、包括绕组铜导线电阻和焊接头电阻。直流电阻的大小与发电机型式 和容量有关，同一台发电机直流电阻的变化一般是焊接头电阻变化和股线断股的反映。转子绕组的直流电阻变化一般是匝间短路、接头开焊或接触不良引起的。一、定子绕组直流电阻测量由于定子绕组的直流电阻值是以毫欧计，因此假设要从测量结果中判断1%2%的电阻 变化，就必须使用准确度不低于0. 5级的表计和正确的测量方法。当发电机各相的首尾端分别引出时，应分相测量其直流电阻，如绕组为双星形接线者,应分别测量每个分支的直流电阻。（一）测量方法图16-21电流电压表法测定子 绕组直流电阻原理接线图 Q1一电流回路开关；Q2一电压表回 路开关；区一滑线电阻；一

29、定子绕组1 .电流电压表法电流电压表法测定子绕组直流电阻原理接线如图 16-21所示。测量电流不得超过定于额定电流的 20%。测量用表计应不低于0.5级。(1638)由于电压表的内阻比定子绕组电阻大得多，因此 电压表的分流可忽略不计，所以Rx- -式中Rx被测绕组的电阻，。；U直流试验电压，V；I流过被测绕组的电流，Ao2 .直流电桥法用双臂电桥（如QJ19、QJ44型电桥），按使用说明书接线及操作。无论用哪种方法测量电阻，都需准确测量当时绕组的温度，温度有的误差将会带来 直流电阻约0.4%的误差，容易造成误判断。测直流电阻时，发电机应处于冷状态，即绕组 外表温度与周围空气温度之差不应超过土

30、3o（二）测量结果分析（1）各相（或各分支）的直流电阻值，在校正了由于引线长度不同而引起的误差后，相互 间的最大差值与最小值之比不得大于1.5%,即(1639)(1639)R -R .3 X100%Rmin式中RmaxRm in最大（相或分支）直流电阻，Q； 最小（相或分支）直流电阻，Q。（2）各相（或分支）直流电阻经温度换算后，与出厂值或交接试验值比拟，同一相（或分支） 的相对变化也不应大于1.5%。（3）对所测直流电阻不合格的绕组应与历次试验结果进行比拟，分析电阻值的变化情况, 作出正确判断。二、转子绕组直流电阻测量发电机大修时，应在冷状态下，对转子绕组用不低于0.5级的双臂电桥或电流、电

31、压表 法（压降法）测量直流电阻。所测电阻值经过温度换算后与以前所测结果比拟，其差异应不超 过2%。差异在-2%以下时那么认为有匝间短路；差异在+2%以上那么可能有接头开焊或接触 不良。第九节定子铁芯损耗试验一、概述发电机定子铁芯损耗试验，是检查定子铁芯绝缘情况的有效方法。在发电机定子绕组发 生故障、定子铁芯受到损坏或运行中发现定子有局部高温以及在大修检查中怀疑铁芯绝缘有 短路等必要情况时，应进行此项试验，以防止发电机在运行中，定子铁芯因局部涡流过大而 引起铁芯局部过热，造成烧伤定子绕组绝缘或烧损铁芯事故。(二)试验步骤(1)按图161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

32、表、 在标准分流器(0.2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10个点读数，直至升到L3U-有匝间绝缘的 发电机，在L3U、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

33、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)考前须知(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 那么由于磁滞作用，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，必须做好平安措施，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

34、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，否那么所测电压应按下式换算到额定转速之电压值U = U1(161)式中&实测电压，V；nx额定转速，r / min；n,实测转速，r / mino(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拟。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

35、。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Ik=f(lE)o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根据DL/T 5961996电力设备预防性试验规程的规定，定子铁芯试验时，采用50Hz 工频电源，在磁密为1T下持续试验时间为90min,在磁密为1. 4T下持续时间为45mino二、试验方法（一）试验接线图按图1622接线，所用仪表精度不低于0. 5级。另外应准备一台红外热像仪用来测量 温度。(b)图16-22定子铁芯损耗试验接线图（a）适用于小型发电机，（b）适用于大型发电

