姜美武

(江山市峽口水電站，浙江江山 324116)

0 引言

我國是小水電資源十分豐富的國家，小水電建設(shè)取得了巨大的成就.為發(fā)展地方經(jīng)濟(jì)，解決當(dāng)?shù)厝嗣裼秒娎щy作出了重要貢獻(xiàn).預(yù)防性試驗(yàn)是保證小水電站發(fā)電機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行的有效手段之一.通過試驗(yàn)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)的隱患，判斷發(fā)電機(jī)能否投入運(yùn)行，預(yù)防設(shè)備損壞，保證電站安全運(yùn)行.

長期以來，我國發(fā)電機(jī)預(yù)防性試驗(yàn)主要依據(jù)原電力工業(yè)部頒發(fā)的《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》(DL/T 596-1996).由于該規(guī)程中有關(guān)發(fā)電機(jī)預(yù)防性試驗(yàn)的條款主要是針對(duì)裝機(jī)容量6 000 kW以上、額定電壓1 000V以上的發(fā)電機(jī)制定的，而小水電中的低壓發(fā)電機(jī)單機(jī)容量一般在800 kW及以下、額定電壓為400 V，因此只能參照?qǐng)?zhí)行.而且，大量的小水電站因受觀念意識(shí)、資金實(shí)力、技術(shù)力量、試驗(yàn)設(shè)備等因素制約，從業(yè)者對(duì)如何參照?qǐng)?zhí)行上述規(guī)程規(guī)定的項(xiàng)目進(jìn)行有效的試驗(yàn)深感模糊和困難.筆者長期在農(nóng)村水電一線從事發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行、維護(hù)管理工作，進(jìn)行過大量不同類型發(fā)電機(jī)的預(yù)防性試驗(yàn)，并在具體實(shí)踐中，在規(guī)程的基礎(chǔ)上具體情況具體分析，積累了大量的實(shí)際案例.

本文主要研究低壓水輪發(fā)電機(jī)的預(yù)防性試驗(yàn)技術(shù)，結(jié)合筆者多年從事預(yù)防性試驗(yàn)的實(shí)際，對(duì)于《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》中針對(duì)低壓水輪發(fā)電機(jī)未涉及或未明確的條款，提出適當(dāng)簡化、補(bǔ)充或完善的建議，使低壓發(fā)電機(jī)的預(yù)防性試驗(yàn)技術(shù)更具可行性和可操作性，供廣大從業(yè)者參考.

1 預(yù)防性試驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置及其周期

對(duì)于低壓水輪發(fā)電機(jī)，由于容量小、電壓低、結(jié)構(gòu)簡單，若要全部按規(guī)程上規(guī)定的所有項(xiàng)目進(jìn)行試驗(yàn)，幾乎不可能也不現(xiàn)實(shí).因此，必須在規(guī)程的基礎(chǔ)上進(jìn)行簡化和改進(jìn)，既達(dá)到試驗(yàn)的目的，又具有可操作性.筆者根據(jù)多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出低壓水輪發(fā)電機(jī)及其附屬設(shè)備的預(yù)防性試驗(yàn)項(xiàng)目及周期建 議見表1[1］.

表1 低壓水輪發(fā)電機(jī)及其附屬設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)項(xiàng)目及周期

表1設(shè)置的項(xiàng)目與規(guī)程相比，省略了定子繞組極化指數(shù)、定子鐵芯試驗(yàn)、轉(zhuǎn)子繞組交流阻抗和功率損耗、直流泄漏電流和直流耐壓試驗(yàn)、空載特性曲線、三相穩(wěn)定短路特性曲線、軸電壓、溫升試驗(yàn)等項(xiàng)目.上述這幾項(xiàng)試驗(yàn)項(xiàng)目主要是針對(duì)大電機(jī)而言，需要的試驗(yàn)設(shè)備多，試驗(yàn)技術(shù)復(fù)雜且要求精細(xì)，對(duì)試驗(yàn)環(huán)境、試驗(yàn)人員素質(zhì)要求等也較高，小水電展開試驗(yàn)較為困難.而且低壓發(fā)電機(jī)小而簡單的特點(diǎn)也決定了沒必要和大電機(jī)那樣面面俱到.當(dāng)然，在特殊情況下，如發(fā)電機(jī)更換繞組后或必要時(shí)，仍應(yīng)按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行，可增加直流泄漏電流和直流耐壓試驗(yàn)、空載特性曲線、三相穩(wěn)定短路特性曲線、軸電壓、溫升試驗(yàn)等項(xiàng)目，具體可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)取舍.

