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高压交流发电机的介电强度耐压试验规范 |
摘要：高压交流发电机的介电强度耐压试验是评估其绝缘性能的关键测试，需遵循严格的规范以确保安全性和可靠性。根据《大型高压交流电机定子绝缘耐电压试验规范》JB 6204—1992规定：本标准规定了大型高压发电机定子线圈及绕组绝缘对地耐电压试验电压限值。本标准适用于同步发电机、同步调相机和交流电动机定子线圈及绕组绝缘对地交、直流耐电压试验。本标准不适用于无溶剂整体浸渍型和防爆安全型大型交流发电机。
一、试验的技术要求
1、 试验电压的确定
（1）基本公式与标准
根据《GB/T 755-2008》和《JB/T 9646-1999》，高压电机的试验电压通常为额定电压的 1.5倍（维持1分钟）或 2倍（维持5分钟），具体取决于绝缘等级和应用场景。对于定子绕组，试验电压需按公式计算，例如：成品线圈阶段为 2.75UN + 4.5 kV（UN为额定电压），下线完成后为 2.25UN + 2.0 kV。
（2）特殊情况调整
若设备额定电压与实际使用电压不同，需根据用途调整：
加强绝缘时按设备额定电压计算；通用性要求按实际工作电压计算。高海拔地区设备需根据安装地点的实际电压调整试验标准。
2、 试验时间与升压要求
（1）持续时间
常规试验：全值电压维持 1分钟；批量生产的小功率电机（≤5 kW）可采用 5秒（正常电压）或 1秒（电压提高至120%）的简化方法。
（2）升压流程
初始电压不超过全值的50%，以每步≤5%的幅度均匀升至全值，升压时间 ≥10秒。试验结束后需缓慢降压至半值以下再断电，避免残余电荷放电风险。
3、 试验环境与预处理
（1）环境条件
温度≥5℃，湿度≤80%，避免潮湿或极端温度影响结果。油浸式设备需静置足够时间（如24小时以上）以排除气泡。
（2）预处理步骤
测试前需进行绝缘电阻、吸收比、泄漏电流等非破坏性试验，确认绝缘状态正常。清洁电极和油杯（对含油设备），校准电极间距为2.5±0.1 mm，并避免气泡干扰。
4、 试验安全与操作规范
（1）安全措施
设置警戒区域，非试验人员禁止进入；试验人员需保持1米以上安全距离。设备外壳及非测试绕组必须可靠接地，升压过程需平稳，禁止突然断电。
（2）重复试验要求
因试验可能损伤绝缘，重复测试需将电压降至首次的 80%，且需重新烘干处理并检测绝缘电阻。
5、 结果判定与记录
（1）合格标准
试验过程中无击穿、闪络或异常放电现象，仪器显示“PASS”。若个别项目不达标，需结合其他试验数据综合判断是否允许投运。
（2）记录与报告
详细记录升压过程、环境参数及设备编号，试验报告需经三级审核（拟稿、审核、批准）。
6、 特殊场景处理
（1）修理后设备：全部重绕绕组按新设备标准测试；部分重绕或大修后设备电压降至75%或1.5倍额定电压（最低500V）。
（2）进口设备：按合同标准执行，但不得低于国内规范。
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图1 高压同步交流发电机三维正面图 |
图2 高压同步交流发电机三维等测图 |
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图3 发电机结构径向参数三维图 |
图4 发电机结构轴向参数三维图 |
二、介电强度试验步骤
介电强度试验常被称为“绕组对机壳及相互间绝缘的耐压试验（简称耐压试验）”。因所加电压有交流和直流之分，所以又分成耐交流电压试验和耐直流电压试验两种两者不能相互代替。对于中小型柴油发电机，如不加以注明，应理解为只要求进行耐交流电压试验。
高压发电机耐交流电压试验设备的工作原理：低压交流（我国为50Hz，380V或220V）通过控制开关S1输给调压器T1一次侧，调节调压器T1，按需要输出不同值的电压送到升压变压器T2；升压变压器T2将电压升到需要数值后加到被试品上；电压表PV指示出试验电压；电流表PA指示出高压泄漏电流；电阻R1的作用是在被试品出现短路时，使变压器输出电流受到限制，从而避免变压器受到较大短路电流的损伤，所以也称为“限流保护电阻"，其阻值按每伏试验电压0.2～1Ω设置，一般采用水电阻；球隙保护装置Q用于防止对被试品加过高的电压，一般在试验前进行调整，使之在电压达到l.1一1.15倍试验电压时放电；R2是球隙保护电阻，一般按每伏试验电压1Ω选配。上述方法通常采用耐压试验仪进行测试，测试接线图如下：
2、工频交流耐电压试验的一般要求
