發電機在運行中，發生單相接地是最常見的故障。其危害在于故障點出現電弧接地時，將會進一步擴大定子繞阻絕緣損壞范圍。更為嚴重的是電弧可能燒損定子鐵芯，其鐵芯的燒傷程度與接地故障電流的大小及持續時間的長短有...
發電機在運行中，發生單相接地是最常見的故障。其危害在于故障點出現電弧接地時，將會進一步擴大定子繞阻絕緣損壞范圍。更為嚴重的是電弧可能燒損定子鐵芯，其鐵芯的燒傷程度與接地故障電流的大小及持續時間的長短有...
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一. 概述:
電氣設備的絕緣試驗，是按照國家標準和行業規程進行的強制性試驗，是保證電力系統及電氣設備的安全經濟運行的必要手段。其中交接試驗和預防性試驗，可確定新安裝設備能否投入運行，或提前發現已運行的電氣設備的隱患，預防設備損壞。在這兩類試驗中，有直流耐壓、交流工頻耐壓試驗項目。該項試驗是考核電氣設備絕緣強度的關鍵項目。
隨著電力系統的發展，30萬千瓦及以上大型發電機組，已經成為我國的主力發電機組，60萬千瓦的和更大容量的發電機組在我國也已有相當的數量。由于單機容量的增大，勢必使發電機組繞組對地電容量也增大，如表1所示。
表1：不同發電機的單相對地電容量
火 電 | 水 電 | ||||||
發電機容量（MW） | 200 | 300 | 600 | 85 | 125-150 | 300 | 400 |
單相對地電容（μF） | 0.2-0.25 | 0.18-0.26 | 0.31-0.34 | 0.69 | 1.8-1.9 | 1.7-2.5 | 2.0-2.5 |
大容量水輪發電機的單相對地電容量已達1.7-2.5μF。工頻耐壓試驗時，電容電流達到25-30安（如三峽發電機的電容電流達36安）。如采用常規高壓試驗設備，試驗電源及試驗變壓器、調壓器等的容量高達數千個千伏安，不僅設備笨重，而且也無如此大容量的調壓設備，現場試驗電源也很難解決，工作極不方便。
為了滿足大容量電氣設備試驗需要，采用諧振原理，用可調電抗器或可調勵磁電抗與被試設備對地電容匹配，形成諧振。并聯諧振時，容性支路和感抗支路的電流近于相等相位相反，而比電源總電流大Q倍。串聯諧振時，試品電壓VC和可調電抗器電壓VL 大小相等相位相反，為激勵電壓的Q倍。因而試驗電源承擔的容量，就只是有功分量。這樣，調壓設備容量，電源容量將大大減小，僅為被試品容量的1/Q倍。
二. GXZ工頻諧振試驗裝置
在工程實踐中，現場工況經常發生變化，試驗對象要求使用的諧振試驗方法也各有特點。有的側重于操作安全，有的側重于試品擊穿后的保護，有的側重于升壓電壓的穩定并要求可做直流試驗等等。用一種諧振試驗方法很難同時滿足用戶的這些要求，我公司總結了多年的經驗，專門設計了一套GXZ工頻諧振試驗裝置，能夠完成工頻串聯諧振、并聯諧振、諧振變壓器、普通試驗變壓器、直流耐壓試驗及發電機通水工況下，采用正接法進行發電機定子端部外移電位測試等多項功能。
GXZ工頻諧振試驗成套裝置包括：
XZB諧振變壓器、激勵變壓器、調壓器、控制臺。
1、 XZB諧振變壓器
典型參數：
額定輸出容量 | 150KVA | 250KVA | 250KVA | 500KVA |
交流額定輸出電流 | 3A | 5A | 7.14A | 10A |
交流額定輸出電壓 | 50KV | 50KV | 35KV、55KV （開關轉換） | 50KV |
