發(fā)電機(jī)特性試驗(yàn)和參數(shù)測(cè)量

1、第十六章 發(fā)電機(jī)特性試驗(yàn)和參數(shù)測(cè)量發(fā)電機(jī)空載特性試驗(yàn) 一、概述 發(fā)電機(jī)的空載運(yùn)行工況，是指發(fā)電機(jī)處于額定轉(zhuǎn)速，在勵(lì)磁繞組中通入一定的勵(lì)磁電流，而定子繞組中的電流為零時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)。此時(shí)，勵(lì)磁繞組中電流所產(chǎn)生的磁通可以分為氣隙主磁通和漏磁通兩部分。主磁通通過(guò)空氣隙與定子繞組相交鏈，并在定子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)E。漏磁通僅與勵(lì)磁繞組相交鏈。 在這種條件下，定子繞組的感應(yīng)電勢(shì)置與其端電壓U相等，即UE。設(shè)IE表示勵(lì)磁電流，W表示匝數(shù)，則IEW就代表勵(lì)磁繞組中的安匝數(shù)。因?yàn)樵褦?shù)W一定，則主磁通及其在定子繞組中的感應(yīng)電勢(shì)E就取決于勵(lì)磁電流的大小和磁回路的飽和程度。在空載試驗(yàn)后，取勵(lì)磁電流為橫坐標(biāo)，取端電壓為

2、縱坐標(biāo)，即可得到關(guān)系曲線Uf(IE)。 發(fā)電機(jī)在空載運(yùn)行條件下其端電壓和勵(lì)磁電流的關(guān)系曲線Uf(IE)，稱(chēng)為發(fā)電機(jī)的空載特性曲線?？蛰d特性曲線不僅表示了感應(yīng)電勢(shì)Z和勵(lì)磁電流IE的關(guān)系，同時(shí)也表示了氣隙主磁通和勵(lì)磁電流IE的關(guān)系。 空載特性曲線常常用標(biāo)么值來(lái)表示，即選定子額定電壓UN為電壓基準(zhǔn)值，選空載試驗(yàn)時(shí)對(duì)應(yīng)于定子額定電壓的勵(lì)磁電流IEO為電流基準(zhǔn)值。 空載特性是發(fā)電機(jī)的最基本特性之一，由此可求出發(fā)電機(jī)的電壓變化率U、同步電抗Xd；短路比及和負(fù)載特性等。在求取此特性的同時(shí)，還可以檢查發(fā)電機(jī)三相電壓的對(duì)稱(chēng)性和進(jìn)行定子繞組匝間絕緣試驗(yàn)。 二、測(cè)量方法 (一)試驗(yàn)接線發(fā)電機(jī)空載特性試驗(yàn)接線如圖l6

3、-l所示。 (二)試驗(yàn)步驟 (1)按圖161在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路和定子回路接入各種表計(jì)，包括定子電壓表、頻率表、在標(biāo)準(zhǔn)分流器(O.2級(jí))上接測(cè)量勵(lì)磁電流的毫伏表、在勵(lì)磁回路上接的勵(lì)磁電壓表，將勵(lì)磁電阻調(diào)至最大值位置。 (2)將電壓調(diào)節(jié)器、強(qiáng)勵(lì)裝置退出運(yùn)行，差動(dòng)、過(guò)流、接地保護(hù)裝置投入運(yùn)行。 (3)啟動(dòng)原動(dòng)機(jī)至額定轉(zhuǎn)速且維持不變。 (4)電機(jī)在空載狀態(tài)下，合上磁場(chǎng)開(kāi)關(guān)，先慢慢調(diào)節(jié)勵(lì)磁，使電壓升至額定值，然后緩慢減少勵(lì)磁，測(cè)下降曲線，在降壓過(guò)程中可分10個(gè)點(diǎn)，分別記錄各表計(jì)讀數(shù)，直到電壓降到零。再進(jìn)行第二次升壓，測(cè)上升曲線，也分l0個(gè)點(diǎn)讀數(shù)，直至升到1.3UN，有匝間絕緣的發(fā)電機(jī)，在1.3UN試驗(yàn)電壓

4、下應(yīng)持續(xù)5min；隨即將電壓下降。 (5)勵(lì)磁電流降至最小值后，斷開(kāi)磁場(chǎng)開(kāi)關(guān)，發(fā)電機(jī)仍應(yīng)保持額定轉(zhuǎn)速，然后在定子繞組出線端的電壓互感器二次側(cè)測(cè)量電壓，按變比計(jì)算定子殘壓值。也可用絕緣棒將足夠量程的高內(nèi)阻電壓表直接搭到發(fā)電機(jī)出線上測(cè)量殘壓值。 (三)注意事項(xiàng) (1)合上磁場(chǎng)開(kāi)關(guān)后，應(yīng)慢慢升壓，當(dāng)電壓升至額定電壓的20時(shí)，檢查三相電壓是否平衡，且巡視發(fā)電機(jī)等設(shè)備是否正常。 (2)在測(cè)取上升和下降曲線時(shí)，勵(lì)磁電流大小只能沿一個(gè)方向調(diào)節(jié)，嚴(yán)禁中途反向。否則由于磁滯作用，將影響試驗(yàn)結(jié)果。 (3)調(diào)節(jié)勵(lì)磁到一定數(shù)值，待表計(jì)指針?lè)€(wěn)定后進(jìn)行讀表，并要求所有表計(jì)同時(shí)讀取。 (4)在發(fā)電機(jī)出線上測(cè)量定子殘壓時(shí)，必

5、須做好安全措施，例如磁場(chǎng)開(kāi)關(guān)應(yīng)在斷開(kāi)位置，測(cè)量人員要戴絕緣手套并利用絕緣棒測(cè)量定子殘壓值。所使用儀表應(yīng)是多量程的高內(nèi)阻交流電壓表。 (5)試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象應(yīng)立即停止試驗(yàn)，及時(shí)查明原因。 (四)試驗(yàn)結(jié)果分析 (1)將各儀表讀數(shù)換算成實(shí)際值，其中定子電壓應(yīng)取三相電壓的平均值。 (2)試驗(yàn)過(guò)程中轉(zhuǎn)速應(yīng)穩(wěn)定，否則所測(cè)電壓應(yīng)按下式換算到額定轉(zhuǎn)速之電壓值U=Um (161)式中 Um實(shí)測(cè)電壓，V； nN額定轉(zhuǎn)速，rmin； nm實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速，rmin。 (3)將整理的數(shù)據(jù)，繪制空載特性曲線。由于鐵芯磁滯的影響，曲線上升支和下降支不是重合的，應(yīng)取平均值，該平均值繪制的曲線即為空載特性曲線。 (4)根據(jù)所得空載

6、特性曲線與出廠數(shù)據(jù)和歷年的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。如所得曲線比歷年數(shù)據(jù)降低得多，即說(shuō)明轉(zhuǎn)子繞組可能有匝問(wèn)短路缺陷。 第二節(jié) 發(fā)電機(jī)短路特性試驗(yàn) 一、概述 發(fā)電機(jī)短路特性是指發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速n為額定轉(zhuǎn)速，電樞繞組的端電壓為零時(shí)電樞電流和勵(lì)磁電流的關(guān)系Ikf(IE)。 發(fā)電機(jī)三相對(duì)稱(chēng)穩(wěn)定短路工況；是指發(fā)電機(jī)處于額定轉(zhuǎn)速下，轉(zhuǎn)子繞組通入一定的勵(lì)磁電流，定子繞組的電壓為零時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)。短路試驗(yàn)時(shí)，定子電壓U0，限制短路電流的僅是發(fā)電機(jī)的內(nèi)部阻抗。由于一般發(fā)電機(jī)的電樞電阻遠(yuǎn)小于同步電抗，所以短路電流可認(rèn)為是純感性的，即90，于是電樞磁勢(shì)基本上是一個(gè)純?nèi)ゴ抛饔玫目v軸磁勢(shì)，即FaFad而Faq0。各磁勢(shì)的相量圖如圖162

7、所示。從圖162可見(jiàn)，各磁勢(shì)相量都在一條直線上，合成磁勢(shì)是E十a(chǎn)d，其中E是轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的激磁磁勢(shì)，利用空載特性即可由氣隙合成磁勢(shì)求得合成電勢(shì)E。 由于U0，所以 +ra +jX jX (162)式中 ra發(fā)電機(jī)的定子電阻，; X發(fā)電機(jī)漏抗，。 可見(jiàn)，發(fā)電機(jī)短路時(shí)的合成電勢(shì)只等于漏抗壓降，所以對(duì)應(yīng)的氣隙合成磁通很小，其磁路處于不飽和狀態(tài)。因此勵(lì)磁電流變化時(shí)，合成電勢(shì)和對(duì)應(yīng)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(fā)電機(jī)的短路特性可以檢查定子三相電流的對(duì)稱(chēng)性，并由短路特性曲線結(jié)合空載特性曲線來(lái)求取發(fā)電機(jī)的一些重要參數(shù)。 二、測(cè)量方法 (一)試驗(yàn)接線發(fā)電機(jī)三相短路特性試驗(yàn)接線，

