发电机温升试验方法分析程星

发电机温升试验方法分析程星

程星

（中广核工程有限公司广东深圳518124）

摘要：发电机是将其它形式的能源转换成电能的机械设备，最早产生于第二次工业革命时期，它由水轮机、汽轮机、柴油机等其它动力机械驱动，将水流、气流，燃料燃烧等原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。发电机在工农业生产、国防、科技及日常生活中有着广泛的用途。发电机的温升是衡量质量的重要标准，本文重点分析发电机的试验方法，希望可以为相关的工作人员提供一定的参考。

关键词：发电机；温升试验；方法

1发电机温升概述

温升主要为某一点的温度以及参考（或基准）温度之间的差，同时，温升反应了设备自身的发热的特点。在电机当中通常利用温升作为衡量电机发热的标志，由于电机的功率与一定温升处于相对应的。所以，只有确定了温升限度方可保证电机的额定功率具有精准度。发电机的温升主要为发电机某部件以及周围冷却介质温度之差，此部件称之为温升。发电机的温升限度时间为发电机在额定负载下长期运行达到热稳定状态时，发电机各部件温升的允许极限。如B级绝缘空气冷却的发电机绕组，其极限温度为130℃，考虑其风冷器的出口风温为40℃，则发电机绕组的最大允许温升是为85K。但在实际运行中，检温计所测出的最高温却并不一定就是整个发电机绕组绝缘的最高温度，一方面检温计可能存在误差，另一方面考虑到发电机各部位的发热不均匀和一定的可靠性，电厂实际运行中所控制的温升还要低一些，如70K。

2发电机进行温升试验的重要性

（1）对新安装的发电机完成相关温升试验，其主要目在于坚定其带负荷能力以及过载的能力，检测其是否满足相关设计制造的具体要求（2）确定发电机在容许电压变动范围内，不同的冷却介质温度时，所带有功功率以及无功功率的极限关系曲线，为发电机提供运行限额图。（3）寻求绕组平均温度、最高发热点温度和测温计温度之间的关系，确定监视发电机绕组的温度限额。（4）对有缺陷或经提高出力改进后的发电机进行温升试验，以确定合理的出力。（5）对发电机冷却系统有怀疑时，须完成温升试验，从而有效的校验其冷却效能，为检修以及改进通风系统，散热系统提供相关的依据。

3试验程序

3.1熟悉技术资料

在进行实验的前期，相关试验工作人员需全面掌握发电机的说明书以及相关技术材料。尤其是掌握发电机绕组的绝缘结构以及绝缘等级各部分所允许的温度规定值的具体运行条件以及测温元件相关埋设位置等。

3.2制定试验方案

根据所了解的具体状况，与厂家相关技术人员协调配合，共同制定试验方案，从而保证方案的科学性。同时在试验方案当中需包含试验的目的，负荷方式，测量方法，以及技术要求与措施、仪器接线与现场准备工作、人员组织分工以及试验步骤等相关内容。

3.3测量转子绕组在冷态下的直流电阻

转子绕组当中的直流电阻在温升试验过程中占据着重要的位置，其数据具有非常重要的价值。由于转子温度主要按照绕组的直流电阻换算从而计算得出，因此，电阻则量的准确与否将直接制约着整个试验的结果，因此，在进行试验的过初中，需做到特别细致，最大相对的降低因测量亦或是试验方法问题所带来的误差，保证试验的精准度。

4发电机温升试验方法

以1000kW应急柴油发电机为例，采用两种不同的方法进行了温升试验。

4.1空载短路法

采用空载短路法试验，即发电机由拖动机拖动，定子在开路及短路等状态下分别进行温升试验；被试电机作发电机运行并进行以下四次温升试验：（1）电机空转，不加励磁，测得温升为△θ0；（2）电机空载，电枢电压等于105%额定值，测得温升为△θu1；（3）电机空载，在铁心温升不超过规定值的情况下，电枢电压尽可能接近120%额定值，测得温升为△θu2；（4）电机三相对称短路，电枢电流等于额定值，测得温升为△θk。

空载短路法温升试验的具体试验数据如下：（1）定子温升①电机空转不加励磁，测得温升为△θ0=3K；②电机空载，电枢电压等于105%额定值，测得温升为△θu1=13．2K；③电机空载，在铁心温升不超过规定值的情况下，电枢电压尽可能接近120%额定值，测得温升为△θu2=19．6K；④电机三相对称短路，电枢电流等于额定值，测得温升为△θk=51．5K。定子温升=63．4K。（2）转子温升。①电机空载，电枢电压等于105%额定值，测得温升为△θu1=7．5K；②电机空载，在铁心温升不超过规定值的情况下，电枢电压尽可能接近120%额定值，测得温升为△θu2=16．7K；③电机三相对称短路，电枢电流等于额定值，测得温升为△θk=31．4K。电机机座表面温度：65℃（环境温度：22℃）

4.2直接负载法

即发电机额定运行至热稳定状态。以上两种均为GB/T1029《三相同步发电机试验方法》中推荐采用的发电机温升试验方法，试验时被测电机应根据其用途保持在额定工作方式下进行，在试验过程中冷却介质温度应符合GB755中5．3、5．4、5．5的规定，并尽量防止突变，每隔30min记录一次各点数据，在电机各部分温度渐趋稳定阶段，每15min或30min记录一次。当电机各部分温度变化在最后1h内不超过2K时认为电机发热已达稳定状态。

发电机温度稳定后停机测量的定子、转子的直流电阻，根据标准规定的温升计算公式，计算结果如下。定子温升：110K转子温升：133．9K电机机座表皮温度：90℃（环境温度：21℃）

4.3试验数据分析

（1）从试验方法上，如具备负载设备，发电机直接负载法温升试验的试验结果更加接近与发电机的实际运行，试验结果更加真实可靠；（2）导致发电机空载短路法温升试验数据失真的原因，主要由于空载短路法需进行四次温升试验，而在计算转子温升的过程中需要绘制一条温升与损耗的曲线，此曲线是由三次测得的温升值与对应温升下的损耗值（I2Ｒ）三点描点得到的一条直线，但在实际绘制过程中发现这三点很难在同一直线上；（3）根据空载短路法三相对称短路试验时电机机座表面最高温度65℃（环境温度22℃），直接负载法电机机座表面温度90℃（环境温度21℃）。由于三相短路对称短路法时定子额定状态发热，转子空载运行，因此无法体现电机机座表面的实际温度。而直接负载法属于实际工作状态，电机机座表面温度应为实际运行状态下的温度。

结束语

综上所述，由于此发电机采用空载短路法和直接负载法进行的温升试验，试验结果偏差较大，因此我们通过分析认为主要原因是由于此发电机自身温度较高，导致空载短路法时各项试验数据失真，叠加计算后数据不准确，无法真实反映电机的实际温升。因此在新产品进行温升试验的过程中，建议采取直接负载法进行，以确保得到准确的试验数据。

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