直流額定輸出電流 | 0.25A | 0.83A | 0.83A | 0.83A |
直流額定輸出電壓 | 60KV | 60KV | 60KV | 60KV |
額定輸入容量 | 15KVA | 25KVA | 25KVA | 50KVA |
額定輸入電流 | 37.5A | 62.5A | 113.6A | 125A |
額定輸入電壓 | 400V | 400V | 220V | 400V |
本套設備品質因數 | 不小于40 | 不小于40 | 不小于40 | 不小于40 |
噪聲 | 小于60dB | 小于60dB | 小于60dB | 小于60dB |
波形畸變 | 小于0.5% | 小于0.5% | 小于0.5% | 小于0.5% |
鐵芯為芯、殼式復合結構，主磁路氣隙可調。線圈筒式結構，全絕緣，雙高壓套管輸出。在低壓線圈空置時可作高壓可調電抗器使用，電感量調節范圍寬，調節平穩，品質因數好，噪聲低。
2、 激勵變壓器
環形鐵芯，損耗低，波形好，空載電流小，過載能力強。
典型參數：
型 號 | GL-15/4.5 | GL-25/4 | GL-50KVA/5KV |
額定容量 | 15KVA | 25KVA | 50KVA |
額定輸出電壓 | 1.5KV、3KV、4.5KV （分接開關轉換） | 2KV、3KV、4KV （分接開關轉換） | 2.5KV、3.5KV、5KV （分接開關轉換） |
額定輸出電流 | 3.3A | 6.25A | 10A |
額定輸入電壓 | 380V(或220V) | 380V(或220V) | 400V |
額定輸入電流 | 39.5A(或68.2A) | 65.8A(或113.6A) | 125A |
3、 TDGC調壓器
典型參數：
型 號 | TDGC-15/0.38 | TDGC-25/0.22 | TDGC-50/0.38 |
額定容量 | 15KVA | 25KVA | 50KVA |
額定輸入電壓 | 380V(或220V) | 380V(或220V) | 380V |
輸出電壓 | 0-430V(或0-250V) | 0-430V(或0-250V) | 0-430V |
電動、手動可轉換。接觸式調壓器漏抗小，波形好。
4、 控制臺
型號：GXZCT-500/0.4
控制功能：
a) 分閘、合閘。
b) 鐵芯氣隙升降電動調節。
c) 電動控制，自動跟蹤調諧。
d) 電動調節升、降壓。
e) 定時自動降壓控制。
保護功能：
a) 零位合閘保護。
b) 數碼整定過流保護。
c) 可調整定電子過壓限幅裝置。
指示：
a) 分合閘指示。
b) 調壓器升降極限指示。
c) 鐵芯氣隙升降極限指示。
d) 保護動作報警。
e) 相序指示。
f) 低壓側電壓、電流指示。
g) 調諧功率因數指示。
h) 鐵芯閉合度數碼顯示及機械指示鐵芯調節氣隙高度。
三. 利用GXZ工頻諧振裝置，采用正接法對汽輪發電機定子繞組通水工況下端部表面電位的測量。
國產100-600MW水氫氫冷卻汽輪發電機，近年來多次發生定子繞組短路事故，其主要原因是定子線棒并頭套手包絕緣整體性固化差，鼻端絕緣盒填充不滿，絕緣盒與線棒主絕緣末端引水管搭接外絕緣不當，空芯銅線滲漏等絕緣缺陷造成的，加上密封瓦漏油，油中帶水，氫氣濕度大等多方原因，多次造成大型發電機燒毀的惡性事故，通過測量定子繞組端部電位分布能及時發現以上重大缺陷，因而電力部規定基建投產時及大修時，必須進行端部繞組表面電位測量。據不完全統計，95年實測發電機84臺，經測試發現有缺陷機組81臺，占被測機組總數96.4%，發現缺陷總共970處。
