Випробування на стенді заводу-виготовлювача й на місці установки

3.1 Випробування на стенді заводу-виготовлювача й на місці установки

На стенді заводу-виготовлювача роблять приймально-здавальні випробування кожної машини й приймальні головних (досвідчених) машин.

За діючими стандартами (ДЕРЖСТАНДАРТ 183-74, ДЕРЖСТАНДАРТ 533-85, ДЕРЖСТАНДАРТ 5616-81, ДЕРЖСТАНДАРТ 609-84) здавальний^-здавальні-приймально-здавальні випробування кожної машини включають: виміру опорів ізоляції обмоток щодо корпуса й між обмотками, ізоляції закладених температурних перетворювачів, обмоток при постійному струмі в практично холодному стані, термометрів опору при постійному струмі в практично холодному стані; випробування ізоляції обмоток щодо корпуса й між обмотками на електричну міцність; визначення характеристики сталого замикання (для гідрогенераторів на місці установки), холостого ходу (для гідрогенераторів на місці установки); випробування при підвищеній частоті обертання (для турбогенераторів); вимір опору ізоляції підшипників, температури масла в підшипниках (для гідрогенераторів на місці установки); перевірку стану ущільнень вала в зборі й визначення витоку повітря при надлишковому тиску не менш номінального тиску водню (для машин з водневим охолодженням). [7, с. 209]

У приймальні випробування головних (досвідчених) зразків (для гідрогенераторів на місці установки) додатково включають: випробування на короткочасне перевантаження по струму; визначення КПД; випробування на нагрівання; визначення коефіцієнта перекручування синусоїдальності кривій напруги, індуктивних опорів і постійних часу обмоток; випробування при ударному струмі короткого замикання, на нагрівання; визначення вібрацій, номінального струму порушення й регулювальної характеристики; вимір рівня шуму; перевірку роботи газо-масляної системи водневого охолодження й визначення витоку водню (для машин з водневим охолодженням); перевірку системи рідинного охолодження (для машин з рідинним охолодженням).

Відповідно до діючих стандартів виконання частини приймальних випробувань можливо на місці установки машин.

Вимір опору ізоляції обмотки статора щодо корпуса машини й між обмотками роблять за допомогою мегомметра не менш чим на 1000 У в практично холодному стані, при якому за температуру обмотки приймають температуру навколишнього середовища.

При вимірі опору ізоляції обмоток генераторів з безпосереднім водяним охолодженням вивід екрана мегомметра з'єднують із водяним колектором, від якого від'єднують зовнішню водяну систему. Опір ізоляції визначають по черзі для кожної галузі обмотки статора, при цьому інші галузі з'єднують із корпусом машини. При визначенні абсолютного значення опору ізоляції виміру проводять не менш чим через 60 з послу додатка напруги до ізоляції. Після виміру опору ізоляцію окремих частин обмотки розряджають на корпус генератора.

Вимір опору обмоток при постійному струмі проводять у практично холодному стані до початку сушіння генератора методом вольтметра й амперметра, при цьому використовують магнітоелектричні прилади класу точності не нижче 0,5. Відлік по приладах роблять одночасно при сталих значеннях обумовлених величин. Опору обмоток знаходять як середнє значення по даним не менш трьох вимірів, які проводять при різних значеннях струму. Точність вимірів у більшій мері залежить від якості контактів у місцях приєднання вимірювальних приладів, при цьому приєднання вольтметра рекомендується робити окремо від фотополяриметрів ланцюгів.

Вимір опорів термометрів опору при постійному струмі проводять при температурі навколишнього середовища методом вольтметра й амперметра з погрішністю виміру опору не вище 0,5%. Виміру рекомендується проводити безпосередньо на складанні виводів.

Випробування (напругою частотою 50 Гц) ізоляції обмотки статора на електричну міцність роблять іспитовою напругою, кВ,

UИСП = 2UФ + 1, (5)

де UФ – номінальна фазна напруга.

