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大型發(fā)電機(jī)定子線棒耐電壓和擊穿試驗(yàn)

1 概述

大型發(fā)電機(jī)定子線棒工頻耐電壓試驗(yàn)為單支定子線棒的主絕 緣對(duì)地試驗(yàn),用來(lái)檢查定子線棒在制造、運(yùn)輸、儲(chǔ)存及安裝過(guò)程中主 絕緣是否有缺陷、損傷或者受到其它物理、化學(xué)等環(huán)境因素作用而 影響使用性能。另外,對(duì)于制造廠,可確保和監(jiān)控定子線棒制造過(guò)程 總工藝及質(zhì)量的穩(wěn)定性。

2 試驗(yàn)準(zhǔn)備

將定子線棒放置在定子線棒架上,用潔凈的棉紗將定子線棒表 面擦拭干凈。用專用金屬小銅錘沿定子線棒絕緣表面均勻敲擊,聽(tīng) 其聲音聲音來(lái)判斷絕緣的整體性;若有發(fā)空部位則用卷尺測(cè)量其尺 寸,做好記錄。

由定子線棒中點(diǎn)位置向兩側(cè)對(duì)稱量取一定長(zhǎng)度,總長(zhǎng)度與槽部 (定子鐵心)尺寸相同。將定子線棒槽部包上厚度為0.0008～0.0015mm 的鋁箔,中部綁上多股裸銅線作為接地極,在鋁箔上平繞或者1/3疊 繞(勒緊)一層玻璃絲帶,用記號(hào)筆在玻璃絲帶上標(biāo)注該線棒號(hào)。在線 棒任一端的導(dǎo)體上綁上多股裸銅軟線作為高壓極。包扎時(shí)務(wù)必保證接 地電極與定子線棒表面緊密接觸良好,否則可能存在點(diǎn)接觸,未接觸 區(qū)域的電位不為零。

3 試驗(yàn)設(shè)備

試驗(yàn)設(shè)備為工頻試驗(yàn)變壓器,并需采用接觸調(diào)壓方式,與傳統(tǒng) 的移圈感應(yīng)式調(diào)壓方式相比,這種方式的輸出電壓穩(wěn)定,波形畸變 極小,對(duì)于提高試驗(yàn)精度、減小系統(tǒng)誤差具有重要作用。根據(jù)試品的 電容量選擇合適的試驗(yàn)變壓器裝置。

PS =wCU2 ′ 10-9kVA

其中PS為試驗(yàn)變壓器容量,單位為kVA；U為外施試驗(yàn)電壓,單位為kV；C為試品電容量,可由介質(zhì)損耗因數(shù)試驗(yàn)測(cè)出,單位為pF; ω為外施電壓的角頻率,單位為rad/s。

4 試驗(yàn)過(guò)程

在空氣中使用正接線的方法機(jī)型工頻耐電壓試驗(yàn),試驗(yàn)過(guò)程包 括將1支處理好的定子線棒放置在試驗(yàn)平臺(tái)上,定子線棒與平臺(tái)之 間墊上適量數(shù)目的瓷瓶;將地線、高壓引線與定子線棒連接;檢查所 有接線無(wú)誤后,試驗(yàn)人員撤離高壓試驗(yàn)區(qū),關(guān)閉操作間與高壓試驗(yàn) 區(qū)之間的隔離門,檢查門連鎖裝置是否靈敏,高壓試驗(yàn)警示燈是否 顯示,然后按照試驗(yàn)變壓器操作規(guī)程升高電壓,待升至規(guī)定電壓后, 進(jìn)行耐壓計(jì)時(shí)(通常為1min),直至耐壓通過(guò),試驗(yàn)結(jié)束,若試驗(yàn)過(guò)程 中發(fā)生主絕緣擊穿或者沿面爬電擊穿,該試驗(yàn)視為結(jié)束,試驗(yàn)過(guò)程 中若發(fā)生停電事故,應(yīng)將控制臺(tái)的電源總開(kāi)關(guān)切斷,待回復(fù)送電后, 繼續(xù)試驗(yàn)。

為節(jié)省時(shí)間、提高效率,許多時(shí)候需要將多個(gè)定子線棒擺放在一起進(jìn)行工頻耐電壓試驗(yàn)。例如對(duì)2支定子線棒擺放在一起進(jìn)行工 頻耐電壓試驗(yàn),在空氣中采用正接線的方法進(jìn)行測(cè)試,將定子線棒 平行等距的放置在試驗(yàn)平臺(tái)上,試驗(yàn)過(guò)程與單支定子線棒工頻耐電 壓試驗(yàn)相同。