8、如圖163所示。 (二)試驗(yàn)步驟 (1)在發(fā)電機(jī)出線端，將三相對(duì)稱(chēng)性短路。按圖163接好各種表計(jì)，如勵(lì)磁電流表、勵(lì)磁電壓表、定子電流表等。將勵(lì)磁電阻調(diào)至最大值位置； (2)投入過(guò)流保護(hù)裝置，并接信號(hào)； (3)啟動(dòng)原動(dòng)機(jī)升至額定轉(zhuǎn)速并維持不變，合上磁場(chǎng)開(kāi)關(guān)； (4)調(diào)節(jié)勵(lì)磁，使定子電流達(dá)到額定值為止，以每隔定子額定電流的1520記錄一次表計(jì)值； (5)調(diào)節(jié)勵(lì)磁，使定子電流降至零，斷開(kāi)磁場(chǎng)開(kāi)關(guān)。 (三)注意事項(xiàng) (1)三相短路線應(yīng)盡量裝在接近發(fā)電機(jī)引出線端，且要在電流互感器外側(cè)(如果發(fā)電機(jī)出口有斷路器，不應(yīng)經(jīng)斷路器接短路線，以免在試驗(yàn)中斷路器突然斷開(kāi)，引起發(fā)電機(jī)過(guò)電壓損壞絕緣)。如果在發(fā)電機(jī)出線端

9、不便裝設(shè)短路線或要結(jié)合其它試驗(yàn)(如電壓恢復(fù)法試驗(yàn))，需將短路線裝在主斷路器外側(cè)時(shí)，應(yīng)將其跳閘回路熔絲取去，或?qū)嗦菲鞑僮鳈C(jī)構(gòu)鎖住。 (2)三相短路線應(yīng)采用不小于發(fā)電機(jī)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(guò)熱損壞設(shè)備。 (3)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流時(shí)應(yīng)緩慢進(jìn)行，當(dāng)調(diào)到某一數(shù)值時(shí)，應(yīng)待指針?lè)€(wěn)定后，再對(duì)各類(lèi)表計(jì)同時(shí)讀數(shù)。 (4)為校驗(yàn)試驗(yàn)的正確性，在調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流下降過(guò)程中，可按上升各點(diǎn)進(jìn)行讀數(shù)記錄。 (5)在試驗(yàn)中，當(dāng)定子電流升至1520額定值時(shí)，應(yīng)檢查三相電流的對(duì)稱(chēng)性。如果三相電流不平衡，應(yīng)查明原因，必要時(shí)可降低勵(lì)磁，斷開(kāi)磁場(chǎng)開(kāi)關(guān)。 (四)試驗(yàn)結(jié)果分析 (1)將各儀表讀數(shù)換算至實(shí)際值，其

10、中定子電流應(yīng)取三相的平均值； (2)根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制短路特性曲線，該曲線應(yīng)是通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的一條直線；(3)將所得曲線與出廠數(shù)據(jù)或歷年數(shù)據(jù)比較，若曲線有明顯降低，則說(shuō)明轉(zhuǎn)子繞組可能有匝間短路。第三節(jié) 同步電抗測(cè)量 一、基本概念同步電抗是同步發(fā)電機(jī)的重要參數(shù)。以同步旋轉(zhuǎn)的發(fā)電機(jī)定子繞組的穩(wěn)態(tài)磁鏈所決定的電抗叫做同步電抗(Xd和Xq)。其中縱軸同步電抗Xd是相當(dāng)于由定子電流所建立的磁場(chǎng)和發(fā)電機(jī)磁極軸線相重合的電抗(見(jiàn)圖164，a)，橫軸同步電抗Xq是相當(dāng)于定子電流所建立的磁場(chǎng)垂直磁極軸線時(shí)的電抗(見(jiàn)圖164，b)。 定子繞組的全部磁鏈?zhǔn)怯陕┐沛満碗姌蟹磻?yīng)磁鏈所組成，因此可以認(rèn)為同步電抗等于定子漏電抗

11、和電樞反應(yīng)電抗之和。 定子漏電抗和轉(zhuǎn)子位置無(wú)關(guān)，對(duì)縱、橫軸向來(lái)說(shuō)，漏電抗是相等的，因此 XdXad十Xs (163) Xq=Xaq十Xs (164)式中 Xad定子繞組縱軸電樞反應(yīng)電抗，； Xaq定子繞組橫軸電樞反應(yīng)電抗，； Xs定子繞組漏電抗，。 凸極發(fā)電機(jī)的XadXaq，因而XdXq，隱極發(fā)電機(jī)Xad=Xaq，因而Xd=Xq。 同步電抗的數(shù)值受發(fā)電機(jī)主磁通飽和的影響較大，通?？烧J(rèn)為漏電抗是恒定不變的，飽和引起同步電抗的變化主要是對(duì)電摳反應(yīng)電抗的影響。對(duì)凸極發(fā)電機(jī)，由于在縱軸方向上磁通主要沿著由鐵磁材料構(gòu)成的磁路而閉合，而橫軸磁通的很大一部分是通過(guò)空氣隙而閉合，所以飽和對(duì)縱軸同步電抗的影響較

12、大，而對(duì)橫軸同步電抗的影響較小。 對(duì)隱極發(fā)電機(jī)縱軸和橫軸同步電抗的影響程度是相同的。 二、同步電抗的測(cè)量方法 (一)從空載、短路特性試驗(yàn)求取不飽和縱軸同步電抗Xd和短路比 1，測(cè)量方法 在測(cè)取空載特性時(shí)，由于磁路的飽和現(xiàn)象，當(dāng)勵(lì)磁電流增大時(shí)，空載特性曲線將向下彎曲。在測(cè)取短路特性時(shí)，磁路始終處于不飽和狀態(tài)，因此圖165中曲線l和曲線2所對(duì)應(yīng)的飽和狀態(tài)不同。為了求得同步電抗的不飽和值，可將空載特性的直線部分延長(zhǎng)，如圖165中的曲線3。同步電抗便是在有固定勵(lì)磁電流時(shí)，曲線3與曲線2的坐標(biāo)之比，即 Xd= (165)這樣測(cè)得的同步電抗稱(chēng)為不飽和同步電抗。不論在橫坐標(biāo)上選取哪一點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，所求得的不飽

13、和同步電抗均為恒值。Xd的標(biāo)么值為Xd*= (166)式中 IEK短路試驗(yàn)時(shí)使短路電流為額定值的勵(lì)磁電流 IE0對(duì)應(yīng)定子額定電壓從空載特性曲線直線部分延長(zhǎng)線上確定的勵(lì)磁電流； Un、IN定子額定電壓、定子額定電流。 同步電抗與短路比有一定的關(guān)系。短路比是在空載時(shí)使空載電勢(shì)為額定值時(shí)的勵(lì)磁電流與短路時(shí)使短路電流為額定值時(shí)的勵(lì)磁電流之比，用K代表。當(dāng)磁路不飽和時(shí)K= = (167) 短路比是同步發(fā)電機(jī)的一個(gè)重要參數(shù)。我國(guó)制造的汽輪發(fā)電機(jī)的短路比一般在0.50.7之間，水輪發(fā)電機(jī)在l.01.4之間。 2，注意事項(xiàng) (1)空載和短路特性曲線的測(cè)取方法見(jiàn)本章第一、二節(jié)。 (2)受剩磁影響的空載特性曲線應(yīng)

14、進(jìn)行校正。發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行時(shí)，由于轉(zhuǎn)子磁極的剩磁，在定子繞組上感應(yīng)的電壓稱(chēng)為殘壓。若此電壓較高時(shí)，會(huì)使空載特性曲線不通過(guò)坐標(biāo)的原點(diǎn)，而與縱坐標(biāo)相交。此時(shí)，應(yīng)將空載特性曲線進(jìn)行校正，如圖166所示。將空載特性曲線1的直線部分延長(zhǎng)交橫坐標(biāo)于K點(diǎn)，KO的絕對(duì)值即為校正量IE，將曲線1沿橫軸方向水平右移IE，即在所有試驗(yàn)測(cè)得的勵(lì)磁電流數(shù)值上加上IE，就得到通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)O的校正曲線2(實(shí)際作圖時(shí)可將縱坐標(biāo)往左移IE即可)。 (二)用小轉(zhuǎn)差法測(cè)量縱、橫軸同步電抗Xd和Xq 1，試驗(yàn)方法 小轉(zhuǎn)差法是勵(lì)磁繞組開(kāi)路，轉(zhuǎn)子以接近同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)(其轉(zhuǎn)差率小于1)，在定子繞組上施加三相對(duì)稱(chēng)交流低壓電源(額定電壓3kV以上