Випробування проводять для кожної з фаз стосовно корпуса й двом іншим заземленим фазам. Для генераторів з водяним охолодженням обмотки статора випробування ізоляції виконують при циркуляції дистиляту. Для випробування рекомендується застосовувати іспитові трансформатори, потужність яких не менш 1 кВ А на 1 кВ напруги.

Іспитову напругу вимірюють на стороні вищої напруги іспитового трансформатора через вимірювальний трансформатор напруги. Для машин з номінальною напругою 13,8 кВ і вище на стороні вищої напруги іспитового трансформатора рекомендується включати захисний розрядник, що настроюється на напругу, рівне 110% іспитового.

Відповідно ДО ДЕРЖСТАНДАРТУ 11828-75 випробування рекомендується починати з напруги не вище 1/3 іспитового, при цьому час, протягом якого виробляється підйом напруги від половинного значення до повного, повинне бути не менш 10 с.

Випробування напругою ізоляції кожної фази обмотки статора стосовно корпуса й двом іншим заземленим фазам у машинах з непрямим охолодженням роблять напругою, рівним 1,6 іспитової напруги частотою 50 Гц. [7, с. 212]

Іспитова напруга в цих випробуваннях відповідно ДО ДЕРЖСТАНДАРТУ 11828-75 витримують протягом 1 хв, підйом напруги роблять не менш чим трьома щаблями, починаючи з половинної іспитової напруги. На кожному із щаблів вимірюють струм витоку при сталих показаннях приладів. Після випробування вимірюють опори ізоляції мегомметром.

Випробування междувиткової ізоляції котушкової обмотки статора проводять напругою, рівним 150% номінального, протягом 5 хв, стрижневої обмотки - протягом 1 хв.

Характеристика холостого ходу являє собою залежність напруги обмотки статора від струму порушення при номінальній частоті обертання. Рекомендується робити вимір напруги приладами класом точності не нижче 0,5, при цьому можуть бути використані експлуатаційні трансформатори напруги. Вимір струму порушення можна робити також приладами класу точності 0,5 із застосуванням шунтів класу 0,1 або 0,2. Під час визначення характеристики контролюють частоту обертання гідрогенератора.

Попередня напруга машини збільшують до 130% номінального. Характеристику знімають при плавному зменшенні струму порушення до нуля. При струмі порушення, рівному нулю, визначають залишкову напругу.

У генераторів, що працюють у блоці із трансформатором, знімається також характеристика холостого ходу блоку.

Одночасно зі зняттям характеристики холостого ходу визначається симетрія напруги, що перебуває по відношенню різниці найбільших і найменшого обмірюваних лінійних напруг до середнього його значення.

Коефіцієнт перекручування синусоїдальності кривій напруги знаходять по амплітудах окремих гармонійних тридцятимільйонній кривій напруги, певним при номінальній напрузі при холостому ході генератора. Амплітуди гармонійних вимірюють, як правило, за допомогою аналізатора гармонійних. При відомих амплітудах коефіцієнт перекручування знаходять по формулі

 (6)

де А1, А i - амплітуди першої й i-й гармонійних.

Характеристика сталого короткого замикання являє собою залежність струму в обмотці статора від струму порушення генератора при трифазному короткому замиканні. При знятті характеристики вимірюють струми в кожній фазі обмотки статора й струм порушення. Зняття характеристики роблять при плавному підйомі струму статора до номінального значення. Для генераторів, що працюють у блоці із трансформатором, характеристику короткого замикання знімають для замкнутого на коротко трансформатора. [7, с. 212]

При приймально-здавальних випробуваннях, як правило, визначають лише основні параметри: відношення короткого замикання (ОКЗ), реактивність Потьє, синхронний індуктивний опір, сверхпереходні індуктивні опори й, перехідний індуктивний опір індуктивний опір зворотного проходження фаз, постійну часу при розімкнутої Tj0 і замкнутої накоротко обмотках статора.

