HDZV 型系列水内冷发电机专用泄漏电流测试仪试验流程

HDZV 型系列水内冷发电机专用泄漏电流测试仪设计制造是专为水内冷发电机进行泄漏电流和直流耐压试验使用，设计制造的指导思想是以下几点：

1 、 由于大型水冷发电机绕组传导电流很大，在试验电压下要 20 - 150 mA 左右不等。如果没有足够容量的直流高压发生器，无法升压。

2 、 目前国内的直流高压试验器输出电流一般都在 10mA 以内，输出电流 200 mA 的高压发生器属于空白。

3 、 直流试验对一般高压电气设备而言，能发现其绝缘的贯穿性缺陷，而对电机来说，它能独特发现它的局部绝缘缺陷（定子线卷端部绝缘）这是其它试验无法替代的。 4 、 为能对水内冷发电机组的准确测量泄漏电流，HDZV 系列水内冷发电机专用泄漏电流测试仪特别设计了各种干扰电流的补偿回路试验时可完全排除杂散电流和汇水管的极化电势干扰的影响，真正测到试品的电流。

      HDZV 型系列水内冷发电机专用泄漏电流测试仪采用中频倍压电路。率先应用新的 PW M 脉宽调制技术和大功率 IGBT 器件。并根据电磁兼容性理论，采用特殊屏蔽、隔离和接地等措施。使水内冷发电机专用泄漏电流测试仪实现了高品质、便携式并能承受额定电压放电而不损坏。

二、工作原理框图：

四、使用说明

图 3 HDZV 大功率机箱后板示意图

1 、 中频及测量电缆快速联接插座：用于机箱与倍压部分的联接。联接时只需 将电缆插头上的红点对准插座上的红点顺时针方向转动到位即可。拆卸时只需逆时针转动电缆插头即可。 

2 、 电源输入插头：将随机配置的电源线与电源输入插头相联。 

3 、 电源熔丝。 

4 、 接地端子：此接地端子与倍压笥接地端子及试品接地联接为一点后再与接地网相连。 

5 、 泄露测量开关：外接电流表时按 “ I” ; 不接电流表时按 “ O ” 。 

6 、 电源开关：将此开关朝右边按下，电源接通，绿灯亮。反之为关断。 

7 、 绿色灯按钮：绿灯亮表示电源已接通及高压断开。在红灯亮状态下按下绿色按钮，红灯灭绿灯亮，高压回路切断 . 

8 、红色带灯按钮：高压接通按钮、高压指示灯。在绿灯亮的状态下，按下红按钮后，红灯亮绿灯灭。表示高压回路接通。此时可升压。此按钮须在电压调节电位器回零状态下才有效。如按下红色按钮红灯亮绿灯仍亮，但松开按钮红灯灭绿灯亮，表示机内保护 

电路已工作，此时必须关机检查过压整定拨盘开关是否小于满量程的 5% 及有无其它故障后，再开机。 

9 、 10 、电压调节电位器：该电位器用粗调、细调两只多卷电位器顺时针旋转为升压，反之为降压。此电位器具备控制电子零位保护功能，因此升压前必须先回零。 

11、 160 × 160 点阵显示屏。

12、 “ 选择 ” 键。

在绿灯状态，点击 “ 选择 ” 键，可以分别选择修改 “ 过压整定 ” 项、 “ 计时 ” 项数字位的数值

点击 “ 选择 ” 键后，即有光标显示在 “ 过压整定 ” 项高位数字上。连续点击“ 选择 ” 键，光标由高位数字向低位数字移动，并由 “ 过压整定 ” 项移位到 “ 计时 ” 项高位数字位 

13、 “ 设置 ” 键在绿灯按钮亮状态。点击 “ 设置 ” 键，即可修改 “ 选择 ” 键光标选中的数字位数值。 

14、 “ 确认 /启动 ” 键 （  1 ）修改数值后，点击 “ 确认 /启动 ” 键，确认被修改数值。（  2 ）无光标显示状态。点击 “ 确认 /启动 ” 键，启动计时器计时。

 15、泄漏电流测量插孔，（外接微安表）当需要对显示泄漏电流进行比较时用。

 （二）倍压筒（图 4）

图 4     倍压外形图

1、高压引出接线柱/绕组                           4、5、与控制相联接电缆插座

2、防晕端盖                                          6、接地端子/机座

3、倍压筒体                                          7、汇水管

8、外箱                                                9、轮子

 五、试验接线图

图  5   原理接线图（测量水冷发电机定子 A 相图）

图 6 实际接线图

六、操作方法

（一）“泄漏电流测试仪”的操作

（1）机箱、倍压筒、被试品接线按要求连接。

（2）接通电源。开启电源开关，绿灯按钮亮，稍等数秒钟，显示屏显示“泄漏电流测试仪”测量界面，按照《面板说明 12、13、14 按键操作功能介绍》选择、设置，确认“过压整定”值及“计时”值。

（3）点击红灯按钮，红灯按钮亮，绿灯按钮熄灭，准备升压。

（4）顺时针方向旋转粗细调电位器进行升压。

（5）升压至试验电压。需要计时控制的，点击“确认/启动”键，即可启动计时器计时。

（6）在升压操作中，需要切断高压，可直接点击绿灯按钮或关闭电源开关均可快速终止升压。

试验应注意下列问题：

1、对水管的要求应无机械杂质的凝结水或经其它处理的软化水，电导率为 2 μ s/cm ，pH=7-8 ，硬度小于 2μ g 当量 /kg ，允许有微量 NH 3 。