15、的發(fā)電機(jī)，一般應(yīng)接入220550V的電源)。此時(shí)由于轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不對(duì)稱(chēng)，電抗在縱軸，與橫軸之間周期地變化，定子電流的最大與最小值基本上是在定子磁鏈與相應(yīng)的縱、橫軸向相重合時(shí)出現(xiàn)。當(dāng)轉(zhuǎn)子滑差極小時(shí)，認(rèn)為定子電流是由同步電抗Xd和Xq所決定的。隱極式同步發(fā)電機(jī)中，因?yàn)閄dXq，所以測(cè)量中UmaxUmin，ImaxImin。凸極式同步發(fā)電機(jī)中，因?yàn)閄dXq，則在電樞磁勢(shì)軸線與磁極軸線重合時(shí)，定子電流最小，而定子電壓最大；在電樞磁勢(shì)軸線與磁極軸線垂直時(shí)，定子電流最大，而定子電壓最小。根據(jù)這一點(diǎn)，通常用下式求取同步電抗的非飽和值。 Xd= (168) Xq= (169) 用小轉(zhuǎn)差法測(cè)量Xd、Xq的試驗(yàn)接線如

16、圖167所示。 2，試驗(yàn)步驟 (1)按接線圖將電壓、電流表及光線示波器接入回路中； (2)將勵(lì)磁繞組開(kāi)關(guān)Q1短路，將被試發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)到與同步轉(zhuǎn)速非常接近的轉(zhuǎn)速，即轉(zhuǎn)差率在1左右的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行； (3)測(cè)定繞組剩磁電壓數(shù)值； (4)合上開(kāi)關(guān)Q2，在定子繞組上通入與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相同相序的額定頻率的三相對(duì)稱(chēng)低電壓(約2UN15UN)； (5)斷開(kāi)轉(zhuǎn)子繞組的短路開(kāi)關(guān)Q1，合上電壓表開(kāi)關(guān)Q3； (6)待轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，啟動(dòng)光線示波器，拍攝轉(zhuǎn)子繞組電壓uE為零時(shí)及最大時(shí)的定子繞組電壓us和電流值is(見(jiàn)圖168)與此同時(shí)，讀下各表的數(shù)值。 (7)測(cè)試完畢后，合上Q1，斷開(kāi)Q2和Q3。 3參數(shù)Xd、Xq的計(jì)算 當(dāng)轉(zhuǎn)

17、子電壓為零和最大時(shí)，由圖168中波形圖上的定子電壓Umax、Umin與定子電流Imax、Imin，計(jì)算出縱、橫軸同步電抗Xd、Xq及其標(biāo)么值Xd* 、Xq* Xd= (16一10) Xd*= (16一11) Xq= (16一12) Xq*= (1613) 在所攝錄的波形圖(即圖168)中，如果Imin與Umax、Imax與Umin在時(shí)間上不相同 時(shí)，則上述式中的Umax(Umin)可采用與Imin(Imax)相對(duì)應(yīng)的電壓值代替。 4注意事項(xiàng) (1)試驗(yàn)時(shí)應(yīng)將被試發(fā)電，機(jī)驅(qū)動(dòng)到與同步轉(zhuǎn)速非常接近的轉(zhuǎn)速，使轉(zhuǎn)差率盡量小，以盡可能地減小由于發(fā)電機(jī)的瞬變狀態(tài)及儀表慣性對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響。如果用儀表測(cè)量更

18、應(yīng)注意這一點(diǎn)，否則交流儀表的指針追隨不上測(cè)量值的變化，使試驗(yàn)計(jì)算的Xd值和Xq值有較大的誤差。 (2)在拍攝波形和讀表時(shí)，勵(lì)磁繞組應(yīng)保持開(kāi)路，以免在它的內(nèi)部感應(yīng)出對(duì)磁通起阻尼作用的電流。但在定子繞組接入電源或從電源斷開(kāi)時(shí)，勵(lì)磁繞組應(yīng)該直接短路或經(jīng)放電電阻短路，以免由于瞬變過(guò)程在勵(lì)磁繞組中引起過(guò)電壓，損壞勵(lì)磁繞組。 (3)在定子繞組上，外施額定頻率的低電壓，其數(shù)值不應(yīng)過(guò)高，以免將發(fā)電機(jī)拖入同步，一般約為25的額定值，最多不超過(guò)15額定電壓。 (4)如果有較高的剩磁電壓，應(yīng)外施較高的電壓，否則試驗(yàn)結(jié)果將有較大的誤差。因?yàn)槭４艑?duì)各磁極交替產(chǎn)生去磁和助磁的作用，使定子電流最大值和最小值，出現(xiàn)大小不；的

19、兩個(gè)數(shù)值，而且兩個(gè)數(shù)值均非真值。試驗(yàn)時(shí)，若發(fā)電機(jī)殘壓U達(dá)到試驗(yàn)電源電壓的1030，則測(cè)量的同步電抗應(yīng)按下式計(jì)算 Xd= (1614) Xq= (1615)式中，Umaxl、Umax2、Uminl、Umin2、Imaxl、Imax2、Iminl、Imin2分別為相鄰兩個(gè)定子電壓、定子電流的最大、最小值；U為線間殘壓。 為了消除殘壓對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，試驗(yàn)前應(yīng)將發(fā)電機(jī)的剩磁盡量減小，使殘壓降到最低。常用的方法(見(jiàn)圖167)是用容量足夠的蓄電池E，經(jīng)開(kāi)關(guān)Q4與轉(zhuǎn)子繞組勵(lì)磁電壓的極性相反連接，將Q1、Q2、Q3開(kāi)關(guān)全斷開(kāi)，使發(fā)電機(jī)空轉(zhuǎn)，合上蓄電池的開(kāi)關(guān)Q4，由定子電壓表觀察定子殘壓，若逐漸降低，則表明E

20、去磁的方向正確。一般將殘壓降至58V即可。 (5)當(dāng)定子電流開(kāi)斷時(shí)，或當(dāng)轉(zhuǎn)差率瞬時(shí)增大時(shí)，在勵(lì)磁繞組兩端可能產(chǎn)生很高的電壓，為此應(yīng)注意開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)次序，開(kāi)關(guān)Q1僅在外加電源投入，并測(cè)量時(shí)方可斷開(kāi)，在Q1斷開(kāi)后才能合上開(kāi)關(guān)Q3以防燒壞電壓表，在斷開(kāi)電源時(shí)，要先合上Q1，斷開(kāi)Q3，然后再斷開(kāi)電源開(kāi)關(guān)Q2。 (6)有阻尼的發(fā)電機(jī)不應(yīng)采用轉(zhuǎn)差法來(lái)測(cè)同步電抗。 (7)為使試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確，拍好定標(biāo)曲線后，所有示波器的接線，可變電阻和振子等均不能隨意變動(dòng)。 (三)用閃光燈法測(cè)量隱極發(fā)電機(jī)縱軸同步電抗飽和值Xd 試驗(yàn)前在被試發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸和軸承交接處，分別在轉(zhuǎn)軸和軸承蓋上劃一道白線，將移相器接至被試發(fā)電機(jī)定子繞組出線

21、端上電壓互感器二次側(cè)，移相器輸出端接一閃光燈。 試驗(yàn)時(shí)被試發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)并列運(yùn)行。將發(fā)電機(jī)負(fù)載降至零，用閃光燈照到白線處，調(diào)節(jié)移相器的移相角度0，使轉(zhuǎn)軸上白線與軸承蓋上白線對(duì)齊。然后逐漸增加發(fā)電機(jī)負(fù)載使其在額定工況運(yùn)行，此時(shí)再調(diào)節(jié)移相器，使轉(zhuǎn)軸上白線與軸承蓋上白線重新對(duì)齊。記錄移相器上角度l，同時(shí)測(cè)皇定子線電壓U、定子電流I和功率因數(shù)角，則縱軸同步電抗飽和值可按下式計(jì)算 Xd=tg(+-)cos-sin上述移相器前后兩次測(cè)量角度差(l-0)就是發(fā)電機(jī)在額定工況下的功角。 (四)試驗(yàn)方法比較 (1)利用空載、短路特性測(cè)定縱軸同步電抗Xd，較為簡(jiǎn)單，且所得結(jié)果也較準(zhǔn)確。 (2)小轉(zhuǎn)差法較為簡(jiǎn)單，但在

22、測(cè)量過(guò)程中易產(chǎn)生較大誤差。(3)閃光燈法僅適用于隱極發(fā)電機(jī)，在測(cè)量過(guò)程中需測(cè)量功角和功率因數(shù)角，試驗(yàn)比較復(fù)雜，其測(cè)量結(jié)果的精度也受和角測(cè)量準(zhǔn)確度的影響。第四節(jié) 發(fā)電機(jī)次暫態(tài)和暫態(tài)參數(shù)測(cè)量 一、基本概念 次暫態(tài)電抗Xd、Xq是發(fā)電機(jī)突然短路的瞬間，由短路電流的起始值所決定的定子電抗。暫態(tài)電抗Xd、Xq是由減掉超瞬變分量的短路電流分量的起始值所決定的定子電抗。 Ta是定子電流直流分量衰減時(shí)間常數(shù)。表征發(fā)電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速和一定電壓下運(yùn)行，定子繞組突然短路時(shí)，短路電流中直流分量衰減快慢的時(shí)間參數(shù)。 Td是定子繞組短路時(shí)縱軸暫態(tài)時(shí)間常數(shù)，表征發(fā)電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速和一定電壓下運(yùn)行，定子繞組突然短路。阻尼繞組開(kāi)路