По нормах МЕК машина вважається, яка пройшла випробування на раптове коротке замикання, якщо вона може бути включена в мережу відразу ж після випробування або після незначного ремонту обмотки статора. Перед включенням у мережу обмотка статора повинна бути випробувана на електричну міцність напругою, рівним 80% іспитової напруги, передбаченого для нової машини. Незначним уважається ремонт кріплення обмотки або зовнішніх шарів ізоляції, не пов'язаний із заміною стрижнів.

На місці установки всі турбо-, гідрогенератори й великі синхронні машини піддаються приймально-здавальним випробуванням, які включають крім приймально-здавальних випробувань на стенді заводу-виготовлювача додатково випробування на нагрівання; вимір вібрацій підшипників; перевірку роботи газомасляної системи водневого охолодження й визначення витоку водню (для машин з водневим охолодженням); перевірку роботи системи рідинного охолодження (для машин з рідинним охолодженням). [7, с. 213]

На місці установки проводять також випробування гідрогенераторів і інших синхронних машин великого габариту, випробування яких на стенді заводу-виготовлювача або не представляються можливими, або вимагають більших витрат на їхнє проведення.

Випробування на нагрівання. У гідрогенераторах вимір температури обмотки статора й активної сталі роблять за допомогою термометрів опору. Температуру обмотки визначають за показниками термометра опору, закладеного між стрижнями (сторонами котушок) обмотки статора. Температуру активної сталі визначають за показниками термометрів опору, закладених на дно паза. Відповідно до вимог ДЕРЖСТАНДАРТ 5616-81Е для виміру температури обмотки в гідрогенераторах потужністю понад 10 MB А повинне встановлюватися 12 термометрів опору при одній або двох паралельних галузях обмотки й по двох термометра на кожну паралельну галузь при числі галузей більше двох. Для виміру температури сердечника статора повинне встановлюватися не менш шести термометрів на гідрогенератор. Для генераторів з водяним охолодженням обмотки статора повинні встановлюватися термометри (або інші температурні індикатори) наприкінці кожного паралельного ланцюга системи охолодження.

Для виміру температури повітря на виході з кожної секції повітроохолоджувача встановлюють по одному термометрі, а в зоні гарячого повітря - два термометри на генератор.

Відповідно до ДЕРЖСТАНДАРТ 5616-8IE у гідрогенераторах за допомогою термометрів також вимірюють температуру сегментів підп'ятників і підшипників (установлюють по двох термометра на кожний сегмент) і температуру масла у ванні підп'ятника й кожного підшипника (за даними показань двох термометрів).

Визначення температури обмотки збудження роблять по даним виміру опору обмотки в нагрітому й холодному станах. Якщо rr, rх - опору обмоток у нагрітому й холодному станах, а  - температура обмотки в практично холодному стані, то перевищення температури обмотки збудження

 (7)

Визначення температури активних і конструктивних елементів гідрогенераторів роблять як методом безпосереднього навантаження, так і за даними випробувань у непрямих режимах.

При випробуванні методом безпосереднього навантаження визначення перевищень температури обмоток і стали роблять при трьох-чотирьох різних навантаженнях (від 0,6 номінальної й вище). За даними випробувань будують залежності перевищення температур від квадрата струму статора, а з їхньою допомогою уточнюють (або визначають) перевищення температур при номінальній потужності. [7, с. 214]

Перевищення температури обмотки статора по даним вимірів перевищення температури обмотки в непрямих режимах визначають у вигляді

 (8)

де  - перевищення температури в режимі короткого замикання (обумовлено основними й додатковими втратами в обмотці, а також механічними втратами);  - перевищення температури в режимі холостого ходу (обумовлено втратами в сталі й механічними)  - перевищення температури в режимі холостого ходу без порушення.

