水内冷发电机直流耐压及泄露电流试验方法

水内冷发电机定子绕组的直流耐压试验和直流泄漏电流试验无外在吹水或通水两种条件下进行。要同时克服两方面的缺点，就必须解决在通水情况下，采用成套专用设备在轻便、简单、准确的前提下进行试验。根据“低压屏蔽法”原理研制开发的“ZC-541水内冷发电机直流高压发生器”基本满足了这一要求。

一、不通水时的测试

在新机安装或更换新绝缘引水管时，虽有条件在不通水情况下进行试验，但为了防止在高电压下，因绝缘引水管内存有积水发生闪络放电烧伤绝缘管内壁，应事先用干燥的压缩空气（进口压力等于运行中进水最大容许压力），从顺、反两个方向将积水吹干净。为了测得准确数值，应采用低压屏蔽法[如图1-1(a)]或高压屏蔽法[如图1-1(b)]的接线。

图1-1 水内冷发电机定子绕组绝缘测试的等值电路
(a)汇水管接地（低压屏蔽）；(b)汇水管接高压（高压屏蔽）
R₁、C₁——加压相对地和其他两相（接地）的绝缘电阻及电容；
R_Y、C₁——加压相对汇水管的电阻和电容（包括引水管及水阻）；
R_H、C_H——汇水管对地的电阻和电容

二、通水时的测试

发电机在静止状态下定子绕组冷却水保持正常循环（保持运行时的水压、水温），等水质达到要求后才开始测试。

1、低压屏蔽法

汇水管对地弱绝缘的电机，其接线如图1-2所示。

图1-2 直流试验低压屏蔽接线
V——高压二极管；R——限流电阻，1Ω/V；C₁——稳压电容，约1μF；
C₂——抑制交流分量的电容；L——一直交流分量的电感；
R_A、R_H——100kΩ和500kΩ电位器；S₁、S₂——开关；
E——1.5V干电池；PV——静电电压表；Ry——绝缘引水管电阻

图中，将汇水管经毫安表PA1接至高压试验变压器TT：高压侧绕组的尾端，微安表PA2串接TT：高压侧绕组的尾端而接地，这样便将流经水管的电流I_K和加压相对地及其他两相绝缘泄流I_X分开，和空冷或氢冷电机一样可以从泄流值判断定子绝缘的状态。

用低压屏蔽法接线时，由于微安表PA2与汇水管的对地电阻R_H相并联[见图1-1(a)]，微安表上读数I'_X实际小于I_X，故准确地得到泄流I_X的数值，需经下式换算后求得

I_X＝I'_X（1+R_A/R_H）

式中 R_A——微安表内阻

R_H——汇水管对地绝缘电阻

R_H可在通水情况下，试验接线完成后，用万用表测量得到，正、负极性各测一次取其平均值。测量时需将微安表PA2暂时断开，以免烧坏表头和测值偏小。又由于通水试验时，产生极化电势，因而在未加压前微安表里就有指示，这时可接入一大小相等方向相反的电势进行补偿，其具体方法如图1-2中的虚线方框所示，调整Rb的大小，使微安表PA2指示为零，即达到全补偿的目的。

为减小杂散电流影响，微安表PA2的接地端须直接和发电机外壳连接。

实测经验表明，试验时提高水质，不仅可以减小试验设备的容量，而且可使直流电压波形得到改善。

新机投入和大修后，往往因为水质不合格延迟试验和投产。此时可采取如图1-3的办法，将通水改为“充水”的方法。

图1-3 “充水”示意图
1、2——运行中使用的进出水阀门；
3、4——冲洗用的进出水阀门；
5——压力机；6——汇水管；7——定子绕组

先关闭1及2号运行中使用的进出水阀门，并将该两阀门与外部水管相联的法兰拆开（装用绝缘法兰的只拆去接地联线即可，保证1、2号阀门对地绝缘大于几个兆欧）。再开启3、4号阀门，用干净的绝缘管，从其他机组引来导电率较低的凝结水，通入定子绕组内，等水充满后，再用压缩空气将水冲出排水地沟。如此重复数次，直到流出的水质合格为止(3–5μS/cm)。然后适当调整4号排水阀门，保持一小股水流出，监视进、出水的压差很小（进出水压力和运行中一样）时，即可开始试验。试验表明，加压后经过一段较长时间泄漏电流并不增加，温度也未升高。

2、高压屏蔽法

高压屏蔽法，是将测量泄露电流lX的微安表接于高压侧，采用全屏蔽法，汇水管接至微安表前，流经水中的电流JK被屏蔽于微安表PA2之外，经汇水管和其他两相的引水管到地回到试验变压器TT的尾端，如图1-4所示。

图1-4 直流试验高压屏蔽发接线

采用高压屏蔽法时，汇水管和其他两相的引水管承受着高电压，所以汇水管对地绝缘必须和定子绕组具有同等的绝缘水平。

三、直流试验中一些具体问题的分析

1．不通水与通水情况下试验的比较

(1)不通水时试验。所需试验设备简单，容量较小，但必须彻底吹水，不然会带来测试误差，并有可能使绝缘引水管放电烧伤。

(2)通水时试验。所需设备容量较大，回路中时间常数显著下降，不能满足直流脉动系数小于5%的要求，使微安表波动，甚至烧坏表头。这时，可在微安表回路串入一个电感，并接一个电容，如图1-2中的L及C₂。好在高压回路中接入适当的稳压电容或采用高压全波整流，如图1-5所示。不过这样，需要有中间抽头的高压试验变压器。

图1-5 高压全波整流带滤波装置
L——滤波电感；C——滤波电容

现场试验时，可选用两个规格相同的高压电压互感器代替。

如在通水情况下，因水质不好试验设备不能满足要求，可以采用“充水”法进行试验。这样不仅可以减小试验设备容量，还可以改善直流电压的波形。

2．高、低压屏蔽法的比较

(1)低压屏蔽法。使用此方法，即使汇水管为弱绝缘，也可将绝缘泄漏电流I_X和经过水的电流I_K区分开来。在通水时试验，既安全又可达到泄漏电流测试准确的要求，所需设备简单便于广泛采用。其缺点是汇水管对地绝缘要单独进行一次试验，还有从高压来的杂散电流不便屏蔽。

(2)高压屏蔽法。此方法只适于汇水管全绝缘的电机。微安表接在高压侧对杂散电流易于屏蔽，较低压屏蔽法所测泄漏电流要准确一些，同时对汇水管也进行了耐压。其缺点是：试验设备容量较大，稳压较难，须采用较完善的滤波装置。试验时，非加压的两相引水管承受电压高，故绝缘引水管多耐压了两次，汇水管对地绝缘耐压了三次。