Методика испытания генератора. Область применения
 Скачать 450.55 Kb.
|
|
Автор: Янсюкевич Виктор Александрович – yanviktor.narod.ru Область применения Рекомендации настоящей методики распространяются на испытания генераторов переменно- го тока всех типов и напряжений. Испытания генераторов переменного тока проводятся для оценки состояния изоляции и выяв- ления образующихся в ней дефектов. Изоляция электрических машин является наиболее существенной частью, которая определяет надёжность и срок службы машины в основном по причине старения под действием различных факторов. Основной причиной повреждения изоляции генераторов является совместное действие тепло- вых, механических и электрических воздействий, а также влияние окружающей среды (влажность, загрязнённость, высокая температура и т.д.). Тепловое старение органических составляющих изо- ляции (смолы, бумага, ткани) сильно снижает электрическую прочность машинной изоляции. Не- органические составляющие (слюда, стекло, асбест) не подвержены тепловому старению при обычных для генераторов рабочих температурах. Тепловое старение делает изоляцию уязвимой для механических воздействий. При работе машин их обмотки подвергаются воздействию электриче- ских усилий от действия электромагнитных сил при нормальных или аварийных режимах, что при- водит к их перемещению. Кроме того, обмотки подвержены воздействию сил, возникающих при тепловых расширениях неодинаковых для различных частей. Для новой изоляции все эти воздействия не представляют большой опасности, но при потере механической прочности, изоляция менее способна противостоять обычным условиям вибрации или ударов, разности тепловых расширений и сжатий меди, стали и конструктивных деталей. Наиболее характерными видами дефектов изоляции обмоток электрических машин являются местные дефекты (трещины, расслоения, воздушные включения, местные перегревы, истирания и т.п.), охватывающие незначительную часть площади изоляции. Синхронные машины являются обращаемыми – это значит, что синхронный генератор можно использовать и в качестве генератора и в качестве электродвигателя. Это обусловлено одинаковой конструкци- ей машин и, кроме того, практически одинаковыми конструкциями возбу- дительных устройств. Активно ис- пользуются синхронные машины и в качестве синхронных компенсаторов – синхронных машин для генериро- вания реактивной мощности, основ- ная цель синхронного компенсатора – поддержание коэффициента мощно- сти сети. Диапазон мощностей синхрон- ных генераторов достаточно велик. Мощные синхронные генерато- ры – гидрогенераторы и турбогенера- торы – характеризуются значитель- ной мощностью (от 30 до 1200 МВА) и высоким напряжением на статоре (до 30кВ). Эти генерато- ры применяются на крупных электростанциях. Наряду с этим широко используются агрегаты для автономного снабжения – небольших насе- лённых пунктов и предприятий, удалённых от промышленных центров, временных промышленных установок и т.п. Эти агрегаты могут быть стационарными и передвижными (рисунок 1). Основным Автор: Янсюкевич Виктор Александрович – yanviktor.narod.ru 2 видом приводного двигателя в таких агрегатах являются дизельные двигатели, а при небольшой мощности агрегата возможно применение бензиновых двигателей. На агрегатах стационарной ус- тановки и сравнительно большей мощности применяются газотурбинные двигатели. Диапазон мощности синхронных генераторов для автономного электроснабжения от 5 до 800кВт при напря- жении на выходе обычно 230 и 400В, при мощности от 800кВт напряжение на выходе может быть 6-10кВ. Не редко применение автономной электростанции с повышающим трансформатором (для работы на линию электропередач). Электрические испытания генераторов должны проводиться специально обученным персона- лом с учётом следующих положений: 1. профилактические испытания должны, как правило, совмещаться с текущими и капитальными ремонтами генератора. 