水輪發(fā)電機(jī)電氣試驗研究及與相關(guān)規(guī)程討論分析

鄭世昌 常富

【摘要】在水電站，水輪發(fā)電機(jī)是必不可少的動力設(shè)備，電氣試驗關(guān)乎水輪發(fā)電機(jī)安裝質(zhì)量。在建設(shè)水電站過程中，試驗人員必須做好水輪發(fā)電機(jī)電氣試驗工作，準(zhǔn)確把握相關(guān)規(guī)程，促使安裝的水輪發(fā)電機(jī)處于安全、穩(wěn)定運行中。

【關(guān)鍵詞】水輪發(fā)電機(jī)；電氣試驗；相關(guān)規(guī)程；討論；分析

隨著社會經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展，能源危機(jī)日漸加重，我國水電站建設(shè)項目日漸增加。在水電站建設(shè)過程中，水輪發(fā)電機(jī)扮演著關(guān)鍵性角色，試驗人員必須綜合分析多方面因素，優(yōu)化電氣試驗工作，結(jié)合相關(guān)規(guī)程，全方位仔細(xì)檢查安裝的水輪發(fā)電機(jī)，避免存在隱患問題，最大化提高安裝質(zhì)量以及水電站運行經(jīng)濟(jì)效益。

一、定子鐵芯磁化

在開展電氣試驗過程中，試驗人員要客觀分析水輪發(fā)電機(jī)性能、特征等，從不同角度入手進(jìn)行電氣試驗以及規(guī)程討論，定子鐵芯磁化便是其中之一。試驗人員要根據(jù)水輪發(fā)電機(jī)定子鐵芯磁化各方面情況，明確電氣試驗具體內(nèi)容，即有效面積、勵磁線圈，先要根據(jù)相關(guān)公式，準(zhǔn)確計算定子鐵芯高度，結(jié)合定子鐵芯疊壓系數(shù)等，明確定子鐵芯長度，準(zhǔn)確計算定子鐵芯有效面積。在此基礎(chǔ)上，試驗人員要準(zhǔn)確把握定子鐵芯的安匝數(shù)，客觀分析對定子鐵芯勵磁電纜界面、試驗電源容量二者具體影響程度，進(jìn)行合理化選擇，提高定子鐵芯安全性能的基礎(chǔ)上，降低這方面電氣試驗成本。一般來說，定子鐵芯安匝數(shù)比較大，開展的定子鐵芯電氣試驗也具有更高的安全性，但會增加電氣試驗成本，試驗人員必須控制好安匝數(shù)。隨后，在選擇勵磁線圈過程中，試驗人員要準(zhǔn)確把握定子鐵芯勵磁電纜數(shù)值，不能超過導(dǎo)線定電流相關(guān)數(shù)值范圍，要具有較好的安全性、絕緣性，進(jìn)行合理化的電氣試驗，最大化提高定子鐵芯磁化電氣試驗工作質(zhì)量。

在單位鐵損方面，我國這方面很多規(guī)程都要求單位鐵損規(guī)定要和生產(chǎn)廠家吻合，也就是說，如果發(fā)電站的水輪機(jī)組定子鐵芯要進(jìn)行必要的現(xiàn)場疊壓，生產(chǎn)廠家要根據(jù)具體情況，明確對應(yīng)的控制數(shù)值。需要注意的是：在安裝過程中，安裝人員一定要準(zhǔn)確把握定子鐵芯相關(guān)計算，避免單位鐵損超過規(guī)定范圍，最大化提高定子鐵芯安裝質(zhì)量。

