新聞主題	發電機三相短路特性試驗

 

發電機的短路特性是其重要的電氣性能之一，其試驗目的和空載特性試驗一樣，也是發電機的基本運行試驗項目之一。為了檢查柴油發電機組新機及大修后的短路特性，檢驗柴油發電機組的質量和性能，確保柴油發電機組安全、穩定、經濟地投入生產運行，因此，短路特性試驗是非常有必要的，同時應注意試驗組織者要具有充分的專業理論知識和豐富的實踐工作經驗。本文從發電機短路試驗基本原理入手，對試驗方法、試驗注意的問題作出具體分析，希望對讀者具有一定的參考價值。

 

一、基本原理介紹

 

發電機短路特性試驗指的是原動機在特定轉速的狀況下，定子繞組三相穩定狀態下，定子繞組電流與轉子勵磁電流間相關聯系的一種曲線。

電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準（GB 50150-2006）第3.0.15條明確指出：對三相短路特性曲線進行測量的過程中需要滿足以下內容：

1、測量數值、產品出廠試驗數值的對比一定要在可允許誤差的范圍以內；

2、在發電機自身短路屬性具有相關出廠試驗報告的情況下，可將發電機組的短路屬性進行登記。

發電機短路特性是指發電機的轉速n為額定轉速，電樞繞組的端電壓為零時電樞電流和勵磁電流的關系Ik＝f(IE)。

發電機三相對稱穩定短路工況；是指發電機處于額定轉速下，轉子繞組通入一定的勵磁電流，定子繞組的電壓為零時的運行狀態。短路試驗時，定子電壓U＝0，限制短路電流的僅是發電機的內部阻抗。由于一般發電機的電樞電阻遠小于同步電抗，所以短路電流可認為是純感性的，即φ90°，于是電樞磁勢基本上是一個純去磁作用的縱軸磁勢，即Fa＝Fad而Faq＝0。各磁勢的相量圖如圖1所示。從圖可見，各磁勢相量都在一條直線上，合成磁勢是δ＝E十ad，其中E是轉子電流產生的激磁磁勢，利用空載特性即可由氣隙合成磁勢求得合成電勢Eδ。

由于U＝0，所以

 

E_δ=U+Ir_δ+jIX_δ

 

式中  r_δ——發電機的定子電阻Ω;

      X_δ——發電機漏抗Ω。

可見，發電機短路時的合成電勢只等于漏抗壓降，所以對應的氣隙合成磁通很小，其磁路處于不飽和狀態。因此勵磁電流變化時，合成電勢和對應的短路電流將隨之正比地變化，所以短路特性曲線是一條直線。求取發電機的短路特性可以檢查定子三相電流的對稱性，并由短路特性曲線結合空載特性曲線來求取發電機的一些重要參數。

圖1 發電機三相短路相量圖

圖2 發電機空載及短路特性曲線圖

 

 

二、試驗目的

 

發電機短路特性試驗的主要目的是測試的是發電機絕緣性能，和電壓輸出特性。短路試驗是逐步增加勵磁電流（三相輸出端短路后），使得三相短路電流達到額定電流（過流試驗不算在此項目內），主要測試繞組可承載電流的能力，也可以檢驗電流輸出特性。

 

在發電機的相關試驗當中發電機短路試驗是非常關鍵的一項，其對整個發電機組的安全性、可靠運行有著直接性的影響。通常，發電機短路試驗具有以下作用：

1、對定子三相電流的對稱性進行系統性檢查；

2、對短路特性試驗數據進行全面性的分析，綜合空載特性曲線來得出發電機的關鍵參數；

3、發電機短路特性試驗能夠對轉子的匝間短路情況進行檢測，尤其是那些對轉速造成影響的不利因素進行檢查，這主要是由于在特定轉速的情況下短路電流和轉速是沒有任何關聯的，能夠很好地預防轉速不同而造成的測量誤差。