Визначення номінального струму порушення. Номінальний струм порушення визначають методом безпосереднього навантаження або методом графічної побудови. В останньому випадку номінальний струм порушення знаходять по характеристиках холостого ходу, короткого замикання й реактивності Потьє хр (мал. 10). З характеристики холостого ходу з обліком хр знаходять струм Ів, з характеристики короткого замикання - тридцятилітній струму порушення І до, з і по цих величинах - номінальний струм порушення І в, ном

Визначення КПД гідрогенератора. Для експериментального визначення КПД гідрогенератора використовують метод окремих втрат, що передбачає два способи виміру втрат - калориметричний і самогальмування. Кращим є метод самогальмування. [7, с. 214]

Калориметричним способом визначають втрати механічні, у сталі, а також додаткові. Із цією метою послідовно проводять досвіди холостого ходу без порушення, холостого ходу з порушенням до номінальної напруги й сталого симетричного короткого замикання з номінальним струмом в обмотці статора. Втрати в кожному досвіді визначають по кількості тепла, що відводиться охолодним середовищем (або охолодними середовищами, якщо різні частини машини прохолоджуються різними охолодними середовищами), при сталому тепловому стані машини по формулі

 (9)

де Vc - об'ємна витрата охолодного середовища, м3/з; Сv - об'ємна теплоємність охолодного середовища, кДж/м3;  - температура охолодного середовища на вході в машину й виході з її.

Для визначення втрат випробуваний гідрогенератор приводиться в обертання з номінальною частотою обертання в режимі не завантаженого двигуна від іншого гідрогенератора.

Мал. 10. До визначення номінального струму порушення

Для визначення втрат способом самогальмування частота обертання випробуваного гідрогенератора доводить до значення, що трохи перевищує номінальне, після чого джерело енергії відключається. При цьому проводять три досвіди: самогальмування без порушення; при холостому ході й номінальній напрузі; у режимі симетричного короткого замикання на виводах машини й номінальному струмі в обмотці статора.

З досвіду самогальмування при осушеній порожнині турбіни визначають механічні втрати всього агрегату. Сумарні механічні втрати в генераторі знаходять шляхом вирахування втрат на тертя обертових частин турбіни об повітря, які розраховують по емпіричних формулах. Втрати в підп'ятнику й підшипниках або приймають рівними розрахунковим, або вимірюють калориметричним способом.

Відповідно до вимог ДЕРЖСТАНДАРТ 10169-77 кожний досвід проводиться не менш 3 разів. У всіх досвідах визначається час, протягом якого частота обертання машини зміниться від 1,1 до 0,9 номінальної. Отсчеты по приладах, що вимірює електричні величини, виробляються в момент проходження випробуваною машиною синхронної швидкості.

Для синхронних машин по вимогах діючих стандартів виміряється вібрація підшипників машин. Вимір вібрації (вібропереміщень або ефективного значення вібраційної швидкості) роблять на верхніх кришках підшипників у вертикальному напрямку й у рознімання в поперечному й осьовому напрямках,

Для турбогенераторів ефективне значення вібраційної швидкості не повинне перевищувати 4,5 мм/з у всіх режимах роботи.

У гідрогенераторах вібрацію вимірюють у горизонтальній площині хрестовин. Відповідно до ДЕРЖСТАНДАРТУ 5616-81Е до частоти обертання 100 про/хв припустима вібрація становить 180 напівтемних, понад 100 до 187,5 про/хв - 150 напівтемних, до 375 про/хв - 100 напівтемних, до 750 про/хв - 70 напівтемний.

Вібрація контактних кілець у турбогенераторах не повинна бути більше 200 напівтемний. Для машин з водневим охолодженням роблять визначення витоку водню. Випробування роблять на спресованих машинах і машинах, випробуваних на газощільність у нерухливому стані після складання на місці випробування. Визначення витоку повинне виконуватися при робочому тиску газу усередині машини й при обертанні з номінальною частотою обертання на холостому ходу без порушення.

Вимір опору ізоляції підшипників проводять при температурі навколишнього середовища мегомметром на напругу не менш 1000 У. [7, с. 214]. Вимір електричної напруги між кінцями вала здійснюють на працюючій машині за допомогою вольтметра з малим внутрішнім опором, при цьому прилад приєднують безпосередньо до кінців вала.