二、機(jī)組定子

當(dāng)下，由于受到某些因素影響，和國外相比，我國定子繞組交流耐壓標(biāo)準(zhǔn)有著本質(zhì)上的區(qū)別。在定子耐壓試驗過程中，試驗人員要準(zhǔn)確把握這點，客觀分析各方面存在的問題，比如，容量、電流電壓保護(hù)，客觀分析水輪發(fā)電機(jī)耐壓設(shè)備類型以及機(jī)組所具有的安全性，要準(zhǔn)確把握其諧振情況，盡可能采用串聯(lián)類型的諧振耐壓設(shè)備，確保應(yīng)用到定子整體試驗中的耐壓設(shè)備具有較好的綜合性能，便于提高定子耐壓試驗質(zhì)量，提高定子整體試驗質(zhì)量。在此基礎(chǔ)上，試驗人員要科學(xué)測量定子繞組絕緣電阻，明確一系列關(guān)鍵性參數(shù)，比如，絕緣電阻參數(shù)、極化指數(shù)，特別是極化指數(shù)，這是因為在電氣試驗過程中，其不易受到多方面因素影響，比如，溫度，可以在一定程度上提高水輪發(fā)電機(jī)機(jī)組定子電氣試驗結(jié)果準(zhǔn)確率。此外，在定子繞組直流耐壓方面，我國根據(jù)具體情況，制定了相關(guān)規(guī)定，明確提出安裝的水輪發(fā)電機(jī)有必要進(jìn)行這方面的試驗，可以及時發(fā)現(xiàn)水輪發(fā)電機(jī)存在的隱患問題，有效防止在開展交流耐壓試驗工作中出現(xiàn)各類故障問題，確保機(jī)組定子交流耐壓試驗順利進(jìn)行。隨后，試驗人員可以根據(jù)機(jī)組定子直流與交流耐壓試驗具體情況，以直流耐壓試驗為基點，明確水輪發(fā)電機(jī)組絕緣性能以及受潮具體情況，進(jìn)一步優(yōu)化開展的電氣試驗，從根本上提高機(jī)組定子試驗結(jié)果準(zhǔn)確率。

三、轉(zhuǎn)子磁極

就水輪發(fā)電機(jī)而言，轉(zhuǎn)子磁極電氣試驗的進(jìn)行是非常必要的。當(dāng)下，我國根據(jù)水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極情況，明確了其絕緣電阻測量要求，200V為勵磁電壓分界點，如果小于200V，要巧妙利用1000V兆的歐表；如果大于200V，要利用2500V兆歐表。在耐壓方面，我國也對制定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，即10倍勵磁電壓，這就要求試驗人員要借助2500V兆歐表，準(zhǔn)確測量轉(zhuǎn)子磁極的絕緣電阻，要隨時監(jiān)督絕緣電阻，避免出現(xiàn)放電現(xiàn)象，有效提高轉(zhuǎn)子磁極在絕緣電阻方面測量的準(zhǔn)確率。在測量轉(zhuǎn)子磁極交流阻抗方面，試驗人員要進(jìn)行合理化測量，充分發(fā)揮其多樣化作用，比如，明確轉(zhuǎn)子磁極匝短路故障。在規(guī)程方面，試驗人員在開展測量工作前后都需要測量磁極的交流阻抗，對比、分析測量結(jié)果，看其是否存在較大差異性。在安裝好水輪發(fā)電機(jī)磁極之后，試驗人員還要再次開展相關(guān)測量工作，對比、分析磁極交流阻抗方面一系列測量結(jié)果，確保水輪發(fā)電機(jī)磁極安裝前后的交流阻抗數(shù)值都在規(guī)定范圍內(nèi)。此外，如果安裝結(jié)束之后，測量過程中存在問題，試驗人員要客觀分析一系列影響因素，準(zhǔn)確把握出現(xiàn)的匝間短路等問題，結(jié)合打磨厚度、加墊厚度等，進(jìn)行合理化處理，

四、結(jié)語

總而言之，在水電站運行過程中，水輪發(fā)電機(jī)的安全、穩(wěn)定運行尤為重要。試驗人員要根據(jù)水輪發(fā)電機(jī)性能、特征等，科學(xué)結(jié)合相關(guān)規(guī)程，科學(xué)開展電氣試驗，準(zhǔn)確把握水輪發(fā)電機(jī)定子鐵芯磁化、轉(zhuǎn)子磁極等情況，優(yōu)化完善水輪發(fā)電機(jī)安裝環(huán)節(jié)，有效提高安裝質(zhì)量，促使地區(qū)水電站處于高效運行中，具有較好的整體效益，不斷促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展。

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作者簡介：

第一作者：鄭世昌，「1958-」，男，水利部長春機(jī)械研究所咨詢處處長，從事水利工程機(jī)械設(shè)備設(shè)計和機(jī)電設(shè)備及金屬結(jié)構(gòu)制造監(jiān)理工作。

第二作者：常富，「1963」，男，水利部長春機(jī)械研究所副所長，從事水利工程機(jī)械設(shè)備設(shè)計和機(jī)電設(shè)備及金屬結(jié)構(gòu)制造監(jiān)理工作。