使用GXZ諧振試驗裝置進行端部繞組表面電位測量的方法：
1、 接線原理圖（見附圖五）
2、 繞組表面電位測量采用正接法，是在繞組出線端銅排處加對應發電機額定值的直流試驗電壓，定子繞組的汽、勵側端部各并頭套包裹錫箔的接頭處經100MΩ電阻串接微安表接地，該方法主要優點為測量速度快，對人身與設備均很安全，當定子在通水狀態下做試驗時，同時可以校驗空芯銅線有無滲漏現象，既可檢查絕緣狀況，又能發現空芯銅線的質量問題。
用正接法測量表面電位，電力部推薦的方法，既安全又能通水試驗及時發現滲漏點，但試驗設備容量較大，通水時試驗電流最高可能達到幾百毫安，我廠生產的諧振試驗變壓器非常適合于做這種試驗，在將諧振變鐵芯氣隙降為零時，用外附0.5-1A/150KV橋式整流硅堆，輸出電壓0-65KV，電流0-1A，完全能滿足要求。
四. 工頻諧振試驗的特點
1. 試驗時所需電源的容量可大大減少，僅為傳統電源容量的1/Q，一般Q值大于20。
2. 試驗電壓波形良好，波形畸變率小于0.5%。因為諧振回路以50HZ基波調諧具有較高的品質因素Q，其他諧波分量明顯地被抑制。
3. 作串聯諧振使用時被試品擊穿無暫態過電壓出現，短路電流小。
串聯諧振電路中，試品閃絡時，電路諧振被破壞，電壓明顯下降，試品上的電壓會自動降低為U試/Q。接著恢復電壓緩慢上升，因此不會發生暫態過電壓。同時串聯的可調電抗器可起限制電流的作用，使得回路中的短路電流大大降低，ISC=U試/（QXL）。
4. 作諧振試驗變壓器使用時，等值電路主要是并聯諧振。諧振狀態時氣隙較大，其相應漏抗比較大。試品一旦被擊穿，立即失諧，則隨著短路電流的增大，諧振變壓器及調壓器上漏抗壓降增大，對被試品上的短路電流有明顯限制作用，不致造成被試品上出現過大的短路電流。
大型發電機最忌諱定子絕緣擊穿時燒毀鐵心。耐壓過程中，當發電機定子槽內絕緣弱點被擊穿時，上述兩種方式將立即失諧。串諧短路電流瞬時下降為試驗電流的1/Q倍，因此，串諧方式無須任何限流措施，擊穿時亦不會損傷鐵心。使用諧振變壓器方式時，短路電流僅為2-3倍諧振試驗變的額定電流，加上保護得當，也是非常安全的。
5. 作諧振試驗變壓器方式使用時，試驗電壓的升降是按變比折算的，電壓升降平穩。同時在氣隙為零時可以做大容量直流電源供試品作直流耐壓使用。還可以用正接法作發電機定子繞組通水工況下作定子端部外移電位測試，既快捷又安全。能靈敏準確地發現發電機定子繞組端部存在的隱患。堵絕發電機惡性事故發生，提高電廠的經濟效益。
五. 產品成套性
GXZ諧振試驗裝置成套設備應包括：
1. XZB諧振試驗變壓器
2. CXZ諧振試驗裝置控制臺
3. TDCD電動式接觸調壓器
4. 激磁變：利用諧振變壓器的高壓繞組作為可調電感，即組合成串聯諧振裝置。
5. 外附單相橋式全波整流硅堆
6. 阻容分壓器
7. 過壓保護放電球隙
8. 數字式微安表，組別變比測量儀
1-4項為諧振試驗裝置必配設備，5-8項為選配設備。有了這套設備，客戶在使用試驗時非常方便，既可使用并聯諧振方式，也可選用串聯諧振方式。再將諧振變氣隙調至零位，外附全橋硅堆即可作直流耐壓試驗。還可采用正接法，作發電機定子通水工況下進行定子端部表面電位測試，及時準確發現隱患，極為方便。一套設備具有多種功能。