2. перед испытаниями генератор следует тщательно осмотреть, изучить заводскую документацию на него, подготовить приборы и приспособления. 3. во время испытания должно производиться непрерывное наблюдение с безопасного расстояния за состоянием генератора. 4. заключение о пригодности генератора к эксплуатации производится на основании сравнения данных, полученных при испытании с заводскими данными, данными предыдущих испытаний и требованиями НТД. Пуск генератора в работу (для проведения испытаний холостого хода и вибрации подшипни- ков) осуществляется после окончания всех остальных испытаний и обработки полученных при этом материалов. Объект испытания. Статор синхронного генератора конструктивно выполнен аналогично статору синхронного или асинхронного электродвигателя. Особенностью выполнения статора генератора может являть- ся дополнительная обмотка, которая используется для питания возбудительных устройств, хотя большие по мощности генераторы могут ис- пользовать отдельный источник энергии для це- пей возбуждения (например специальный гене- ратор постоянного тока – возбудитель). Ротор синхронного генератора аналогичен по конструкции от ротору синхронного электро- двигателя, и представляет собой магнит посто- янного тока (при поданном напряжении возбуж- дения). Обмотка ротора, которая питается от ис- точника постоянного тока, называют обмоткой возбуждения. Вращающуюся обмотку ротора соединяют с внешним источником тока (возбу- дителем) посредством контактных колец и щё- ток. Кроме ротора с контактными кольцами синхронные генераторы могут снабжаться без- щёточными возбудительными устройствами (БВУ). Внешний вид синхронного генератора с БВУ представлен на рисунке 2. Принцип работы генератора от конструкции возбудительного устройства не меняется. БВУ представляет собой небольшой по мощности генератор, который служит для питания ро- тора генератора постоянным током – током возбуждения. Таким образом, выработанная генерато- Автор: Янсюкевич Виктор Александрович – yanviktor.narod.ru 3 ром БВУ электроэнергия используется только для возбуждения синхронного генератора. Синхронный генератор является обращаемой машиной и может работать и как генератор и как электродвигатель. В режиме генератора генерируемое напряжение снимается с обмотки статора машины, при этом обмотка возбуждения выполняет одну и туже функцию (как для двигателя, так и для генератора). Частота вращения ротора синхронного генератора жестко привязана к частоте, что является важнейшим эксплуатационным свойством данного типа машин. Определяемые характеристики. Определение возможности включения без сушки генераторов выше 1кВ. При решении вопроса о необходимости сушки компаундированной, термореактивной и гильзовой изоляции обмотки стато- ра синхронного генератора следует руководствоваться следующим: • внешним осмотром подтверждена целостность машины после транспортировки, отсутст- вие повреждённых частей обмотки, целостность системы возбуждения • сопротивление изоляции обмотки статора генератора по фазам (если есть возможность измерения по фазам) не отличается более чем в три раза по отношению друг к другу, при этом величина сопротивления изоляции сомой «слабой» фазы должна быть не ниже ука- занной ниже в таблице 1. • коэффициент абсорбции обмотки статора должен быть не ниже 1,3. • сопротивление изоляции вспомогательной обмотки статора и сопротивление изоляции ротора должно быть не ниже нормируемой ниже (в зависимости от температуры при про- ведении испытаний). Для генераторов с бумажно-масляной изоляцией необходимость сушки устанавливается в соот- ветствии с инструкцией завода-изготовителя. Таблица 1. Допустимые значения сопротивления изоляции и коэффициента абсорбции для обмоток генераторов. Критерии оценки состояния изоляции обмотки статора Мощность, номинальное на- пряжение электродвигателя, вид изоляции Значение сопротивления изоляции не менее (МОм) Значение коэффициента аб- сорбции Обмотка статора