36、机W-励磁线圈；W2-测量线圈（二）定子铁芯胡部截面积计算S = lh(1640)其中D _ Dl=K(li-nl2);h=! - hi2式中S定子铁芯扼部截面积，cnK1定子轴向净长，cm；li定子铁芯总长，cm；I2定子铁芯通风沟宽度，cm；n通风沟数；K铁芯填充系数，取0.93；h定子铁芯齿背高度，cm；Di定子铁芯有效外径，cm；D2定子铁芯有效内径，cm；hi定子铁芯齿高，cmo（三）励磁线圈匝数和励磁电流估算励磁线圈匝数可按下式计算川 t/xlO445。W 二二4.44 fSBSB式中B铁芯扼部磁通密度，T；U励磁线圈电压，Vo励磁电流按下式估算(1641)T叭1(1642)Dav

37、=D-h式中Dav定子铁芯甄部中间对应的铁芯直径，cm；Ho磁场强度，A/cm。励磁线圈导线截面按每平方毫米（铜芯）不大于3A的电流密度选择。（四）接线将发电机转子抽出，定子绕组用不小于50皿/截面的导线三相短路接地。如定子绕组有 尚未消除的接地点时，那么绕组只需短路，不可再接地，以免多点接地使铁芯烧伤。根据上面计算，先选择额定电流为1. 52倍励磁电流的绝缘完好的导线（不可用金属外 皮导线或铠装电缆等），将励磁线圈根据图16-22缠绕于铁芯圆周。再根据所选定仪表量程 的电压，按电压与匝数的正比关系选定测量线圈的匝数，并用绝缘导线根据图1622所示 绕于定子铁芯上，然后按图1622接好所有仪表

38、。接线完毕后，可在铁芯齿部、扼部各放置一只温度计，测取铁芯的初始温度和室温。并 用红外热像仪测取和进行记忆。（五）通电测量接通电源进行试验。当到达所要求试验工况时，各仪表指示应与估算值无太大差异。用 红外热像仪开始对铁芯发热状况进行检测。在试验过程中，如红外热像仪发现有温度明显 偏.高点，或发现有冒烟或发红现象时，应立即停止试验，并对这些地方进行标记。到达试验时间后，切断电源，结束试验。试验期间每隔lOmin,记录一次仪表读数，且 将红外热像仪的检测画面记忆一次。（六）考前须知（1）励磁线圈和测量线圈的导线必须绝缘良好，导线应不触及铁芯，防止因导线绝缘不 良，发生对地短路烧伤铁芯。（2）制订专

39、门的平安措施，防止金属工具、杂物等落在发电机内。（3）试验时还应仔细观察，防止铁芯松动和通风沟中有剩余金属杂物。（4）试验过程中如发现有局部过热点，但温差又不显著，可适当提高磁通密度。这样， 既能缩短试验时间，又能找到缺陷部位。三、试验结果整理与分析（一）单位铁损换算Pffr LPffr LPfBt(W/kg)(1643)m= Ji DavSX7. 8X10 3=24. 5D.SX 10-3式中Pre功率表所测得数值，即实测总铁损，W；m铁烧质量，kg；B，一一试验时实际磁通密度，T；Bt根据试验要求，取1T或1.4T；U2测量线圈测得的电压，V;W2测量线圈匝数，匝。根据部颁DL/T 596

40、-1996电力设备预防性试验规程的规定，磁通密度在1T下单 位损耗不大于L3倍参考值；在L4T下自行规定。单位损耗的参考值根据硅钢片品种的不 同而不同，如表161所示。L4T下单位损耗参考值可由表161中1. 5T下单位损耗值推 算。硅钢片品种代号厚度 (mm)单位损耗(W / kg)IT下L5T下热轧硅钢片D210. 52.56. 1D220. 52.25.31)230. 52. 15. 1D320.51.84.0D320. 351.43.2D410.51.63.6D420. 51.353. 15D430.51.22. 90D420. 351. 152. 80D430. 351.052. 5