 以2支定子線棒為例,根據(jù)2支水輪發(fā)電機(jī)定子線棒端部的表面 電位分布趨勢(shì)分析,在防電暈區(qū)域任意2點(diǎn)的電位都是不同的。從高 低阻搭接處到高阻防電暈?zāi)┒说姆秶鷥?nèi),電位的變化最為顯著;外 施電壓越高,電位梯度的變化就越大,例如1.5倍額定電壓下的變化 量大于1.0倍額定電壓下的變化量,以下就兩種情況進(jìn)行說(shuō)明:

(1)高電阻搭接處位置相齊時(shí),2支定子線棒的防暈結(jié)構(gòu)相同,在 耐電壓試驗(yàn)過(guò)程中,2支定子線棒間最短距離的表面電位處處相等, 定子線棒間的空氣隙承受的電壓為零,定子線棒間不會(huì)發(fā)生放電;

(2)高低阻搭接處位置不相齊時(shí),2支定子線棒的防電暈結(jié)構(gòu)相 同,在耐電壓試驗(yàn)過(guò)程中,2支定子線棒間最短距離的表面電位出現(xiàn) 差值,隨著外施電壓的逐步升高,電位差將逐漸增大,進(jìn)而導(dǎo)致2支 定子線棒間發(fā)生放電,若對(duì)多支定子線棒同時(shí)進(jìn)行耐電壓試驗(yàn),由 于2支定子線棒間的放電導(dǎo)致電場(chǎng)分布發(fā)生變化,進(jìn)而引起多支定 子線棒端部發(fā)生閃絡(luò),從而導(dǎo)致試品嚴(yán)重?fù)p壞。

5 工頻擊穿試驗(yàn)

工頻擊穿試驗(yàn)為單支定子線棒主絕緣對(duì)地試驗(yàn),主絕緣破壞時(shí) 的電壓即為擊穿電壓。工頻擊穿試驗(yàn)用來(lái)檢查定子線棒主絕緣的耐 電應(yīng)力裕度系數(shù),以及在制造過(guò)程中主絕緣是否有缺陷;根據(jù)擊穿 的位置確定制造模具是否有問(wèn)題,從而為改進(jìn)工藝提供參考。

工頻擊穿的主要試驗(yàn)方法可分為瞬時(shí)工頻擊穿和逐級(jí)工頻擊 穿,根據(jù)技術(shù)合同及考核指標(biāo)的需要進(jìn)行選擇,詳細(xì)描述如表1所 示。

將定子線棒放置在線圈架上,用潔凈的棉紗將表面擦拭干凈。 由線棒中點(diǎn)位置向兩側(cè)對(duì)稱量取一定尺寸,總長(zhǎng)度與槽部(定子鐵 心)尺寸相同。將線棒槽部包上厚度為0.0008～0.0015mm的鋁箔,中 部綁上多股裸銅軟線作為高壓極,在鋁箔上平繞或疊繞一層玻璃絲 帶,用記號(hào)筆在玻璃絲帶上標(biāo)注該線棒號(hào)。在線圈任一端的導(dǎo)體上 綁上多股裸銅軟線作為接地極。

通常主絕緣擊穿時(shí)的電壓值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其工頻耐壓值,對(duì)于玻璃 絲帶的包扎緊度沒(méi)有工頻耐壓的要求高(在高場(chǎng)強(qiáng)下,空氣隙放電使 得線圈直線低阻的表面電位相同)。

工頻擊穿試驗(yàn)在變壓器油中進(jìn)行,應(yīng)根據(jù)線圈直線的長(zhǎng)短綁上 適當(dāng)長(zhǎng)度(以線圈全部沒(méi)入變壓器油中為準(zhǔn))的滌波繩2～3根。

真機(jī)定子線棒工頻擊穿試驗(yàn)在變壓器油中采用反接法進(jìn)行測(cè) 試,試驗(yàn)過(guò)程如下:將1支處理好的定子線棒用木杠穿入滌波繩,并 將其抬入變壓器油槽中,銅導(dǎo)體接地、鋁箔電極接高壓;檢查所有接 線無(wú)誤后,一人上大廳二樓走臺(tái)處觀察擊穿過(guò)程及擊穿部位,其他 試驗(yàn)人員撤離高壓試驗(yàn)區(qū);關(guān)閉操作間與高壓試驗(yàn)區(qū)之間的隔離 門,檢查門聯(lián)鎖裝置是否靈敏,高壓試驗(yàn)警示燈是否顯示;按照試驗(yàn) 變壓器操作規(guī)程及委托說(shuō)明,選擇合適的工頻擊穿試驗(yàn)方法;試驗(yàn) 過(guò)程中若發(fā)生停電事故,應(yīng)將控制臺(tái)的電源總開(kāi)關(guān)切斷,待恢復(fù)送 電后,繼續(xù)試驗(yàn);試驗(yàn)中發(fā)生意外情況,應(yīng)立即將控制臺(tái)上的“緊急 按鈕"按下,以避免更大事故的發(fā)生;試驗(yàn)結(jié)束后,將油箱蓋好,將所 用工具及材料放回原處,清理作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。