генератора на- пряжением до 1 кВ (каждая фаза в отдельности относительно кор- пуса и других заземленных фаз) 0,5 - Т ( о С) 3кВ 6кВ 10кВ Обмотка статора генератора на- пряжением свыше 1кВ (все виды изоляции) 10 20 30 40 50 60 75 30 20 15 10 7 5 3 60 40 30 20 15 10 6 100 70 50 35 25 17 10 Не менее 1,2 Обмотка ротора генератора 0,5 (допускается для неявнополюсных машин – не ниже 2 кОм при температуре +75 о С или 20кОм при +20 о С) - Вспомогательная обмотка гене- ратора 1 - Сопротивление изоляции R из является основным показателем состояния изоляции статора и Автор: Янсюкевич Виктор Александрович – yanviktor.narod.ru 4 ротора генератора. Одновременно с измерением сопротивления изоляции обмотки статора определяют коэффи- циент абсорбции. Измерение сопротивления изоляции ротора проводится у генераторов с номи- нальным напряжением выше 1кВ. Сопротивление изоляции вспомогательной обмотки определяется при её наличии у генерато- ров с номинальным напряжением выше 1кВ. (у низковольтных генераторов дополнительная обмот- ка может испытываться в качестве дополнительного испытания при оценке общей работоспособно- сти генератора) Значение сопротивления изоляции и коэффициента абсорбции указаны в таблице 1. Испытание повышенным выпрямленным напряжением. Испытание изоляции обмотки статора повышенным выпрямленным напряжением с измерени- ем тока утечки по фазам. Испытанию подвергается каждая фаза или ветвь в отдельности при дру- гих фазах или ветвях, соединенных с корпусом. У генераторов с водяным охлаждением обмотки статора испытание производится в случае, если возможность этого предусмотрена в конструкции генератора. Значения испытательного напряжения приведены в таблице 2. Для турбогенераторов типа ТГВ-300 испытание следует производить по ветвям. Испытательное выпрямленное напряжение для генераторов типов ТГВ-200 и ТГВ-300 следует принимать в соответствии с инструкцией по эксплуатации этих генераторов. Измерение токов утечки для построения кривых зависимости их от напряжения производится не менее чем при пяти значениях выпрямленного напряжения - от 0,2U max до U max равными ступе- нями. На каждой ступени напряжения выдерживается в течение 1 мин. При этом фиксируются токи утечки через 15 и 60 с. Таблица 2. Испытательное выпрямленное напряжение для обмоток статоров синхронных генераторов и компенсаторов Мощность гене- ратора, МВт Номинальное на- пряжение, кВ Амплитудное испытательное напряжение, кВ Менее 1 Все напряжения 2 , 1 4 , 2 ном + U 0,4кВ – 2,1кВ 0,66кВ – 2,7кВ 1 и более До 3,3 2 , 1 4 , 2 ном + U 3кВ – 8,4кВ Выше 3,3 до 6,6 ном 3U 6кВ – 18кВ Выше 6,6 6 , 3 4 , 2 ном + U 10кВ – 27кВ Испытание повышенным напряжением промышленной частоты. Испытание изоляции повышенным напряжением промышленной частоты. Испытание прово- дится по нормам, приведенным в таблице 3. Испытанию подвергается каждая фаза или ветвь в от- дельности при других фазах или ветвях, соединенных с корпусом. Продолжительность приложения нормированного испытательного напряжения 1 мин. При проведении испытаний изоляции повышенным напряжением промышленной частоты следует руководствоваться следующим: а) испытание изоляции обмоток статора генератора рекомендуется производить до ввода ро- тора в статор. Если стыковка и сборка статора гидрогенератора осуществляются на монтажной площадке и впоследствии статор устанавливается в шахту в собранном виде, то изоляция его испы- тывается дважды: после сборки на монтажной площадке и после установки статора в шахту до вво- да ротора в статор. Если испытание производится на генераторе с установленным ротором, то об- мотку ротора необходимо закоротить и заземлить. Автор: Янсюкевич Виктор Александрович – yanviktor.narod.ru 5 В процессе испытания осуществляется наблюдение за состоянием лобовых частей машины: у турбогенераторов - при снятых торцовых щитах, у гидрогенераторов - при открытых вентиляцион- ных люках; б) испытание изоляции обмотки статора для