41、0冷轧硅钢片无取向W210.52.35.3W220.52.04.7W320. 51.63.6W330. 51.43.3W320. 351.253. 1W330. 351.052.7单取向Q30. 350.71.6Q40. 350.61.4Q50. 350. 551.2Q60. 350. 441. 1表 161硅钢片的单位损耗(二)最高齿温差的换算(bt VAt = (t-t2) L(K)(1644)式中ti最高齿温，;t2最低齿温，。c。根据部颁DL/T5961996电力设备预防性试验规程的规定，磁通密度在1T下齿的 最高温升不大于25K,齿的最大温差不大于15K。在L4T下自行规定。(三)齿

42、最高温升的换算W = (ti-to) (K)(1645)式中to铁芯齿的初始温度，。(四)实测举例某台机组，型号QFSS-300-2,在停机检查时，发现定子汽侧铁芯齿外表有假设干被硬物 打成的大小不一的凹坑，铁芯硅钢片齿外表被打变形，倒向通风沟。为此，决定做定子铁芯 损耗试验。试验接线采用了如图1622(b)所示的接线方式,试验电源采用了两台1250kVA变压器。 根据制造厂提供的数据，试验中的磁通密度按1T考虑，H。取0.5A/C%试验结果如下。磁通密度实际值：1.0209T；最高齿温升（换算至1T下）：25K；最高齿温差（换算至1T下）：25K；试验持续时间：90mino可见测试结果超过标

43、准规定，对热点进行处理后，再次试验结果如下。磁通密度实际值：L 0209T；最高齿温升（换算至1T下）：17K；最高齿温差（换算至1T下）：13K；试验持续时间：90mino试验结果说明，处理后缺陷已消除。第十节相序检查和定相一、概述在三相交流系统中，各相电流或电压将依先后次序到达最大值（或零值），各相按到达最 大值的先后次序排列的顺序叫相序。按规定，用符号U、V、W来分别表示三相。如果各相按U、V、W的顺序依次到达最大值, 那么称为正相序。否那么，例如按U、W、V的顺序依次到达最大值，那么称为负相序。在电力系统 中，相序是否一致关系到能否并列运行。定相是进行并列或并网时不可缺少的试验工程。定

44、相工作包括相序的区分和相位确实 定，防止由于相序和相位不一致造成不允许的短路或环流。图16-23指示灯相序表原理接线图 （a）电容式,（b）电感式二、相序测定方法相序可用相序表来测定。相序表有 旋转式和指示灯式两种。旋转式相序表 采用一个微型交流电机，在其轴上装有 标示转动方向的纸盘，测量时，借转动 V 方向的不同，即可区分正相序还是负相 序。指示灯相序表有两种型式，一种是 电容式，另一种是电感式，其原理接线 如图1623所示。指示灯相序表测量原理如下三相系统以接有星形接线的负荷为代表，其中性点N的电位可由下式表示(1646)(1646)Un 式中丫八Y,.、丫时U、V、W三相的导纳；Uu、U

45、wU、V、W三相的电压;Un中性点电位。各相端部对负荷中性点的电位差可由下式决定Uun = Uu - UnUun = Uu - Unuw% + U uv +YV + Yw(1647)Uvn =Uv - Un =Uvn =Uv - Un =+ YyUyy(1648)圆力 - Un 二 .+Uw-/(16-49)%+%+几三相系统带上不对称负荷，如图1624(a)所示。将各相负荷的导纳代人上三式，即可得中 性点的电位和各相对中性点的电位差，相应相量图如图1624所示。中性点的位置将沿 着以UI)为直径所作出的圆周上移动。由于U相负荷是电容C,故中性点N的移动范围仅限 于UGD弧。当电容C为零时，那么N点移到D点上；当电容C为无限大时，那么N点移到U点处。 假设U相负荷C改为电感人,那么负荷中性点N的位置将移至相量图的右半边，随电感人的改变, N点就沿着UQD弧移动。以上论述可由UN的表达式经数学推导得出。如U相的负荷是电容C,而V、W相改接成适当的指示灯泡，从相量图上可以看出Uvn比 Uwn大，因而V相的指示灯比W相的指示灯亮，如图1623(a)所示。U相改接为电感L如图 162