水輪發電機電氣試驗研究及與相關規程討論分析

鄭世昌 常富

【摘要】在水電站，水輪發電機是必不可少的動力設備，電氣試驗關乎水輪發電機安裝質量。在建設水電站過程中，試驗人員必須做好水輪發電機電氣試驗工作，準確把握相關規程，促使安裝的水輪發電機處于安全、穩定運行中。

【關鍵詞】水輪發電機；電氣試驗；相關規程；討論；分析

隨著社會經濟持續發展，能源危機日漸加重，我國水電站建設項目日漸增加。在水電站建設過程中，水輪發電機扮演著關鍵性角色，試驗人員必須綜合分析多方面因素，優化電氣試驗工作，結合相關規程，全方位仔細檢查安裝的水輪發電機，避免存在隱患問題，最大化提高安裝質量以及水電站運行經濟效益。

一、定子鐵芯磁化

在開展電氣試驗過程中，試驗人員要客觀分析水輪發電機性能、特征等，從不同角度入手進行電氣試驗以及規程討論，定子鐵芯磁化便是其中之一。試驗人員要根據水輪發電機定子鐵芯磁化各方面情況，明確電氣試驗具體內容，即有效面積、勵磁線圈，先要根據相關公式，準確計算定子鐵芯高度，結合定子鐵芯疊壓系數等，明確定子鐵芯長度，準確計算定子鐵芯有效面積。在此基礎上，試驗人員要準確把握定子鐵芯的安匝數，客觀分析對定子鐵芯勵磁電纜界面、試驗電源容量二者具體影響程度，進行合理化選擇，提高定子鐵芯安全性能的基礎上，降低這方面電氣試驗成本。一般來說，定子鐵芯安匝數比較大，開展的定子鐵芯電氣試驗也具有更高的安全性，但會增加電氣試驗成本，試驗人員必須控制好安匝數。隨后，在選擇勵磁線圈過程中，試驗人員要準確把握定子鐵芯勵磁電纜數值，不能超過導線定電流相關數值范圍，要具有較好的安全性、絕緣性，進行合理化的電氣試驗，最大化提高定子鐵芯磁化電氣試驗工作質量。

在單位鐵損方面，我國這方面很多規程都要求單位鐵損規定要和生產廠家吻合，也就是說，如果發電站的水輪機組定子鐵芯要進行必要的現場疊壓，生產廠家要根據具體情況，明確對應的控制數值。需要注意的是：在安裝過程中，安裝人員一定要準確把握定子鐵芯相關計算，避免單位鐵損超過規定范圍，最大化提高定子鐵芯安裝質量。

二、機組定子

當下，由于受到某些因素影響，和國外相比，我國定子繞組交流耐壓標準有著本質上的區別。在定子耐壓試驗過程中，試驗人員要準確把握這點，客觀分析各方面存在的問題，比如，容量、電流電壓保護，客觀分析水輪發電機耐壓設備類型以及機組所具有的安全性，要準確把握其諧振情況，盡可能采用串聯類型的諧振耐壓設備，確保應用到定子整體試驗中的耐壓設備具有較好的綜合性能，便于提高定子耐壓試驗質量，提高定子整體試驗質量。在此基礎上，試驗人員要科學測量定子繞組絕緣電阻，明確一系列關鍵性參數，比如，絕緣電阻參數、極化指數，特別是極化指數，這是因為在電氣試驗過程中，其不易受到多方面因素影響，比如，溫度，可以在一定程度上提高水輪發電機機組定子電氣試驗結果準確率。此外，在定子繞組直流耐壓方面，我國根據具體情況，制定了相關規定，明確提出安裝的水輪發電機有必要進行這方面的試驗，可以及時發現水輪發電機存在的隱患問題，有效防止在開展交流耐壓試驗工作中出現各類故障問題，確保機組定子交流耐壓試驗順利進行。隨后，試驗人員可以根據機組定子直流與交流耐壓試驗具體情況，以直流耐壓試驗為基點，明確水輪發電機組絕緣性能以及受潮具體情況，進一步優化開展的電氣試驗，從根本上提高機組定子試驗結果準確率。

三、轉子磁極

就水輪發電機而言，轉子磁極電氣試驗的進行是非常必要的。當下，我國根據水輪發電機轉子磁極情況，明確了其絕緣電阻測量要求，200V為勵磁電壓分界點，如果小于200V，要巧妙利用1000V兆的歐表；如果大于200V，要利用2500V兆歐表。在耐壓方面，我國也對制定了相關標準，即10倍勵磁電壓，這就要求試驗人員要借助2500V兆歐表，準確測量轉子磁極的絕緣電阻，要隨時監督絕緣電阻，避免出現放電現象，有效提高轉子磁極在絕緣電阻方面測量的準確率。在測量轉子磁極交流阻抗方面，試驗人員要進行合理化測量，充分發揮其多樣化作用，比如，明確轉子磁極匝短路故障。在規程方面，試驗人員在開展測量工作前后都需要測量磁極的交流阻抗，對比、分析測量結果，看其是否存在較大差異性。在安裝好水輪發電機磁極之后，試驗人員還要再次開展相關測量工作，對比、分析磁極交流阻抗方面一系列測量結果，確保水輪發電機磁極安裝前后的交流阻抗數值都在規定范圍內。此外，如果安裝結束之后，測量過程中存在問題，試驗人員要客觀分析一系列影響因素，準確把握出現的匝間短路等問題，結合打磨厚度、加墊厚度等，進行合理化處理，

四、結語

總而言之，在水電站運行過程中，水輪發電機的安全、穩定運行尤為重要。試驗人員要根據水輪發電機性能、特征等，科學結合相關規程，科學開展電氣試驗，準確把握水輪發電機定子鐵芯磁化、轉子磁極等情況，優化完善水輪發電機安裝環節，有效提高安裝質量，促使地區水電站處于高效運行中，具有較好的整體效益，不斷促進地區經濟協調發展。

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作者簡介：

第一作者：鄭世昌，「1958-」，男，水利部長春機械研究所咨詢處處長，從事水利工程機械設備設計和機電設備及金屬結構制造監理工作。

第二作者：常富，「1963」，男，水利部長春機械研究所副所長，從事水利工程機械設備設計和機電設備及金屬結構制造監理工作。