所以，這種試驗對反應轉子繞組嚴重的匝間短路故障是非常有用的，大量的實踐表明：轉子繞組匝間短路匝數超出3%的情況下，短路特性便能夠非常顯著地表現出來。

 

三、試驗條件

 

1、發電機及其附屬系統的一次設備已按照《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》的規定試驗合格，具備投運條件。

2、發電機保護定值的臨時設置已完成，使其具備試驗投運條件。

3、 用于發電機短路試驗的儀器和接線已準備好。

4、運行單位準備好絕緣靴、絕緣手套、絕緣墊、接地線等安全防護用具。

5、 運行人員已將電氣制動開關送入工作位。并將控制切換至遠位置。

6、根據發電機組整套啟動案和措施的要求，作好臨時設施，配備足夠的維護檢修人員。

表1 試驗需配置的檢測儀器

 

 

四、測量方法

 

1、試驗接線

發電機短路試驗，是在定子出口處用銅排三相短接，然后開機升到額定轉速，再投入勵磁，逐步增大勵磁，直到定子電流達到額定值。發電機三相短路特性試驗接線，如圖2所示。

（1）預先短路法：

也稱對預先短路的發電機施加電壓的短路試驗，即在發電機的二次側預先短路或合上斷路器，,然后在一次側進行勵磁。這種方法要求離鐵心柱最遠的繞組接電源，目的是為了盡可能地避免鐵心飽和以及在最初的幾個周期內的磁化涌流疊加到短路電流上。

 

（2）后短路法：

也稱對預先勵磁發電機進行短接的短路試驗，即發電機一次繞組施加勵磁電壓，二次繞組利用短路裝置進行短路的方式。這種方式更接近實際運行狀態。

 

發電機三相短路特性試驗接線圖

 

2、試驗步驟

（1）在發電機出線端，將三相對稱性短路。按圖16—3接好各種表計，如勵磁電流表、勵磁電壓表、定子電流表等。將勵磁電阻調至最大值位置；

（2）投入過流保護裝置，并接信號；

（3）啟動柴油機升至額定轉速并維持不變，合上磁場開關；

（4）調節勵磁，使定子電流達到額定值為止，以每隔定子額定電流的15％～20％記錄一次表計值；   

（5）調節勵磁，使定子電流降至零，斷開磁場開關。

3、注意事項 

（1）三相短路線應盡量裝在接近發電機引出線端，且要在電流互感器外側(如果發電機出口有斷路器，不應經斷路器接短路線，以免在試驗中斷路器突然斷開，引起發電機過電壓損壞絕緣)。如果在發電機出線端不便裝設短路線或要結合其它試驗(如電壓恢復法試驗)，需將短路線裝在主斷路器外側時，應將其跳閘回路熔絲取去，或將斷路器操作機構鎖住。

（2）三相短路線應采用不小于發電機出線截面的銅(鋁)排，連接必須良好，防止由于連接不良引起過熱損壞設備。

（3）調節勵磁電流時應緩慢進行，當調到某一數值時，應待指針穩定后，再對各類表計同時讀數。

（4）為校驗試驗的正確性，在調節勵磁電流下降過程中，可按上升各點進行讀數記錄。

（5）三相短路排截面需要遵循發電機額定電流來進行挑選，要保持良好的接觸狀態，避免因所接觸電阻過大給設備造成不利的影響；

（6）發電機短路特性試驗過程當中，在定子電流升高到額定值15%～20%的情況下，需對三相電流的對稱性進行檢查，若三相電流不平衡，則需要找到具體的因素，需要的情況下可將勵磁進行合理性的降低，把滅磁開關全部端開即可。

4、試驗結果分析

（1）將各儀表讀數換算至實際值，其中定子電流應取三相的平均值；

（2）根據試驗數據繪制短路特性曲線，該曲線應是通過坐標原點的一條直線；

（3）將所得曲線與出廠數據或歷年數據比較，若曲線有明顯降低，則說明轉子繞組可能有匝間短路。 

 

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