 2、水质符合要求后，水内冷发电机引水管水电阻 Rr 值一般应大于 150kΩ 左右，如果达不到时应对水进一步处理。

 八、直流泄露及直流耐压试验

 1、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８）或高压屏蔽法（图 1０）的接线。

2、通水时的测试 

发电机在静止状态下定子绕组冷却保持正常循环（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８所示。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 12-a］，微安表上读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

式中 R_A ——微安表内阻；R_H ——汇水管对地绝缘电阻。

图 12    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) R 、 C ——加压相对地和其他两相(接地)的绝缘电阻及电容；R_Y 、 C_Y ——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  ——汇水管对地电阻和电容

图 8  直流试验低压屏蔽法接线

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——抑制交流的电感； R^a 、 R^b ——100kΩ和 500kΩ电位器;S1、S2——开关；E——1.5V 干电池；PV——静电电压表； R^y ——绝

引水管电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８中的虚线方框所示，调整 R_b的 大小，使微安表ＰＡ２指示为零，即达到全补偿目的。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。

图 9     “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——压力计；6 汇水管；7——定子绕组

实测经验证明，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 9 的办法，将通水改为“充水”的方法。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，是将测量泄漏电流 I _X 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 I _K 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 1０所示。采用高压屏蔽法时，汇水管和其他两相的引水管承受着高压电，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。从等值电路图 12 可以看出，一般 R_H 和 R_Y 小两三倍，故高压屏蔽法所需的试验设备容量较大，对稳压的要求较高。

图 10   直流试验高压屏蔽法接线 

 图 11 高压全波整流带滤波装置

L——滤波电感；Ｃ——滤波电容

 3、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％ 

HDZV 水内冷发电机专用泄漏电流测试仪要求，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８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 11 所示。不过这样，需要 

有中间抽头的高压试验变压器。现场试验时，可先用两个规格相同的高压电压互感器代替。如在通水情况下，因水质不好实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。

 （3）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。

 4、测试实例

 （1）通水试验时水质要良好

 一台ＱＦＳ－１２５－２型发电机，容量为１２５ＭＷ，电压为１３．８ｋＶ，采用ＩＩ形滤波， 

电容器用两个１．８μＦ，电感用３ｋＶ电压互感器的高压绕组代替．用低压屏蔽法试验，１５ｋＶ下不通水时测得脉动系数接近于零，通水时（导电率为１３μＳ／ｃｍ）１５ｋＶ下测得动脉系数为８．７％，这时微安表摆动，读数的重复性也很差．可见在不通水或通以导电率较小的水时，微安表较稳定，二者的试验结果接近，并能反映吸收现象，所以水质好坏是个关键．

 （2）不通水试验时需吹干积水

水未吹干、泄漏电流变化频繁、分散，用图 13 所示的普通方法无法测准泄漏电流值，同时因绝缘引水管内壁附有水分，很容易在直流高压下因闪络而烧坏，故必须吹干。

 HDZV 水内冷发电机专用泄漏电流测试仪                            

图 13    直流泄漏及直流耐压试验接线

a  微安表处于高压侧；b 微安表处于低压侧；S1——短路开关；S２——示波器开关；Ｆ１——５０－２５０ｖ放电管；ＰＶ１——０．５级电压表；ＰＶ２——１－１．５级静电电压表；Ｆ——保护球隙，直径选用２０ｍｍ；ＰＳ——观察局部放电的电子波器 

（3）高低压屏蔽法测量比较

一台发电厂自己改造的１２ＭＷ、６．３ｋＶ发电机。汇水管加强绝缘后，虽然放了水，但在未吹干净的情况下，用高压屏蔽法和低压屏蔽法两种接线方法进行对比试验，其结果如表 1 所示。

表 1       高、低压屏蔽法测得的泄漏电流（μＡ）

由表 1 可见，低压屏蔽法测得的数值稍大些，器吸收现象也不显著，这是由于低压屏蔽法杂散电流比高压屏蔽法大的缘故，扣除这部分影响后其结果是一致的。这两种方法都显示有三相泄漏不平衡系数较大的现象，都能反映相间绝缘不平衡的差异，其中高压屏蔽法灵敏度略高． 

（4）测量泄漏电流发现缺陷两例

HDZV 水内冷发电机专用泄漏电流测试仪                         

在通水情况下，用低压屏蔽法测试泄漏电流发现绝缘缺陷的两个实例如下．

 1      绝缘支柱有缺陷。一台１２ＭＷ、６．３ｋＶ发电机，在２．５U _n 下测得三相泄漏电流是：

相为７２μＡ；Ｂ为１１２μＡ；Ｃ为４２μＡ。不平衡系数为（１１２－４２）／４２＝１．６７。

Ｂ相泄漏电流在较低电压下就偏大。后来检查发现Ｂ相引出线支柱绝缘子有缺陷。

2      端部绝缘有缺陷．一台１２５ＭＷ、１３．８ｋＶ发电机，测试泄漏电流时，发现Ａ相泄漏电流随电压不成比例上升，且于２．２U _n 下在端部过桥引线处，经胶木垫块发生相间击穿；Ｃ相在１．５U _n 

下电流急增，经清扫表面仍无减小，在２U _n 时观察电流随时间不断增大，再继续升压到２．５U _n 时在端部也击穿。

以上两个实例充分说明，采用高压屏蔽法或抵压屏蔽法，对水内冷发电机的定子绝缘能有效地检测出绝缘缺陷。