2 預(yù)防性試驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)施及其標(biāo)準(zhǔn)

《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》針對(duì)大機(jī)組的試驗(yàn)環(huán)境、試驗(yàn)條件、試驗(yàn)設(shè)備和判斷標(biāo)準(zhǔn)等均要求較高，若將這些要求針對(duì)低壓水輪發(fā)電機(jī)組，則某些指標(biāo)就顯得有點(diǎn)苛求.低壓水輪發(fā)電機(jī)組預(yù)防性試驗(yàn)項(xiàng)目在實(shí)際執(zhí)行中，試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)可作局部的簡化或調(diào)整.

2.1 絕緣試驗(yàn)

2.1.1 絕緣試驗(yàn)意義

發(fā)電機(jī)常見的絕緣缺陷有絕緣的脫殼、分層和開裂、絕緣局部過熱、受潮等，對(duì)發(fā)電機(jī)運(yùn)行造成的危害極大[2］.通過絕緣試驗(yàn)可比較簡便、直觀地了解絕緣狀況，特別是能有效地發(fā)現(xiàn)是否受潮和接地.據(jù)筆者不完全統(tǒng)計(jì)，小水電站90%以上的絕緣缺陷均可通過絕緣試驗(yàn)得到反映.因此，絕緣試驗(yàn)是低壓發(fā)電機(jī)預(yù)防性試驗(yàn)最重要的項(xiàng)目之一.

絕緣試驗(yàn)包括絕緣電阻和吸收比的測(cè)量.所謂絕緣電阻，即在絕緣結(jié)構(gòu)的兩個(gè)電極之間施加的直流電壓值與流經(jīng)該對(duì)電極的泄流電流值之比.一般均指加壓1 min時(shí)的測(cè)得值.吸收比，則是指在同一次試驗(yàn)中，1 min時(shí)的絕緣電阻值與15 s時(shí)的絕緣電阻值之比[3］.

2.1.2 絕緣試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

規(guī)程要求絕緣試驗(yàn)采用1 000 V兆歐表，但筆者認(rèn)為額定電壓為400 V的發(fā)電機(jī)用500 V兆歐表即可.

由于絕緣電阻容易受溫度、濕度、絕緣材料的幾何尺寸等因素的影響，因此對(duì)設(shè)備絕緣作硬性規(guī)定較難.規(guī)程規(guī)定:絕緣電阻值自行規(guī)定.一般采用“綜合分析和判斷”法，即通過本次測(cè)量結(jié)果與歷(次)年的試驗(yàn)結(jié)果相比較、三相之間的比較和同類發(fā)電機(jī)的比較，根據(jù)絕緣變化的規(guī)律或趨勢(shì)，進(jìn)行分析和判斷.最好選在相近測(cè)量條件(溫度、濕度)下進(jìn)行，便于對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析比較.若測(cè)出的絕緣電阻降低到歷年正常值1/3以下時(shí)應(yīng)查明原因;各相或各分支絕緣電阻值的差值不應(yīng)大于最小值的100%;吸收比瀝青浸膠及烘卷云母絕緣吸收比應(yīng)≥1.3，環(huán)氧粉云母絕緣吸收比應(yīng)≥1.6[4］.

實(shí)踐中，建議定子繞組絕緣電阻一般不應(yīng)低于2 M，轉(zhuǎn)子繞組絕緣電阻一般不應(yīng)低于0.5 M.

另外，受兆歐表電壓低的影響，在反映局部缺陷上不夠靈敏，因此，實(shí)踐中不能完全以絕緣電阻和吸收比的測(cè)量值判斷絕緣情況，應(yīng)與其它項(xiàng)目配合，綜合分析判斷后給出評(píng)定.

2.2 直流泄漏電流和直流耐壓試驗(yàn)

直流泄漏電流和直流耐壓試驗(yàn)的原理和作用，與兆歐表測(cè)絕緣電阻基本相同，不過由于其試驗(yàn)電壓高，而且可以調(diào)節(jié)，這樣，對(duì)定子繞組來說，它能更有效地檢出主絕緣的受潮和局部缺陷，尤其能檢出繞組端部絕緣的弱點(diǎn).