23、。(或無(wú)阻尼作用時(shí))，定子電流中縱軸暫態(tài)分量衰減快慢的時(shí)間參數(shù)。 Td是定子繞組短路時(shí)縱軸次暫態(tài)時(shí)間常數(shù)，表征發(fā)電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速和電壓下運(yùn)行，轉(zhuǎn)子阻尼繞組(或阻尼回路)和勵(lì)磁繞組閉路，當(dāng)定子繞組發(fā)生突然短路時(shí)，在阻尼作用下，定子電流中次暫態(tài)分量衰減快慢的時(shí)間參數(shù)。 Td0為定子繞組開(kāi)路時(shí)縱軸暫態(tài)時(shí)間常數(shù)，系指發(fā)電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速和額定電壓下運(yùn)行，當(dāng)運(yùn)行條件發(fā)生突然變化時(shí)，由縱軸磁通所產(chǎn)生的開(kāi)路定子電壓中暫態(tài)分量衰減快慢的時(shí)間參數(shù)。 二、測(cè)量方法 (一)三相突然短路法 三相突然短路試驗(yàn)是測(cè)量發(fā)電機(jī)Xd、Xd、Td、Td及Ta等參數(shù)較好的方法。一般情況下，現(xiàn)場(chǎng)只需測(cè)定發(fā)電機(jī)參數(shù)的不飽和值，這時(shí)發(fā)電機(jī)應(yīng)在

24、額定轉(zhuǎn)速nN及空載定子電壓U(14)U下進(jìn)行三相突然短路試驗(yàn)。至于測(cè)定參數(shù)的飽和值，則應(yīng)在額定電壓下進(jìn)行三相突然短路試驗(yàn)。由于該試驗(yàn)將產(chǎn)生很大的電動(dòng)力而危及設(shè)備安全，故不宜在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，只能作為考核發(fā)電機(jī)機(jī)械強(qiáng)度的型式試驗(yàn)項(xiàng)目。 1試驗(yàn)方法 (1)試驗(yàn)接線。 三相突然短路試驗(yàn)接線原理圖如圖169所示。 (2)試驗(yàn)步驟。 1)將同步發(fā)電機(jī)拖動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速，先將發(fā)電機(jī)的定子電壓調(diào)節(jié)到(14)UN作空載運(yùn)行。 2)在短路前記錄定子電壓U和勵(lì)磁電流IE，起動(dòng)示波器開(kāi)始錄波，隨即合上開(kāi)關(guān)Q將定子繞組突然短接，攝錄定子電壓、三相定子電流及勵(lì)磁電流波形。 3)記錄短路時(shí)定子電流及勵(lì)磁電流的穩(wěn)態(tài)值，并根據(jù)示波器攝

25、錄的電流波形，確定電流波形的比例尺(Amm)。 (3)試驗(yàn)要求及注意事項(xiàng)。 1)被試發(fā)電機(jī)應(yīng)由配套的勵(lì)磁機(jī)供給勵(lì)磁且勵(lì)磁機(jī)必須為他勵(lì)。 2)攝錄短路電流波形時(shí)宜采用無(wú)感分流器，分流器的額定電流應(yīng)大于被試發(fā)電機(jī)定子額定電流值。為確保人身和儀器安全，應(yīng)把分流器接在短路開(kāi)關(guān)Q與短路點(diǎn)O之間。短路點(diǎn)O必須可靠接地，使振子在短路前不會(huì)處于高電壓。定子回路所有的接點(diǎn)接觸必須良好和可靠，連接導(dǎo)線應(yīng)有足夠的截面，且越短越好。 3)突然短路時(shí)用的三相開(kāi)關(guān)(如接觸器或斷路器)應(yīng)認(rèn)真檢查或調(diào)整好，使三相盡可能同時(shí)合閘。 4)試驗(yàn)時(shí)先在三相穩(wěn)態(tài)短路下，將三相電流送至示波器振子，調(diào)節(jié)光點(diǎn)的偏轉(zhuǎn)幅度，使三相突然短路時(shí)電流

26、波形有適當(dāng)?shù)姆?，且在可能發(fā)生的最大電流時(shí)的波幅不超過(guò)振子允許的偏轉(zhuǎn)值及感光紙的邊緣。 三相突然短路電流最大值可按下式估算Imax=IN (1616)式中 U*突然短路前空載定子電壓標(biāo)么值； Xd*次暫態(tài)電抗的設(shè)計(jì)值或估計(jì)值(標(biāo)么值)； IN被試發(fā)電機(jī)的額定電流，A； Imax三相突然短路電流最大值，A。 2，數(shù)據(jù)處理 (1)畫(huà)出三相突然短路電流波幅的包絡(luò)線。將所攝錄電流波形的各個(gè)波峰值繪制在坐標(biāo)紙上，然后用平滑的曲線連接起來(lái)，就得到一相電流波形的上下兩條包絡(luò)線，如圖16lO所示。如果起始幾個(gè)電流波峰之間的時(shí)間間隔不等，則應(yīng)按實(shí)際量得的時(shí)間間隔繪制。 (2)將各相電流的周期分量與非周期分量分開(kāi)

27、。取任一瞬間上、下兩包絡(luò)線的縱坐標(biāo)，兩者代數(shù)和一半為該瞬間電流的非周期分量(即直流分量)，如圖1610中的虛線所示。兩者代數(shù)差的一半(即虛線至包絡(luò)線的距離)為該瞬間電流的周期分量，再求出三相短路電流周期分量各瞬間的算術(shù)平均值。即為三相短路時(shí)，定子電流周期分量的變化曲線。 (3)求暫態(tài)分量(Ik)和次暫態(tài)分量(Ik)。從定子電流周期分量的變化曲線中減去穩(wěn)態(tài)短路電流Jk，即得(Ik十Ik)電流曲線，將其繪于半對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上(見(jiàn)圖1611)，使(Ik十Ik)曲線后半部的直線部分延伸到縱坐標(biāo)上，其交點(diǎn)即為短路電流暫態(tài)分量的初始值Ik0。 在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上，曲線(Ik十Ik)與直線Ik在同一瞬間的差值即為

28、短路電流的次暫態(tài)分量Ik。把次暫態(tài)電流分量與時(shí)間的關(guān)系也繪在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上(見(jiàn)圖l611)，并將其延伸到縱坐標(biāo)軸，則交點(diǎn)即為次暫態(tài)分量電流的初始值Ik0。(4)計(jì)算縱軸暫態(tài)電抗Xd和次暫態(tài)電抗Xd公式為 (1617) (1618)上兩式中 U短路前定子線電壓，V； UN、IN被試發(fā)電機(jī)的額定相電壓、相電流，V、A； Ik穩(wěn)態(tài)短路電流，A； Ik0、Ik0暫態(tài)電流、次暫態(tài)電流初始值，A。 (5)確定時(shí)間常數(shù)Td、Td及Ta。 定子繞組短路時(shí)的縱軸暫態(tài)時(shí)間常數(shù)Td是定子電流暫態(tài)分量自初始值Ik0衰減到0.368Ik0時(shí)所需的時(shí)間。 定子繞組短路時(shí)的縱軸次暫態(tài)時(shí)間常數(shù)Td是定子電流次暫態(tài)分量自初始值

29、Ik0。衰減到0.368Ik0時(shí)所需的時(shí)間。 定子繞組短路時(shí)的非周期分量時(shí)間常數(shù)Ta是定子電流非周期分量自初始值衰減到0.368初始值時(shí)所需的時(shí)間。(二)電壓恢復(fù)法試驗(yàn)1，試驗(yàn)方法將三相定子繞組短路，再將被試電機(jī)拖動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速，然后增加勵(lì)磁電流，使其相當(dāng)于空載特性曲線直線部分的某一電壓(通常不高于O.7倍額定電壓)時(shí)的勵(lì)磁電流。 記下此時(shí)定子繞組的短路電流Ik。然后將短路的三相繞組同時(shí)斷開(kāi)，用示波器攝錄任一相電流及任一線電壓的波形。當(dāng)電壓恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)值U后，讀表記下電壓數(shù)值，以確定空載電壓波形的比例尺(Vmm)。試驗(yàn)時(shí)對(duì)勵(lì)磁回路的要求與三相突然短路試驗(yàn)中的規(guī)定相同。 2數(shù)據(jù)處理 (1)畫(huà)出恢復(fù)電