（1）试验电压频率应为50Hz，波形尽可能接近正弦波。试验时施加的电压应从不超过试验电压全值的一半开始，然后，以不超过全值的5%均匀地或分段地增加至全值，试验电压自半值增加至全值的时间应不少于10s。在全值电压下，其试验时间应持续1min，然后迅速降到全值的50%以下，再断开电源。
（2）线圈耐电压试验时，对未防晕的线圈，其值线部位应包以锡箔或铝箔(或放入模拟铁芯)。包扎长度对于发电机额定电压在3kV及以下的线圈为铁芯长加10mm，对3kV以上的线圈为铁芯长加20mm。对防晕的线圈，其耐电压试验应在防晕处理后进行，试验时，允许利用低阻层作接地电极，但需多点接地。
（3）耐电压试验时，电压应施加于绕组与机壳之间，此时不参与试验的绕组、测温元件及铁芯等均应与机壳连接并接地。
（4）发电机如需要进行超速、偶然过电流、短时过转矩及短路机械强度试验时，出厂耐电压试验应在这些试验后进行；如需要进行温升试验，则耐压试验应在温升试验后立即进行。
（5）发电机在装配后进行工频交流耐电压试验前，应用相应的兆欧表测量绕组的绝缘电阻。冷态下测得的绝缘电阻值按发电机的额定电压计算应不低于1MΩ／kV。
3、工频交流耐电压试验电压(有效值)
耐电压试验采用符号及单位规定如下：
P为发电机的额定功率，发电机：MVA；电动机：MW；调相机：Mvar；U为发电机绕组的额定电压：kV。
表1 圈式线圈及其组成的不分瓣定子试验电压（KV）
|
序号
|
试验阶段
|
试验形式
|
试验电压
|
||
|
P＜10
|
P≥10
|
||||
|
U≥2
|
2≤U≤6
|
6＜U≤24
|
|||
|
1
|
成品线圈
|
—
|
2.75U＋4.5
|
2.75U＋4.5
|
2.75U＋6.5
|
|
2
|
下线打槽楔后
|
—
|
2.5U＋2.5
|
2.5U＋2.5
|
2.5U＋4.5
|
|
3
|
并头、连接绝缘后，定子完成
|
分相1)
|
2.25U＋2.0
|
2.25U＋2.0
|
2.25U＋4.0
|
|
4
|
发电机装配后
|
分相1)
|
2.0U＋1.0
|
2.5U
|
2.0U＋3.0
|
注：对三个出线端绕组中性点不易分开的发电机，允许不分相试验。
表2 圈式线圈及其组成的分瓣定子试验电压（KV）
|
地点
|
序
号
|
试验阶段
|
试验
形式
|
试验电压
|
||
|
P＜10
|
P≥10
|
|||||
|
U≥2
|
2≤U≤6
|
6＜U≤24
|
||||
|
制造厂
|
1
|
成品线圈
|
—
|
2.75U＋4.5
|
2.75U＋4.5
|
2.75U＋6.5
|
|
2
|
下线打槽楔后
|
—
|
2.5U＋2.5
|
2.5U＋2.5
|
2.5U＋4.5
|
|
|
3
|
并头、连接绝缘后
|
分相
|
2.25U＋2.0
|
2.25U＋2.0
|
2.25U＋4.0
|
|
|
安装
工地
|
4
|
合缝线圈下线前
|
—
|
2.75U＋1.0
|
2.75U＋1.0
|
2.75U＋2.5
|
|
5
|
合缝线圈下线打槽楔后
|
—
|
2.5U
|
2.5U＋0.5
|
2.5U＋2.5
|
|
|
6
|
连接合缝线圈，并头绝缘后，定子完成
|
分相
|
2.0U＋1.0
|
2.5U
|
2.0U＋3.0
|
|
|
7
|
发电机装配后
|
分相
|
0.80(2.0U＋1.0)
|
0.80×2.5U
|
0.80(2.0U＋3.0)
|
|
表3 条式线圈及其组成的不分瓣定子试验电压（KV）
|
序号
|
试验阶段
|
试验
形式
|
试验电压
|
||
|
P＜10
|
P≥10
|
||||
|
U≥2
|
2≤U≤6
|
6＜U≤24
|
|||
|
1
|
成品线圈
|
—
|
2.75U＋4.5
|
2.75U＋4.5
|
2.75U＋6.5
|
|
2
|
下层线圈下线后
|
—
|
2.5U＋2.5
|
2.5U＋2.5
|
2.5U＋4.5
|
|
3
|
上层线圈下线后打完槽楔与下层线圈同试
|
—
|
2.5U＋1.5
|
2.5U＋1.5
|
2.5U＋4.0
|
|
4
|
焊好并头，装好连接，引线包好绝缘，定子完成
|
分相
|
2.25U＋2.0
|
2.25U＋2.0
|
2.25U＋4.0
|
|
5
|
发电机装配后
|
分相
|
2.0U＋1.0
|
2.5U
|
2.0U＋3.0
|
表4 条式线圈及其组成的分瓣定子试验电压（KV）
|
地点
|
序号
|
试验阶段
|
试验形式
|
试验电压
|
|
|
P≥10
|
|||||
|
2≤U≤6
|
6＜U≤24
|
||||
|
制造厂
|
1
|
成品线圈
|
—
|
2.75U＋4.5
|
2.75U＋6.5
|
|
2
|
下层线圈下线后
|
—
|
2.5U＋2.5
|
2.5U＋4.5