升壓方式的選擇:

介電強(qiáng)度試驗(yàn)：電壓從零按一定方式和速度上升到規(guī)定的試驗(yàn)電壓或擊穿電壓。

升壓方式：快速升壓、20s逐級(jí)升壓、60s逐級(jí)升壓、慢速升壓、和極慢速升壓。

（1）快速升壓

電壓從零上升到擊穿電壓所經(jīng)歷的時(shí)間約為10~20s。現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的升壓速度有：100V/s、200V/s、500V/s、1000V/s、2000V/s和5000V/s。

（2）20s逐級(jí)升壓

施加于試樣的電壓先以快速升壓的速度上升到擊穿電壓的40%，之后按每級(jí)升壓值逐級(jí)升壓，每級(jí)停留20s，直到試樣擊穿為止。

（3）60s逐級(jí)升壓

與20s逐級(jí)升壓方式相似，只是每級(jí)停留時(shí)間為60s。

（4）慢速升壓

從快速升壓的擊穿電壓的40%開(kāi)始，以較慢的速度升壓，使擊穿過(guò)程發(fā)生在120~240s內(nèi)。電壓上升速度可選取2V/s、5V/s、10V/s、20V/s、50V/s、100V/s、200V/s、500V/s和1000V/s 。

（5）極慢速升壓

   與慢速升壓方式相似，只是擊穿過(guò)程發(fā)生在300~600s內(nèi)。電壓上升速度可選取1V/s、2V/s 5V/s、10V/s、20V/s、50V/s、100V/s、200V/s。

耐電壓擊穿電壓強(qiáng)度試驗(yàn)儀主要技術(shù)參數(shù)：

結(jié)構(gòu)原理：

耐電壓擊穿電壓強(qiáng)度試驗(yàn)儀主要由:升壓系統(tǒng)(高壓變壓器)、測(cè)量系統(tǒng)、A/D轉(zhuǎn)換器、放電系統(tǒng)、電極、油箱、電極定位架、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、軟件等組成;高壓變壓器主要產(chǎn)生試樣所需的直流電壓,調(diào)壓器用于調(diào)節(jié)升壓變壓器輸入端電壓以產(chǎn)生高壓所需的輸入電壓,電壓測(cè)量主要是從高壓變壓器測(cè)量端測(cè)量,高壓變壓器測(cè)量端和高壓端是線性的;試驗(yàn)軟件是我公司*研發(fā)的功能強(qiáng)大、操作簡(jiǎn)單、顯示直觀的試驗(yàn)軟件系統(tǒng)。采用計(jì)算機(jī)控制,通過(guò)人機(jī)對(duì)話方式,完成對(duì)、絕緣介質(zhì)的工頻電壓擊穿,工頻耐壓試驗(yàn)。

測(cè)試原理

1、擊穿、 耐壓試驗(yàn)就是對(duì)被試品施加一定的電壓，并保持一定時(shí)間，以考慮被試品絕緣承受各種電壓的性能。絕緣電阻和吸收比試驗(yàn)、泄漏電流和直流耐壓試驗(yàn)以及介質(zhì)損失角測(cè)量試驗(yàn)等雖然能發(fā)現(xiàn)很多絕緣缺陷，但因其試驗(yàn)電壓低于被試品的工作電壓，往往對(duì)一些絕緣缺陷還不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，為了進(jìn)一步暴露設(shè)備缺陷，檢查電氣設(shè)備絕緣水平和確保是否能投入運(yùn)行，有必要進(jìn)行交流擊穿及耐壓試驗(yàn)。

2、它是鑒定電氣設(shè)備絕緣強(qiáng)度有效最直接的方法，它對(duì)于判斷電器設(shè)備能否投入運(yùn)行具有決定性的意義。交流耐壓試驗(yàn)的電壓、波形、頻率和在被試品絕緣內(nèi)部電壓的分布均符合實(shí)際運(yùn)行情況，因此，交直流擊穿、耐壓試驗(yàn)?zāi)苡行У匕l(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備存在的較危險(xiǎn)的集中性缺陷。試驗(yàn)電壓越高，發(fā)現(xiàn)絕緣缺陷的有效性越高。