30、壓波形的包絡(luò)線(見(jiàn)圖16 12)。 (2)將穩(wěn)態(tài)電壓U與恢復(fù)電壓包絡(luò)線之間的電壓差值對(duì)時(shí)間的關(guān)系繪于半對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上(見(jiàn)圖1613)。此曲線為暫態(tài)電壓分量U與次暫態(tài)電壓分量U之和。將該曲線的直線部分延長(zhǎng)，與縱坐標(biāo)的交點(diǎn)即為暫態(tài)電壓分量的初始值U0。曲線U十U與曲線U之間的差值即為次暫態(tài)電壓分量U曲線，將其繪于同一坐標(biāo)紙上，它與縱坐標(biāo)軸的交點(diǎn)即是次暫態(tài)電壓分量的初始值U0。 (3)縱軸暫態(tài)電抗Xd及縱軸次暫態(tài)電抗Xd的計(jì)算 Xd= () (1619) X”d= (1620)式中 Ik在斷開(kāi)短路前瞬間測(cè)得的定子電流，A； U穩(wěn)態(tài)電壓，V；U0、U00暫態(tài)電壓分量與次暫態(tài)電壓分量初始值，V。 (4)求

31、取了Td0和Td0。 定子繞組開(kāi)路時(shí)縱軸暫態(tài)時(shí)間常數(shù)Td0是暫態(tài)電壓分量從初始值U0衰減到0.368U0時(shí)所需的時(shí)間。 定子繞組開(kāi)路時(shí)縱軸次暫態(tài)時(shí)間常數(shù)Td0是次暫態(tài)電壓分量從初始值U0衰減到O.368U0時(shí)所需的時(shí)間。 (5)計(jì)算Td和Td0 在求得Td0、Td0后，可按下列關(guān)系式求取定子繞組短路時(shí)的縱軸暫態(tài)時(shí)間常數(shù)Td及次暫態(tài)時(shí)間常數(shù)Td。 Td=Td0 (1621) T”d=T”d0 (1622)式中 Xd直軸同步電抗的不飽和值，。 (6)在電壓恢復(fù)法試驗(yàn)中，(U一U0U0)、(U一U0)以及兩者的差值與穩(wěn)態(tài)電壓U相比都是較小的，因而在示波圖加工及計(jì)算中容易引起誤差。為此，有些文獻(xiàn)建議，

32、除了拍攝上述的電壓恢復(fù)曲線外，用記錄紙以較快的速度(不小于0.44ms)再拍攝一張電壓復(fù)曲線起始部分的示波圖。示波圖上的電壓比例尺可如此選擇，使短路被切斷的初瞬，電壓(UU0U0)的幅度約為振子光點(diǎn)允許偏轉(zhuǎn)值的一半。由于穩(wěn)態(tài)電壓U超過(guò)(UU0一U0)好幾倍，因此振子光點(diǎn)在到達(dá)其允許的最大偏轉(zhuǎn)度前，應(yīng)通過(guò)繼電器等裝置將振子回路自動(dòng)斷開(kāi)或用限幅器加以保護(hù)，以免損壞振子。 在普通坐標(biāo)紙上(或在直接拍攝的感光紙上)畫(huà)出電壓恢復(fù)曲線的波幅包絡(luò)線，如圖1614所示。包絡(luò)線與tO時(shí)的縱坐標(biāo)相交于a點(diǎn)，oaU一U0一U0。將曲線尾部的直線部分延伸，使其與縱坐標(biāo)軸相交于b點(diǎn)，obUU0，于是可根據(jù)式(1619)

33、及式(1620)計(jì)算出Xd及Xd，并從圖l614中求得Td0。 電壓恢復(fù)法試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是：試驗(yàn)過(guò)程中，電機(jī)不會(huì)受到不正常的機(jī)械和電的沖擊作用，因而允許重復(fù)進(jìn)行數(shù)次試驗(yàn)。以獲得可靠的結(jié)果；電壓恢復(fù)法不需要種類(lèi)繁多的輔助設(shè)備，如無(wú)感分流器等，因此現(xiàn)場(chǎng)容易進(jìn)行；通常只需拍攝一個(gè)線電壓的恢復(fù)曲線，示波圖的加工量較小。 電壓恢復(fù)法的不足之處是：不能求出三相突然短路電流非周期分量的時(shí)間常數(shù)Ta；由換算來(lái)確定時(shí)間常數(shù)Td及Td的準(zhǔn)確性較差。第五節(jié) 負(fù)序電抗測(cè)量 一、基本概念 在同步發(fā)電機(jī)正向同步旋轉(zhuǎn)，勵(lì)磁繞組短接，定子繞組端頭加上一組對(duì)稱(chēng)的負(fù)序電壓，使定子繞組中流過(guò)負(fù)序電流時(shí)，同步發(fā)電機(jī)所表現(xiàn)的電抗就稱(chēng)為負(fù)序

34、電抗。 負(fù)序電抗的標(biāo)么值大致為：汽輪發(fā)電機(jī)負(fù)序電抗的平均值為0.155；裝有阻尼繞組的水輪發(fā)電機(jī)負(fù)序電抗的平均值為0.24；沒(méi)有阻尼繞組的水輪發(fā)電機(jī)負(fù)序電抗的平均值為0.42。 二、負(fù)序電抗X2的測(cè)量方法 (一)兩相穩(wěn)定短路測(cè)量法 兩相穩(wěn)定短路接線如圖1615所示。先將定子繞組兩相穩(wěn)定短路，把被試發(fā)電機(jī)拖動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速。調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，使定子電流達(dá)到0.15IN左右，迅速測(cè)量?jī)上喽搪冯娏鱅k2、短路相與開(kāi)路相之間的電壓U以及對(duì)應(yīng)于Ik2、U的功率O，則負(fù)序阻抗和負(fù)序電抗分別由式(1623)和式(1624)計(jì)算Z2= (1623) X2= (1624) 用這種測(cè)試方法無(wú)需外部電源，故較為簡(jiǎn)單方便，且

35、具有足夠的精確度。但對(duì)于無(wú)阻尼的凸極同步發(fā)電機(jī)來(lái)說(shuō)，由于不對(duì)稱(chēng)穩(wěn)態(tài)短路時(shí)電壓和電流的波形畸變較明顯，需計(jì)及它們的影響。 測(cè)量中應(yīng)注意事項(xiàng)有：由于負(fù)序電流導(dǎo)致轉(zhuǎn)子發(fā)熱，試驗(yàn)時(shí)短路電流應(yīng)限制在0.15IN以?xún)?nèi)，試驗(yàn)時(shí)間不宜超過(guò)5min，如試驗(yàn)未完成。則應(yīng)降低勵(lì)磁電流，待發(fā)電機(jī)冷卻一段時(shí)間后，方可重新進(jìn)行試驗(yàn)。 試驗(yàn)前須檢查勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁變阻器是否在最大位置，合上勵(lì)磁開(kāi)關(guān)時(shí)的電壓是否可能使發(fā)電機(jī)的短路電流超過(guò)0.15IN值。若超過(guò)0.15IN值，則須在勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁繞組回路中串接附加電阻。 (二)反向同步旋轉(zhuǎn)測(cè)定法反向同步旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)接線如圖1616所示。試驗(yàn)時(shí)轉(zhuǎn)速要求準(zhǔn)確地保持同步轉(zhuǎn)速，如果被試發(fā)電機(jī)的剩磁電

36、壓超過(guò)電源電壓值的30，則試驗(yàn)前應(yīng)將轉(zhuǎn)子去磁。 為了避免勵(lì)磁繞組產(chǎn)生過(guò)高的電壓，試驗(yàn)前應(yīng)將轉(zhuǎn)子繞組短路。然后將被試發(fā)電機(jī)拖到同步轉(zhuǎn)速，并在定子繞組上外施額定頻率、三相對(duì)稱(chēng)的低電壓，外施電壓相序應(yīng)使定子磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向相反。調(diào)節(jié)外施電壓，使定子電流為0.15IN左右，測(cè)取線電壓U、線電流I和輸入功率P0，負(fù)序電抗X2按下式計(jì)算 (1625)其中 Z2=,Z2*=,R2=,R2=式中 I三相定子電流的平均值，A； U三相外施電壓的平均值，V； P輸入總功率，W。 (三)用Xd、Xq計(jì)算X2值 定子負(fù)序電流所建立的磁場(chǎng)，在轉(zhuǎn)子回路里感應(yīng)兩倍額定頻率的電流，因此負(fù)序電流磁場(chǎng)實(shí)際上是沿著相

37、當(dāng)于次暫態(tài)電抗的磁路而閉合。負(fù)序電抗X2是隨著時(shí)間在Xd和Xq之間變化著，因此在作簡(jiǎn)化分析時(shí)，就可近似地用縱軸和橫軸超瞬變電抗的平均值來(lái)作為負(fù)序電抗X2。對(duì)于隱極式發(fā)電機(jī)X2= (1626) 對(duì)于凸極式發(fā)電機(jī)，特別是無(wú)阻尼繞組的凸極發(fā)電機(jī)X2= (1627) (四)試驗(yàn)方法比較 用Xd、Xq計(jì)算X2，簡(jiǎn)單安全，測(cè)量精度高，一次試驗(yàn)可獲得兩種參數(shù)，但需外施電源。兩相穩(wěn)定短路法，不需外部電源，較為簡(jiǎn)單，且具有足夠的精確度，但對(duì)于無(wú)阻尼的凸極同步發(fā)電機(jī)，由于受同步磁場(chǎng)高次諧波的影響，易引起誤差，故需進(jìn)行校正。第六節(jié) 零序電抗測(cè)量 一、基本概念 在正向同步旋轉(zhuǎn)、勵(lì)磁繞組短接、定子繞組上加一組對(duì)稱(chēng)的零序