машин с водяным охлаждением следует произво- дить при циркуляции дистиллированной воды в системе охлаждения с удельным сопротивлением не менее 75 кОм/см и номинальном расходе; в) после испытания обмотки статора повышенным напряжением в течение 1 мин у генерато- ров 10 кВ и выше испытательное напряжение снизить до номинального напряжения генератора и выдержать в течение 5 мин для наблюдения за коронированием лобовых частей обмоток статора. При этом не должно быть сосредоточенного в отдельных точках свечения желтого или красного цвета, появления дыма, тления бандажей и тому подобных явлений. Голубое и белое свечение до- пускается; г) испытание изоляции обмотки ротора турбогенераторов производится при номинальной час- тоте вращения ротора – только для щёточных машин, на которых можно выполнить данное испы- тание при вращающемся роторе. На машинах с БВУ испытание производится при остановленном генераторе и заземлённой обмотке статора. Таблица 3. Испытательное напряжение промышленной частоты для обмоток синхронных генераторов и компенсаторов Испытуемый объект Характеристика электрической машины Испытательное напряжение, кВ Мощность до 1 МВт, номи- нальное напряжение выше 100 В 8 , 0 6 , 1 ном + U , но не менее 1,2 Мощность более 1 МВт, но- минальное напряжение до 3,3 кВ 8 , 0 6 , 1 ном + U Обмотка статора синхронного генера- тора То же, но номинальное на- пряжение выше 3,3 кВ до 6,6 кВ ном 2U Реостат возбуждения - 1 Резистор гашения поля - 2 Заземляющий резистор - ном 5 , 1 U генератора Мощность более 1 МВт, но- минальное напряжение вы- ше 6,6 кВ 4 , 2 6 , 1 ном + U Мощность до 1 МВт, номи- нальное напряжение выше 100 В 1 2 ном + U , но не менее 1,5 Мощность более 1 МВт, но- минальное напряжение до 3,3 кВ 1 2 ном + U То же, но номинальное на- пряжение выше 3,3 кВ до 6,6 кВ ном 5 , 2 U Обмотка статора синхронных генера- торов, у которых стыковка частей ста- тора производится на месте монтажа (гидрогенераторы) по окончании пол- ной сборки обмотки и изолировки со- единений То же, но номинальное на- пряжение выше 6,6 кВ 3 2 ном + U Обмотка явнополюсного ротора - ном 5 , 7 U возбуждения генера- тора, но не менее 1,1 и не Автор: Янсюкевич Виктор Александрович – yanviktor.narod.ru 6 Испытуемый объект Характеристика электрической машины Испытательное напряжение, кВ более 2,8 Обмотка неявнополюсного ротора - 1 (в том случае, если это не противо- речит требованиям технических усло- вий завода-изготовителя) Измерение сопротивления обмоток постоянному току производится у генераторов для срав- нения различных фаз обмоток между собой, с заводскими данными (указаны в паспорте генерато- ра), или с данными предыдущих испытаний, а обмотки возбуждения синхронных генераторов – для сравнения с данными предыдущих испытаний, или заводскими данными. Полученные данные не должны отличаться друг от друга (одна фаза или группа обмоток от другой фазы или группы) и от исходных данных больше чем на 2%. Измеренные значения должны быть приведены к температуре заводских измерений. Для реостатов и пусковых резисторов, установленных на генераторах, сопротивление измеря- ется на всех ответвлениях. Для генераторов с номинальным напряжением ниже 3кВ измеряется общее сопротивление реостатов и пусковых резисторов и проверяется целостность отпаек. Измерение сопротивления обмоток постоянному току небольших по мощности генераторов номинальным напряжением 0,4кВ проводится для оценки общего состояния генератора. В генера- торах данного типа расхождение по сопротивлению может быть выше 2% в связи с разными дли- нами выводных отпаек от разных фаз. Максимальное различие в сопротивлении не должно превы- шать 4%. Это не относится к генераторам с номинальным напряжением 0,4кВ и мощностью от 30кВт и выше. Измерение сопротивления обмотки ротора переменному току промышленной частоты. Производится для генераторов мощностью более 1 МВт. Для щёточных машин: измерение следует производить при