但對(duì)于低壓發(fā)電機(jī)來說，由于受現(xiàn)場試驗(yàn)設(shè)備的制約，缺乏試驗(yàn)需用的硅整流設(shè)備、靜電電壓表、微安表等，基本不具備試驗(yàn)條件.據(jù)筆者了解，也很少有電站展開此項(xiàng)試驗(yàn).所以在正常年限運(yùn)行范圍內(nèi)，沒必要一定要做，正常情況下通過兆歐表測(cè)量絕緣電阻基本就可反應(yīng)出這些絕緣缺陷.當(dāng)然，當(dāng)更換繞組等特殊情況下，則建議做.

2.3 交流耐壓試驗(yàn)

2.3.1 交流耐壓試驗(yàn)的意義

由于交流耐壓試驗(yàn)的試驗(yàn)電壓與其工作電壓的波形、頻率一致，試驗(yàn)時(shí)，絕緣內(nèi)部的電壓分布與擊穿性能也與發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)相一致.因此，交流耐壓試驗(yàn)是一項(xiàng)最接近發(fā)電機(jī)實(shí)際運(yùn)行情況的絕緣試驗(yàn)，再加上試驗(yàn)電壓比運(yùn)行電壓高得多，故最能檢查出絕緣存在的局部缺陷和絕緣普遍性的劣化，它對(duì)判斷電機(jī)能否投入運(yùn)行具有決定性的意義.因此，筆者認(rèn)為，交流耐壓試驗(yàn)應(yīng)該堅(jiān)持進(jìn)行.而且，交流耐壓試驗(yàn)只要配備基本設(shè)備即可進(jìn)行，試驗(yàn)設(shè)備相對(duì)簡單，也容易創(chuàng)造條件開展.

2.3.2 交流耐壓試驗(yàn)電壓值

規(guī)程規(guī)定，不同情況下交流耐壓試驗(yàn)應(yīng)采用不同的試驗(yàn)電壓.一般小水電站定子繞組過電壓保護(hù)整定為1.5倍，即600 V.筆者認(rèn)為，在正常運(yùn)行年限范圍內(nèi)的低壓發(fā)電機(jī)，定子繞組預(yù)防性試驗(yàn)時(shí)，交流耐壓試驗(yàn)值基本可按600～1 000 V來執(zhí)行.具體建議:運(yùn)行20 a及以下發(fā)電機(jī)為1 000 V;運(yùn)行20 a以上、與架空線路直接連接的發(fā)電機(jī)為800 V;運(yùn)行20 a以上、不與架空線路直接連接的發(fā)電機(jī)可再適當(dāng)降低，但不得低于600 V;當(dāng)更換繞組時(shí)，則提高至1 500 V.

對(duì)于低壓發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組，試驗(yàn)電壓值可與定子繞組類似，在正常年限運(yùn)行范圍內(nèi)的電站，預(yù)防性試驗(yàn)時(shí)交流耐壓試驗(yàn)值基本可按600～1 000 V來執(zhí)行，具體建議:運(yùn)行20 a及以下者為1 000 V，運(yùn)行20 a以上者為600～800 V.

2.3.3 交流耐壓試驗(yàn)注意事項(xiàng)

交流耐壓試驗(yàn)對(duì)不良的發(fā)電機(jī)絕緣來講是一種破壞性試驗(yàn).交流耐壓試驗(yàn)是發(fā)電機(jī)絕緣試驗(yàn)中最后進(jìn)行的項(xiàng)目.在進(jìn)行發(fā)電機(jī)交流耐壓試驗(yàn)前，必須先對(duì)發(fā)電機(jī)的各種非破壞性試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行綜合分析和判斷，然后決定是否進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn).在交流耐壓試驗(yàn)過程中，若未發(fā)生絕緣閃絡(luò)、放電、擊穿、過電流保護(hù)動(dòng)作跳閘;耐壓試驗(yàn)后，所測(cè)得的定子繞組的絕緣電阻和吸收比與耐壓前所測(cè)量相比基本不變，則可認(rèn)為發(fā)電機(jī)絕緣正常，否則絕緣有問題[5］.