38、電壓(三相電壓數(shù)值相等、相位一致)時(shí)，同步發(fā)電機(jī)所表現(xiàn)的電抗稱(chēng)為零序電抗。 由于三相零序電流所產(chǎn)生的脈振磁勢(shì)幅值相同，時(shí)間上同相位，而在空間互差120電角度，所以三相零序基波合成磁勢(shì)將等于零。也就是說(shuō)，零序電流將不形成基波旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)，零序磁場(chǎng)只是漏磁場(chǎng)，因此零序電抗屬于漏抗的性質(zhì)。 零序電抗的大小與繞組的節(jié)距有關(guān)。整距時(shí)，零序電抗和定子漏抗基本相等；當(dāng)節(jié)距為時(shí)，零序槽漏磁接近于零，此時(shí)零序電抗將接近于定子繞組的端部漏抗的數(shù)值。 由于零序電流基本上不產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，所以零序阻抗Z0的大小與轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)基本無(wú)關(guān)，零序電阻則近似等于定子電阻。 二、零序電抗X0的測(cè)量方法 (一)外電源測(cè)定法在測(cè)定零序電抗時(shí)，

39、可用圖1617所示的接線圖，把定子繞組各相并聯(lián)或串聯(lián)相接，然后在端點(diǎn)上外施一交流單相電源，使流入的零序電流數(shù)值等于(525)額定定子電流。外施電壓應(yīng)為額定頻率。發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子由原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，使它以同步速度旋轉(zhuǎn)，勵(lì)磁繞組應(yīng)短接，使在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)的情況盡可能符合正常運(yùn)行工況。根據(jù)電壓表、電流表和功率表的讀數(shù)，便可求出零序電阻和零序電抗的數(shù)值。 零序電抗的測(cè)定，也可在轉(zhuǎn)子不動(dòng)的情況下進(jìn)行。但這時(shí)應(yīng)把轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)至不同的位置，在幾個(gè)不同位置時(shí)讀數(shù)，然后取其平均值；還可將轉(zhuǎn)子取出后進(jìn)行。 如試驗(yàn)是在發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下進(jìn)行，同時(shí)勵(lì)磁回路又是短接的，則所得結(jié)果最確切。在 其它條件下所測(cè)得結(jié)果都會(huì)因?yàn)槎ㄗ永@組的高次諧波作用

40、而有不同程度的誤差。 當(dāng)定子繞組三相接線方式為并聯(lián)時(shí)，則 X0 (1628)當(dāng)定子繞組三相串聯(lián)時(shí)，則 X0 (1629)上兩式中：U、I分別為試驗(yàn)測(cè)定的電壓、電流值。 由于零序電阻值很小，?？珊雎圆挥?jì)，因此上兩式可近似等于零序電抗值。 在電源電壓大小相等的情況下，并聯(lián)接線時(shí)的電流串聯(lián)接線時(shí)的9倍。因此串聯(lián)接線時(shí)試驗(yàn)電源容量小，各相電流在任何情況下均相等，故串聯(lián)接線比并聯(lián)接線要好。在能拆開(kāi)定子繞組中性點(diǎn)的情況下，最好采用串聯(lián)接線法測(cè)量零序電抗。 (二)兩相對(duì)中性點(diǎn)短路法 兩相對(duì)中性點(diǎn)短路法試驗(yàn)接線見(jiàn)圖1618。 先將定子繞組兩相對(duì)中性點(diǎn)短路，被試發(fā)電機(jī)拖動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流使通過(guò)中性點(diǎn)連接

41、線的電流達(dá)到所需值(0.05IN0.25IN)，同時(shí)量取開(kāi)路相到中性點(diǎn)間的電壓U、短路相線端與中性點(diǎn)間連接線中所通過(guò)的電流I。 忽略諧波影響時(shí)，零序電抗按下式計(jì)算 X0= (1630) 測(cè)量中應(yīng)注意，由于負(fù)序磁場(chǎng)存在，可能產(chǎn)生轉(zhuǎn)子局部過(guò)熱現(xiàn)象，所以應(yīng)盡量縮短試驗(yàn)時(shí)間。 試驗(yàn)時(shí)需加的勵(lì)磁電流非常小，為調(diào)節(jié)穩(wěn)定試驗(yàn)前應(yīng)在勵(lì)磁繞組回路中串聯(lián)附加電阻。由于功率因數(shù)比較小，試驗(yàn)中應(yīng)采用低功率因數(shù)瓦特表。第七節(jié) 發(fā)電機(jī)滅磁時(shí)間常數(shù)測(cè)定 一、概述 發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中，如發(fā)生突然短路或斷路器跳閘甩負(fù)荷后，即進(jìn)人暫態(tài)過(guò)程。此時(shí)定子電壓、電流都按一定的規(guī)律變化。反應(yīng)定子電壓和電流的轉(zhuǎn)子回路磁鏈也將按同一規(guī)律變化。通過(guò)

42、發(fā)電機(jī)滅磁時(shí)間常數(shù)試驗(yàn)可以來(lái)研究和分析這種暫態(tài)變化規(guī)律，可以求取勵(lì)磁繞組的時(shí)間常數(shù)和阻尼繞組的時(shí)間常數(shù)，試驗(yàn)方法比較簡(jiǎn)單易行。 由于發(fā)電機(jī)各繞組都不是孤立存在的，相互間有互感，在確定時(shí)間常數(shù)時(shí)應(yīng)采用考慮了互感影響后的有效電感。 二、一般概念在轉(zhuǎn)子繞組切換至滅磁電阻的瞬間，根據(jù)磁鏈?zhǔn)睾阍?，轉(zhuǎn)子繞組中流過(guò)的電流等于原始狀態(tài)(即滅磁前瞬間)時(shí)繞組中的電流IE0。如果忽略發(fā)電機(jī)磁路飽和的影響，并在無(wú)阻尼繞組的條件下，此電流將按指數(shù)函數(shù)規(guī)律衰減至零，即IE(t)=IE0 (1631)式中 T滅磁時(shí)間常數(shù)； IE0在原始狀態(tài)時(shí)轉(zhuǎn)子繞組中的電流，A。 轉(zhuǎn)子繞組的滅磁過(guò)程對(duì)應(yīng)于定子繞組是開(kāi)路還是短路可分為兩

43、種情況，定子繞組開(kāi)路時(shí)的滅磁時(shí)間常數(shù)T0為 T0= = TE0 (1632)式中 TE0轉(zhuǎn)子繞組本身的時(shí)間常數(shù)； RE轉(zhuǎn)子繞組的直流電阻，； RM滅磁電阻，； LE轉(zhuǎn)子繞組本身的自電感，H。 而 TE0= 定子繞組短路時(shí)的滅磁時(shí)間常數(shù)Tk為 Tk= (1633) 式中的工LEK可根據(jù)圖1619中XEX的等值電路圖求得。圖1619為定子繞組開(kāi)路和短路條件下滅磁時(shí)間常數(shù)試驗(yàn)時(shí)從轉(zhuǎn)子繞組看進(jìn)去的電抗等值回路。 根據(jù)圖1619可得以下關(guān)系式 XE0Xad十XE XEKX2十XXad(X十Xad)根據(jù)發(fā)電機(jī)理論，發(fā)電機(jī)的縱軸同步電抗為XdX十Xad，而發(fā)電機(jī)的暫態(tài)電抗為XdX十XEXad(XE十Xad)

44、，于是可得到XEK=XE0由此可得 Tk= T0 (1634) 從式(1634)得到，定子繞組開(kāi)路時(shí)的滅磁時(shí)間常數(shù)比定子繞組短路時(shí)的滅磁時(shí)間常數(shù)要長(zhǎng)。 在滅磁后，定子電壓和定子電流也將按轉(zhuǎn)子電流一樣的規(guī)律衰減。 在定子繞組開(kāi)路的滅磁時(shí)間常數(shù)試驗(yàn)時(shí) U(t)(U0Ur)+Ur (1635)式中 U0滅磁試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)的定子電壓，V； Ur滅磁試驗(yàn)結(jié)束后的定子殘壓，V。 當(dāng)tT0。時(shí) U(t=T0)(U0Ur)e-1十Ur 由于定子殘壓Ur一般很小，可以忽略不計(jì)，所以 U(tT0)U0e-10.368U 因此，定子繞組開(kāi)路滅磁時(shí)間常數(shù)T0就等于發(fā)電機(jī)開(kāi)路滅磁時(shí)，其定子電壓從其起始值U0降到0.368U