|
|
|
3
|
上层线圈下线后打完槽楔与下层线圈同试
|
—
|
2.5U＋2.0
|
2.5U＋4.0
|
|
|
4
|
焊好并头，装好连线引线包好绝缘
|
分相
|
2.25U＋2.0
|
2.25U＋4.0
|
|
|
安装
工地
|
5
|
合缝线圈下线前
|
—
|
2.75U＋1.0
|
2.75U＋2.5
|
|
6
|
合缝处下层线圈下线后
|
—
|
2.5U＋1.0
|
2.5U＋2.0
|
|
|
7
|
合缝处上层线圈下线后打完槽楔与下层线圈同试
|
—
|
2.5U＋0.5
|
2.5U＋1.0
|
|
|
8
|
焊对并头，装好连线引线包好绝缘，定子完成
|
分相
|
2.5U
|
2.0U＋3.0
|
|
|
9
|
发电机装配后
|
分相
|
0.80×2.5U
|
0.80(2.0U＋3.0)
|
|
表5 整台圈式线圈在安装工地下线时试验电压（KV）
|
地点
|
序
号
|
试验阶段
|
试验
形式
|
试验电压
|
||
|
P＜10
|
P≥10
|
|||||
|
U≥2
|
2≤U≤6
|
6＜U≤24
|
||||
|
制造厂
|
1
|
成品线圈
|
—
|
2.75U＋4.5
|
2.75U＋4.5
|
2.75U＋6.5
|
|
安装
工地
|
2
|
线圈下线前
|
—
|
2.75U＋1.0
|
2.75U＋1.0
|
2.75U＋2.5
|
|
3
|
下线打槽楔后
|
—
|
2.5U
|
2.5U＋0.5
|
2.5U＋2.5
|
|
|
4
|
并头、连接绝缘后，定子完成
|
分相
|
2.0U＋1.0
|
2.5U
|
2.0U＋3.0
|
|
|
5
|
发电机装配后
|
分相
|
0.80(2.0U＋1.0)
|
0.80×2.5U
|
0.80(2.0U＋3.0)
|
|
表6 整台条式线圈在安装工地下线时试验电压（KV）
|
地点
|
序
号
|
试验阶段
|
试验
形式
|
试验电压
|
||
|
P＜10
|
P≥10
|
|||||
|
U≥2
|
2≤U≤6
|
6＜U≤24
|
||||
|
制造厂
|
1
|
成品线圈
|
—
|
2.75U＋4.5
|
2.75U＋4.5
|
2.75U＋6.5
|
|
安装
工地
|
2
|
线圈下线前
|
—
|
2.75U＋1.0
|
2.75U＋1.0
|
2.75U＋2.5
|
|
3
|
下层线圈下线后
|
—
|
2.5U＋0.5
|
2.5U＋1.0
|
2.5U＋2.0
|
|
|
4
|
上层线圈下线后，打完槽楔与下层线圈同试
|
—
|
2.5U
|
2.5U＋0.5
|
2.5U＋1.0
|
|
|
5
|
焊好并头，装好接线，引线包好绝缘，定子完成
|
分相
|
2.0U＋1.0
|
2.5U
|
2.0U＋3.0
|
|
|
6
|
发电机装配后
|
分相
|
0.80(2.0U＋1.0)
|
0.80×2.5U
|
0.80(2.0U＋3.0)
|
|
注：完全重绕的绕组，应与新发电机一样用全值试验电压作试验。部分重绕的绕组，除成品线圈和线圈下线前阶段的试验电压按全值试验电压外，其他试验阶段的试验电压应为各阶段试验电压的75%。试验前应对未重绕的部分进行清洁和干燥。同一台发电机不应重复进行耐电压试验，但如用户对在制造厂已经进行装配并试验的发电机提出要求，允许再进行一次试验。其试验电压应为发电机装配后试验电压的80%。
4、直流耐电压试验并测量泄漏电流
（1）额定功率为10MW(或MVA、Mvar)及以上且额定电压6kV以上的同步调相机和发电机，在制造厂内应进行3.5U，在安装工地应进行3.0U的1min直流耐电压试验。
注：一般在冷状态下进行。
（2）直流耐电压试验电压按每级0.5倍额定电压分阶段升高，每一阶段要停留1min，以记录泄漏电流值及其变化。出现下述情况之一时，应尽可能找出原因， 但不作不合格处理。
泄漏电流随时间增大；在2.5U的试验电压下，最大泄漏电流在20μA及以上，各相泄漏电流的差别大于最小值的50%。
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耐压试验仪接线测试图 |
直流耐压试验接线图 |
总结：
高压交流发电机的介电强度试验需严格遵循电压计算、升压流程、环境控制及安全规范，核心标准包括GB/T 755、JB/T 9646及DL/T 474系列。试验中需特别注意绝缘损伤的积累效应，避免不必要的重复测试。实际应用中应根据设备类型、用途及环境灵活调整参数，确保试验的科学性和安全性。
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