大型发电机定子线棒耐电压和击穿试验

1 概述

大型发电机定子线棒工频耐电压试验为单支定子线棒的主绝 缘对地试验,用来检查定子线棒在制造、运输、储存及安装过程中主 绝缘是否有缺陷、损伤或者受到其它物理、化学等环境因素作用而 影响使用性能。另外,对于制造厂,可确保和监控定子线棒制造过程 总工艺及质量的稳定性。

2 试验准备

将定子线棒放置在定子线棒架上,用洁净的棉纱将定子线棒表 面擦拭干净。用专用金属小铜锤沿定子线棒绝缘表面均匀敲击,听 其声音声音来判断绝缘的整体性;若有发空部位则用卷尺测量其尺 寸,做好记录。

由定子线棒中点位置向两侧对称量取一定长度,总长度与槽部 (定子铁心)尺寸相同。将定子线棒槽部包上厚度为0.0008～0.0015mm 的铝箔,中部绑上多股裸铜线作为接地极,在铝箔上平绕或者1/3叠 绕(勒紧)一层玻璃丝带,用记号笔在玻璃丝带上标注该线棒号。在线 棒任一端的导体上绑上多股裸铜软线作为高压极。包扎时务必保证接 地电极与定子线棒表面紧密接触良好,否则可能存在点接触,未接触 区域的电位不为零。

3 试验设备

试验设备为工频试验变压器,并需采用接触调压方式,与传统 的移圈感应式调压方式相比,这种方式的输出电压稳定,波形畸变 极小,对于提高试验精度、减小系统误差具有重要作用。根据试品的 电容量选择合适的试验变压器装置。

PS =wCU2 ´ 10-9kVA

其中PS为试验变压器容量,单位为kVA；U为外施试验电压,单位为kV；C为试品电容量,可由介质损耗因数试验测出,单位为pF; ω为外施电压的角频率,单位为rad/s。

4 试验过程

在空气中使用正接线的方法机型工频耐电压试验,试验过程包 括将1支处理好的定子线棒放置在试验平台上,定子线棒与平台之 间垫上适量数目的瓷瓶;将地线、高压引线与定子线棒连接;检查所 有接线无误后,试验人员撤离高压试验区,关闭操作间与高压试验 区之间的隔离门,检查门连锁装置是否灵敏,高压试验警示灯是否 显示,然后按照试验变压器操作规程升高电压,待升至规定电压后, 进行耐压计时(通常为1min),直至耐压通过,试验结束,若试验过程 中发生主绝缘击穿或者沿面爬电击穿,该试验视为结束,试验过程 中若发生停电事故,应将控制台的电源总开关切断,待回复送电后, 继续试验。

为节省时间、提高效率,许多时候需要将多个定子线棒摆放在一起进行工频耐电压试验。例如对2支定子线棒摆放在一起进行工 频耐电压试验,在空气中采用正接线的方法进行测试,将定子线棒 平行等距的放置在试验平台上,试验过程与单支定子线棒工频耐电 压试验相同。

 以2支定子线棒为例,根据2支水轮发电机定子线棒端部的表面 电位分布趋势分析,在防电晕区域任意2点的电位都是不同的。从高 低阻搭接处到高阻防电晕末端的范围内,电位的变化最为显著;外 施电压越高,电位梯度的变化就越大,例如1.5倍额定电压下的变化 量大于1.0倍额定电压下的变化量,以下就两种情况进行说明:

(1)高电阻搭接处位置相齐时,2支定子线棒的防晕结构相同,在 耐电压试验过程中,2支定子线棒间最短距离的表面电位处处相等, 定子线棒间的空气隙承受的电压为零,定子线棒间不会发生放电;

(2)高低阻搭接处位置不相齐时,2支定子线棒的防电晕结构相 同,在耐电压试验过程中,2支定子线棒间最短距离的表面电位出现 差值,随着外施电压的逐步升高,电位差将逐渐增大,进而导致2支 定子线棒间发生放电,若对多支定子线棒同时进行耐电压试验,由 于2支定子线棒间的放电导致电场分布发生变化,进而引起多支定 子线棒端部发生闪络,从而导致试品严重损坏。

5 工频击穿试验

工频击穿试验为单支定子线棒主绝缘对地试验,主绝缘破坏时 的电压即为击穿电压。工频击穿试验用来检查定子线棒主绝缘的耐 电应力裕度系数,以及在制造过程中主绝缘是否有缺陷;根据击穿 的位置确定制造模具是否有问题,从而为改进工艺提供参考。