45、0時(shí)所需的時(shí)間。 定子繞組短路滅磁時(shí)間常數(shù)試驗(yàn)時(shí)I(t)=(I0-Ir)+Ir (1636)式中 I0滅磁試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)的定子電流，A； Ir滅磁試驗(yàn)結(jié)束時(shí)的定子電流，A。 當(dāng)tTk時(shí) I(t=Tk)(I0Ir)e-1十Ir 忽略定子繞組殘流時(shí)可得 I(tTK)I0e-10.368I0 因此，定子繞組短路滅磁時(shí)間常數(shù)Tk就等于發(fā)電機(jī)短路滅磁時(shí)，其定子電流從起始值衰減到0.368倍所需的時(shí)間。 如果發(fā)電機(jī)有阻尼繞組，將使磁場(chǎng)的衰減變慢，滅磁時(shí)間常數(shù)相應(yīng)變大，具體的理論和數(shù)學(xué)分析比較復(fù)雜，這里不再贅述。但從試驗(yàn)來(lái)求取滅磁時(shí)間常數(shù)的方法是一樣的。 轉(zhuǎn)子繞組上電壓的衰減也具有同樣的規(guī)律，即 UE(t)=I

46、E0RM (1637) 由此可見(jiàn)，轉(zhuǎn)子繞子上電壓的最大值出現(xiàn)在滅磁開(kāi)始瞬間，即為 UEMIE0RE=UE0UE0=IE0RE式中 RE轉(zhuǎn)子繞組直流電阻。 此電壓與滅磁電阻成正比，并等于滅磁前轉(zhuǎn)子電壓的只RMRE倍。滅磁電阻越大，轉(zhuǎn)子繞組上的過(guò)電壓越高，但過(guò)電壓的衰減也越快。實(shí)際上的過(guò)電壓比理論計(jì)算值小，因?yàn)樽詣?dòng)滅磁開(kāi)關(guān)觸頭之間產(chǎn)生的電弧限制了過(guò)電壓的升高。經(jīng)驗(yàn)證明，滅磁電阻的大小應(yīng)為熱狀態(tài)轉(zhuǎn)子繞組電阻的45倍。在現(xiàn)場(chǎng)可采用雙臂電橋來(lái)測(cè)量其直流電阻。 三、滅磁時(shí)間常數(shù)測(cè)量 測(cè)量滅磁時(shí)間常數(shù)一般與發(fā)電機(jī)空載、短路特性試驗(yàn)一起進(jìn)行，可采用光線示波器或其他數(shù)字式錄波裝置進(jìn)行測(cè)量。 1.定子繞組開(kāi)路滅磁

47、時(shí)間常數(shù)測(cè)量 (1)在發(fā)電機(jī)空載特性試驗(yàn)時(shí)，如圖161所示，將定子電壓、勵(lì)磁電流和勵(lì)磁電壓等信號(hào)接入光線示波器。 (2)發(fā)電機(jī)空載試驗(yàn)結(jié)束，將定子電壓保持在額定值，并記錄定子電壓，勵(lì)磁電流和勵(lì)磁電流穩(wěn)態(tài)值作為基準(zhǔn)。 (3)先磨動(dòng)光線示波器，隨后跳開(kāi)滅磁開(kāi)關(guān)，錄取發(fā)電機(jī)定子電壓、勵(lì)磁電壓和勵(lì)磁電流的衰減波形。 (4)測(cè)量結(jié)束，可從示波圖上量得定子繞組滅磁時(shí)間常數(shù)。具體就是確定定子電壓從UN衰減到0.368UN所需的時(shí)間。 2.定子繞組短路滅磁常數(shù)測(cè)量 (1)在發(fā)電機(jī)短路試驗(yàn)時(shí)，如圖162所示，將定子電流、勵(lì)磁電流和勵(lì)磁電壓等信號(hào)接人光線示波器。 (2)發(fā)電機(jī)短路試驗(yàn)結(jié)束后，將定子電流保持在額定值

48、，并記錄定子電流、勵(lì)磁電流和勵(lì)磁電壓穩(wěn)態(tài)值作為基準(zhǔn)。 (3)先啟動(dòng)光線示波器，隨后跳開(kāi)滅磁開(kāi)關(guān)，錄取發(fā)電機(jī)定子電流、勵(lì)磁電流和勵(lì)磁電壓的衰減波形。 (4)測(cè)量結(jié)束可從示波圖上量得定子繞組短路滅磁時(shí)間常數(shù)。具體就是確定定子電流從IN衰減到0.368IN所需的時(shí)間。 3.試驗(yàn)記錄的整理 在錄取電壓(電流)衰減波形后，可以用作圖法來(lái)求取時(shí)間常數(shù)。按定子電壓(或電流)的額定值作為基準(zhǔn)，量取各時(shí)間間隔的定子電壓(電流)值，將這些點(diǎn)畫(huà)在坐標(biāo)紙上，可得到一衰減曲線，如圖1620。在縱坐標(biāo)上取0.368UN(或0.368IN)得到C點(diǎn)，過(guò)C點(diǎn)作平行于橫坐標(biāo)的直線，與所畫(huà)曲線相交于A點(diǎn)，再經(jīng)A點(diǎn)作垂線，與橫坐標(biāo)

49、相交于B點(diǎn)，則OB所代表的時(shí)間就是所求的滅磁時(shí)間常數(shù)T0(或TK0)。第八節(jié) 發(fā)電機(jī)直流電阻測(cè)量 定子繞組的直流電阻包括繞組銅導(dǎo)線電阻和焊接頭電阻。直流電阻的大小與發(fā)電機(jī)型式和容量有關(guān)，同一臺(tái)發(fā)電機(jī)直流電阻的變化一般是焊接頭電阻變化和股線斷股的反映。 轉(zhuǎn)子繞組的直流電阻變化一般是匝間短路、接頭開(kāi)焊或接觸不良引起的。 一、定子繞組直流電阻測(cè)量 由于定子繞組的直流電阻值是以毫歐計(jì)，因此若要從測(cè)量結(jié)果中判斷12的電阻變化，就必須使用準(zhǔn)確度不低于0.5級(jí)的表計(jì)和正確的測(cè)量方法。 當(dāng)發(fā)電機(jī)各相的首尾端分別引出時(shí)，應(yīng)分相測(cè)量其直流電阻，如繞組為雙星形接線者，應(yīng)分別測(cè)量每個(gè)分支的直流電阻。 (一)測(cè)量方法

50、1.電流電壓表法 電流電壓表法測(cè)定子繞組直流電阻原理接線如圖1621所示。測(cè)量電流不得超過(guò)定于額定電流的20。測(cè)量用表計(jì)應(yīng)不低于0.5級(jí)。 由于電壓表的內(nèi)阻比定子繞組電阻大得多，因此電壓表的分流可忽略不計(jì)，所以 Rx= (1638)式中 Rx被測(cè)繞組的電阻，； U直流試驗(yàn)電壓，V； I流過(guò)被測(cè)繞組的電流，A。 2.直流電橋法 用雙臂電橋(如QJ19、QJ44型電橋)，按使用說(shuō)明書(shū)接線及操作。 無(wú)論用哪種方法測(cè)量電阻，都需準(zhǔn)確測(cè)量當(dāng)時(shí)繞組的溫度，溫度有1的誤差將會(huì)帶來(lái)直流電阻約0.4的誤差，容易造成誤判斷。測(cè)直流電阻時(shí)，發(fā)電機(jī)應(yīng)處于冷狀態(tài)，即繞組表面溫度與周?chē)諝鉁囟戎畈粦?yīng)超過(guò)土3。 (二)測(cè)

51、量結(jié)果分析 (1)各相(或各分支)的直流電阻值，在校正了由于引線長(zhǎng)度不同而引起的誤差后，相互間的最大差值與最小值之比不得大于1.5，即= 100% (1639)式中 Rmax最大(相或分支)直流電阻，； Rmin最小(相或分支)直流電阻，。 (2)各相(或分支)直流電阻經(jīng)溫度換算后，與出廠值或交接試驗(yàn)值比較，同一相(或分支)的相對(duì)變化也不應(yīng)大于1.5。 (3)對(duì)所測(cè)直流電阻不合格的繞組應(yīng)與歷次試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，分析電阻值的變化情況，作出正確判斷。 二、轉(zhuǎn)子繞組直流電阻測(cè)量 發(fā)電機(jī)大修時(shí)，應(yīng)在冷狀態(tài)下，對(duì)轉(zhuǎn)子繞組用不低于0.5級(jí)的雙臂電橋或電流、電壓表法(壓降法)測(cè)量直流電阻。所測(cè)電阻值經(jīng)過(guò)溫度

52、換算后與以前所測(cè)結(jié)果比較，其差別應(yīng)不超過(guò)土2。差別在-2以下時(shí)則認(rèn)為有匝間短路；差別在+2以上則可能有接頭開(kāi)焊或接觸不良。第九節(jié) 定子鐵芯損耗試驗(yàn) 一、概述 發(fā)電機(jī)定子鐵芯損耗試驗(yàn)，是檢查定子鐵芯絕緣情況的有效方法。在發(fā)電機(jī)定子繞組發(fā)生故障、定子鐵芯受到損壞或運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)定子有局部高溫以及在大修檢查中懷疑鐵芯絕緣有短路等必要情況時(shí)，應(yīng)進(jìn)行此項(xiàng)試驗(yàn)，以防止發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中，定子鐵芯因局部渦流過(guò)大而引起鐵芯局部過(guò)熱，造成燒傷定子繞組絕緣或燒損鐵芯事故。 根據(jù)DLT 5961996電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程的規(guī)定，定子鐵芯試驗(yàn)時(shí)，采用50Hz工頻電源，在磁密為1T下持續(xù)試驗(yàn)時(shí)間為90min，在磁密為1.4T