2.4 直流電阻試驗(yàn)

2.4.1 直流電阻試驗(yàn)必要性

測(cè)量發(fā)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子繞組的直流電阻可以發(fā)現(xiàn)因制造、檢修或運(yùn)行中的各種原因所造成的連接錯(cuò)誤、導(dǎo)線斷股、焊接頭接觸不良(如脫焊、虛焊)、嚴(yán)重的匝間短路等缺陷.所以，對(duì)低壓發(fā)電機(jī)來說，測(cè)量繞組的直流電阻也非常必要.

2.4.2 直流電阻測(cè)量及判斷標(biāo)準(zhǔn)

測(cè)量發(fā)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子繞組直流電阻的方法一般采用電橋法較多，在大修時(shí)進(jìn)行.需引起注意的是，試驗(yàn)時(shí)必須準(zhǔn)確測(cè)量繞組的溫度，否則若溫度偏差1℃，會(huì)給電阻帶來約0.4%的誤差，容易造成誤判斷.因此，要求被測(cè)繞組的溫度必須處于穩(wěn)定冷狀態(tài)，電機(jī)繞組表面溫度與周圍的空氣溫度之差應(yīng)在±3℃之內(nèi).

發(fā)電機(jī)定子繞組的電阻值很小，所規(guī)定允許誤差也很小，所以測(cè)量時(shí)必須謹(jǐn)慎仔細(xì)，否則將引起不允許的測(cè)量誤差，導(dǎo)致判斷錯(cuò)誤.還應(yīng)注意:將測(cè)量結(jié)果與初次測(cè)得數(shù)值相比較時(shí)，必須將電阻值換算到同一溫度，通常換算到20℃時(shí)的數(shù)值.

按照規(guī)程各相或各分支繞組的直流電阻，在校正了由于引線長度不同而引起的誤差后相互間差別以及與初次(出廠或交接時(shí))測(cè)量值比較，相差不得大于最小值的1%.超出要求者，應(yīng)查明原因.筆者認(rèn)為，對(duì)于低壓發(fā)電機(jī)來說，定子可以適當(dāng)放寬至不得大于最小值的1.5% ～2%，轉(zhuǎn)子可放寬至2% ～2.5%.若超標(biāo)，應(yīng)引起注意，可縮短試驗(yàn)周期，觀察差別變化，以便及時(shí)采取有效措施.

3 實(shí)例

浙江某小型水電站于2005年投產(chǎn)發(fā)電，裝機(jī)容量3×630 kW.2010年大修時(shí)，其中一臺(tái)發(fā)電機(jī)預(yù)防性試驗(yàn)報(bào)告見表2.

表2 630 kW發(fā)電機(jī)預(yù)防性試驗(yàn)報(bào)告

表2是低壓發(fā)電機(jī)預(yù)防性試驗(yàn)典型案例之一.其所列試驗(yàn)項(xiàng)目及相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，與規(guī)程相比，既對(duì)試驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行了簡化，操作可行性大大加強(qiáng);同時(shí)又根據(jù)低壓發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)，對(duì)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)及要求進(jìn)行了調(diào)整，對(duì)小水電的適用性也有了較大的提高.通過試驗(yàn)，為發(fā)電機(jī)投入安全運(yùn)行提供了前提和保障.

4 結(jié)語

筆者認(rèn)為，對(duì)單機(jī)容量在800 kW及以下、額定電壓為400 V的低壓水輪發(fā)電機(jī)進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)時(shí)，不能直接照搬《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》的規(guī)定，而是應(yīng)參照?qǐng)?zhí)行.本文提出了低壓發(fā)電機(jī)預(yù)防性試驗(yàn)實(shí)踐中參照?qǐng)?zhí)行的具體可行方法和建議性參考標(biāo)準(zhǔn)，包括發(fā)電機(jī)預(yù)防性試驗(yàn)的一般項(xiàng)目、檢測(cè)周期、檢測(cè)要求、試驗(yàn)結(jié)果評(píng)價(jià)等.既體現(xiàn)了對(duì)《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》的理解和認(rèn)識(shí)，又結(jié)合小水電容量小、電壓低、結(jié)構(gòu)簡單等特點(diǎn)，有很強(qiáng)的針對(duì)性和可操作性，對(duì)類似小水電如何開展發(fā)電機(jī)預(yù)防性試驗(yàn)，提高電站安全運(yùn)行水平和試驗(yàn)維護(hù)水平具有借鑒作用.

[1]孔令儉.淺談小水電站電氣設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)[J］.浙江水利水電?？茖W(xué)報(bào)，2005，17(2):35 －36.

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