工频击穿的主要试验方法可分为瞬时工频击穿和逐级工频击 穿,根据技术合同及考核指标的需要进行选择,详细描述如表1所 示。

将定子线棒放置在线圈架上,用洁净的棉纱将表面擦拭干净。 由线棒中点位置向两侧对称量取一定尺寸,总长度与槽部(定子铁 心)尺寸相同。将线棒槽部包上厚度为0.0008～0.0015mm的铝箔,中 部绑上多股裸铜软线作为高压极,在铝箔上平绕或叠绕一层玻璃丝 带,用记号笔在玻璃丝带上标注该线棒号。在线圈任一端的导体上 绑上多股裸铜软线作为接地极。

通常主绝缘击穿时的电压值远远高于其工频耐压值,对于玻璃 丝带的包扎紧度没有工频耐压的要求高(在高场强下,空气隙放电使 得线圈直线低阻的表面电位相同)。

工频击穿试验在变压器油中进行,应根据线圈直线的长短绑上 适当长度(以线圈全部没入变压器油中为准)的涤波绳2～3根。

真机定子线棒工频击穿试验在变压器油中采用反接法进行测 试,试验过程如下:将1支处理好的定子线棒用木杠穿入涤波绳,并 将其抬入变压器油槽中,铜导体接地、铝箔电极接高压;检查所有接 线无误后,一人上大厅二楼走台处观察击穿过程及击穿部位,其他 试验人员撤离高压试验区;关闭操作间与高压试验区之间的隔离 门,检查门联锁装置是否灵敏,高压试验警示灯是否显示;按照试验 变压器操作规程及委托说明,选择合适的工频击穿试验方法;试验 过程中若发生停电事故,应将控制台的电源总开关切断,待恢复送 电后,继续试验;试验中发生意外情况,应立即将控制台上的“紧急 按钮”按下,以避免更大事故的发生;试验结束后,将油箱盖好,将所 用工具及材料放回原处,清理作业现场。

升压方式的选择:

介电强度试验：电压从零按一定方式和速度上升到规定的试验电压或击穿电压。

升压方式：快速升压、20s逐级升压、60s逐级升压、慢速升压、和极慢速升压。

（1）快速升压

电压从零上升到击穿电压所经历的时间约为10~20s。现行标准中规定的升压速度有：100V/s、200V/s、500V/s、1000V/s、2000V/s和5000V/s。

（2）20s逐级升压

施加于试样的电压先以快速升压的速度上升到击穿电压的40%，之后按每级升压值逐级升压，每级停留20s，直到试样击穿为止。

（3）60s逐级升压

与20s逐级升压方式相似，只是每级停留时间为60s。

（4）慢速升压

从快速升压的击穿电压的40%开始，以较慢的速度升压，使击穿过程发生在120~240s内。电压上升速度可选取2V/s、5V/s、10V/s、20V/s、50V/s、100V/s、200V/s、500V/s和1000V/s 。

（5）极慢速升压

   与慢速升压方式相似，只是击穿过程发生在300~600s内。电压上升速度可选取1V/s、2V/s 5V/s、10V/s、20V/s、50V/s、100V/s、200V/s。

耐电压击穿电压强度试验仪主要技术参数：

结构原理：

耐电压击穿电压强度试验仪主要由:升压系统(高压变压器)、测量系统、A/D转换器、放电系统、电极、油箱、电极定位架、计算机数据处理系统、软件等组成;高压变压器主要产生试样所需的直流电压,调压器用于调节升压变压器输入端电压以产生高压所需的输入电压,电压测量主要是从高压变压器测量端测量,高压变压器测量端和高压端是线性的;试验软件是我公司*研发的功能强大、操作简单、显示直观的试验软件系统。采用计算机控制,通过人机对话方式,完成对、绝缘介质的工频电压击穿,工频耐压试验。

测试原理

1、击穿、 耐压试验就是对被试品施加一定的电压，并保持一定时间，以考虑被试品绝缘承受各种电压的性能。绝缘电阻和吸收比试验、泄漏电流和直流耐压试验以及介质损失角测量试验等虽然能发现很多绝缘缺陷，但因其试验电压低于被试品的工作电压，往往对一些绝缘缺陷还不能及时发现，为了进一步暴露设备缺陷，检查电气设备绝缘水平和确保是否能投入运行，有必要进行交流击穿及耐压试验。

2、它是鉴定电气设备绝缘强度有效最直接的方法，它对于判断电器设备能否投入运行具有决定性的意义。交流耐压试验的电压、波形、频率和在被试品绝缘内部电压的分布均符合实际运行情况，因此，交直流击穿、耐压试验能有效地发现电气设备存在的较危险的集中性缺陷。试验电压越高，发现绝缘缺陷的有效性越高。