53、下持續(xù)時(shí)間為45min。 二、試驗(yàn)方法 (一)試驗(yàn)接線圖 按圖1622接線，所用儀表精度不低于0.5級(jí)。另外應(yīng)準(zhǔn)備一臺(tái)紅外熱像儀用來(lái)測(cè)量溫度。 (二)定子鐵芯軛部截面積計(jì)算 Slh (1640)其中 lK(l1-nl2);h= - h1式中 S定子鐵芯扼部截面積，cm2； l定子軸向凈長(zhǎng)，cm； l1定子鐵芯總長(zhǎng)，cm； l2定子鐵芯通風(fēng)溝寬度，cm； n通風(fēng)溝數(shù)； K鐵芯填充系數(shù)，取0.93； h定子鐵芯齒背高度，cm； D1定子鐵芯有效外徑，cm； D2定子鐵芯有效內(nèi)徑，cm； h1定子鐵芯齒高，cm。 (三)勵(lì)磁線圈匝數(shù)和勵(lì)磁電流估算 勵(lì)磁線圈匝數(shù)可按下式計(jì)算W = = (1641)式中

54、 B鐵芯扼部磁通密度，T； U勵(lì)磁線圈電壓，V。 勵(lì)磁電流按下式估算 I= (1642) DavD1-h式中 Dav定子鐵芯軛部中間對(duì)應(yīng)的鐵芯直徑，cm； H0磁場(chǎng)強(qiáng)度，Acm。 勵(lì)磁線圈導(dǎo)線截面按每平方毫米(銅芯)不大于3A的電流密度選擇。 (四)接線 將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子抽出，定子繞組用不小于50mm2截面的導(dǎo)線三相短路接地。如定子繞組有尚未消除的接地點(diǎn)時(shí)，則繞組只需短路，不可再接地，以免多點(diǎn)接地使鐵芯燒傷。 根據(jù)上面計(jì)算，先選擇額定電流為1.52倍勵(lì)磁電流的絕緣完好的導(dǎo)線(不可用金屬外皮導(dǎo)線或鎧裝電纜等)，將勵(lì)磁線圈根據(jù)圖l6-22纏繞于鐵芯圓周。再根據(jù)所選定儀表量程的電壓，按電壓與匝數(shù)的正比關(guān)

55、系選定測(cè)量線圈的匝數(shù)，并用絕緣導(dǎo)線根據(jù)圖1622所示繞于定子鐵芯上，然后按圖1622接好所有儀表。 接線完畢后，可在鐵芯齒部、扼部各放置一只溫度計(jì)，測(cè)取鐵芯的初始溫度和室溫。并用紅外熱像儀測(cè)取和進(jìn)行記憶。 (五)通電測(cè)量 接通電源進(jìn)行試驗(yàn)。當(dāng)達(dá)到所要求試驗(yàn)工況時(shí)，各儀表指示應(yīng)與估算值無(wú)太大差別。用紅外熱像儀開(kāi)始對(duì)鐵芯發(fā)熱狀況進(jìn)行檢測(cè)。在試驗(yàn)過(guò)程中，如紅外熱像儀發(fā)現(xiàn)有溫度明顯偏高點(diǎn)，或發(fā)現(xiàn)有冒煙或發(fā)紅現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)立即停止試驗(yàn)，并對(duì)這些地方進(jìn)行標(biāo)記。 達(dá)到試驗(yàn)時(shí)間后，切斷電源，結(jié)束試驗(yàn)。試驗(yàn)期間每隔10min，記錄一次儀表讀數(shù)，且將紅外熱像儀的檢測(cè)畫(huà)面記憶一次。 (六)注意事項(xiàng) (1)勵(lì)磁線圈和測(cè)量

56、線圈的導(dǎo)線必須絕緣良好，導(dǎo)線應(yīng)不觸及鐵芯，避免因?qū)Ь€絕緣不良，發(fā)生對(duì)地短路燒傷鐵芯。 (2)制訂專(zhuān)門(mén)的安全措施，防止金屬工具、雜物等落在發(fā)電機(jī)內(nèi)。 (3)試驗(yàn)時(shí)還應(yīng)仔細(xì)觀察，防止鐵芯松動(dòng)和通風(fēng)溝中有殘余金屬雜物。 (4)試驗(yàn)過(guò)程中如發(fā)現(xiàn)有局部過(guò)熱點(diǎn)，但溫差又不顯著，可適當(dāng)提高磁通密度。這樣，既能縮短試驗(yàn)時(shí)間，又能找到缺陷部位。 三、試驗(yàn)結(jié)果整理與分析 (一)單位鐵損換算 = (W/kg) (1643) mDavS7.810-324.5DavS10-3式中 PFe功率表所測(cè)得數(shù)值，即實(shí)測(cè)總鐵損，W； m鐵軛質(zhì)量，kg； B試驗(yàn)時(shí)實(shí)際磁通密度，T； BT根據(jù)試驗(yàn)要求，取1T或1.4T； U2測(cè)量線

57、圈測(cè)得的電壓，V; W2測(cè)量線圈匝數(shù)，匝。根據(jù)部頒DLT 5961996電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程的規(guī)定，磁通密度在1T下單位損耗不大于1.3倍參考值；在1.4T下自行規(guī)定。單位損耗的參考值根據(jù)硅鋼片品種的不同而不同，如表16l所示。1.4T下單位損耗參考值可由表161中1.5T下單位損耗值推算。表161 硅鋼片的單位損耗硅鋼片品種代號(hào)厚度(mm)單位損耗(Wkg)1T下1.5T下熱軋硅鋼片D210.52.56.1D220.52.25.3D230.52.15.1D320.51.84.0D320.351.43.2D410.51.63.6D420.51.353.15D430.51.22.90D420.

58、351.152.80D430.351.052.50冷軋硅鋼片無(wú)取向W210.52.35.3W220.52.04.7W320.51.63.6W330.51.43.3W320.351.253.1W330.351.052.7單取向Q30.350.71.6Q40.350.61.4Q50.350.551.2Q60.350.441.1 (二)最高齒溫差的換算 = (t1-t2) (K) (1644)式中 t1最高齒溫，； t2最低齒溫，。 根據(jù)部頒DLT5961996電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程的規(guī)定，磁通密度在1T下齒的最高溫升不大于25K，齒的最大溫差不大于15K。在1.4T下自行規(guī)定。 (三)齒最高溫升的

59、換算 = (t1-t0) (K) (1645)式中 t0鐵芯齒的初始溫度，。 (四)實(shí)測(cè)舉例 某臺(tái)機(jī)組，型號(hào)QFSS-300-2，在停機(jī)檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)定子汽側(cè)鐵芯齒表面有若干被硬物打成的大小不一的凹坑，鐵芯硅鋼片齒表面被打變形，倒向通風(fēng)溝。為此，決定做定子鐵芯損耗試驗(yàn)。 試驗(yàn)接線采用了如圖1622(b)所示的接線方式，試驗(yàn)電源采用了兩臺(tái)1250kVA變壓器。根據(jù)制造廠提供的數(shù)據(jù)，試驗(yàn)中的磁通密度按1T考慮，H0取0.5Acm。 試驗(yàn)結(jié)果如下。 磁通密度實(shí)際值：1.0209T； 最高齒溫升(換算至1T下)：25K； 最高齒溫差(換算至1T下)：25K； 試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間：90min。 可見(jiàn)測(cè)試結(jié)果超過(guò)

60、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對(duì)熱點(diǎn)進(jìn)行處理后，再次試驗(yàn)結(jié)果如下。 磁通密度實(shí)際值：1.0209T； 最高齒溫升(換算至1T下)：17K； 最高齒溫差(換算至1T下)：13K； 試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間：90min。試驗(yàn)結(jié)果表明，處理后缺陷已消除。第十節(jié) 相序檢查和定相 一、概述 在三相交流系統(tǒng)中，各相電流或電壓將依先后次序達(dá)到最大值(或零值)，各相按達(dá)到最大值的先后次序排列的順序叫相序。 按規(guī)定，用符號(hào)U、V、W來(lái)分別表示三相。如果各相按U、V、W的順序依次達(dá)到最大值，則稱(chēng)為正相序。否則，例如按U、W、V的順序依次達(dá)到最大值，則稱(chēng)為負(fù)相序。在電力系統(tǒng)中，相序是否一致關(guān)系到能否并列運(yùn)行。 定相是進(jìn)行并列或并網(wǎng)時(shí)不可缺少的試驗(yàn)