напряжении не более 220 В на трех-четырех ступенях частот вращения, включая номинальную, а также в неподвижном состоя- нии. Для явнополюсных машин при неизолированных местах соединений в неподвижном состоя- нии измерение производится для каждого полюса в отдельности или попарно. Отклонения изме- ренных значений от данных завода-изготовителя или от среднего сопротивления полюсов должны находиться в пределах точности измерения. Для машин с БВУ: измерение следует производить при напряжении не более 220 В при за- торможенном роторе. Измерение воздушного зазора между сталью ротора и статора должно производиться, если позволяет конструкция генератора. Если инструкциями на генераторы отдельных типов не преду- смотрены более жесткие нормы, то зазоры в диаметрально противоположных точках могут отли- чаться друг от друга не более чем: на 5% среднего значения (равного их полусумме)- для турбогенераторов 150 МВт и выше с непосредственным охлаждением проводников; на 10% - для остальных турбогенераторов; на 20% - для гидрогенераторов. Измерение зазора у явнополюсных машин производится под всеми полюсами. Определение характеристик генератора: а) трехфазного КЗ. Характеристика снимается при изменении тока от нуля до номинального значения. Отклонения от заводской характеристики должны находиться в пределах точности изме- рения. Автор: Янсюкевич Виктор Александрович – yanviktor.narod.ru 7 Снижение измеренной характеристики, которое превышает точность измерения, свидетельст- вует о наличии витковых замыканий в обмотке ротора. У генераторов, работающих в блоке с трансформатором, снимается характеристика КЗ всего блока (с установкой закоротки за трансформатором). Характеристику собственно генератора, рабо- тающего в блоке с трансформатором, допускается не определять, если имеются протоколы соответ- ствующих испытаний на стенде заводов-изготовителей. б) холостого хода. Подъем напряжения номинальной частоты на холостом ходу производить до 130% номинального напряжения турбогенераторов и синхронных компенсаторов, до 150% но- минального напряжения гидрогенераторов. Допускается снимать характеристику холостого хода турбо- и гидрогенератора до номинального тока возбуждения при пониженной частоте вращения генератора при условии, что напряжение на обмотке статора не будет превосходить 1,3 номиналь- ного. У синхронных компенсаторов разрешается снимать характеристику на выбеге. У генераторов, работающих в блоке с трансформаторами, снимается характеристика холостого хода блока; при этом генератор возбуждается до 1,15 номинального напряжения (ограничивается трансформато- ром). Характеристику холостого хода собственно генератора, отсоединенного от трансформатора блока, допускается не снимать, если имеются протоколы соответствующих испытаний на заводе- изготовителе. Отклонение характеристики холостого хода от заводской не нормируется, но должно быть в пределах точности измерения. Межвитковая изоляция обмотки статора. Испытание междувитковой изоляции. Испытание следует производить подъемом напряжения номинальной частоты генератора на холостом ходу до значения, соответствующего 150% номинального напряжения статора гидрогенераторов, 130% - турбогенераторов и синхронных компенсаторов. Для генераторов, работающих в блоке с транс- форматором, - смотри пункт выше – определение характеристик генератора. При этом следует про- верить симметрию напряжений по фазам. Продолжительность испытания при наибольшем напря- жении - 5 мин. Испытание междувитковой изоляции рекомендуется производить одновременно со снятием характеристики холостого хода. Измерение вибрации. Вибрация (удвоенная амплитуда колебаний) подшипников синхронных генераторов, измеренная в трех направлениях (у гидрогенераторов вертикального исполнения про- изводится измерение вибрации крестовины со встроенными в нее направляющими подшипниками), и их возбудителей не должна превышать значений, приведенных в таблице 4. |