水電站發(fā)電機主要額定參數(shù)為：有功功率P=32 MW,功率因數(shù)cosφ=0.95，額定電壓Ue=10.5 kV。為目前國內(nèi)容量較大的貫流式機組。 
1　發(fā)電機定子的電氣試驗 
　　水電站發(fā)電機定子是現(xiàn)場組裝的，基座分三瓣運到工地，組合找圓后，現(xiàn)場焊定位筋，疊硅鋼片，然后進行下線工作。1號～3號機定子材料全由日本富士公司供貨，4號～6號機除基座、硅鋼片、定位筋等是富春江水電設(shè)備總廠按富士圖紙生產(chǎn)、供貨外，其余線棒、下線用絕緣材料等均系富士供貨，現(xiàn)場組裝工藝和電氣試驗也按富士公司要求進行。 
　　發(fā)電機定子電氣試驗主要是定子線棒的絕緣強度試驗。它分為線棒下線前的試驗，下層線棒下線完成后的試驗，上層線棒下線完打完槽楔試驗，線棒接頭和匯流排焊接完畢，轉(zhuǎn)子吊入前的試驗及轉(zhuǎn)子吊入后試運行前的試驗。另外，因定子鐵芯是現(xiàn)場疊片，故要作鐵芯溫升及振動試驗。下面分別就百龍灘水電站定子的各項試驗加以介紹，并與我國標準進行對比。 
　　(1)線棒下線前試驗：富士規(guī)定用1 000 V兆歐表測絕緣、大于100兆歐合格。 
　　我國生產(chǎn)的線棒，按GB-8564-88規(guī)定(以下同)，下線前線棒一般按2.75 Ue+2.5 kV的交流電壓進行耐壓試驗，也可不作此試驗。 
　　(2)下層線棒下完線后試驗：按IEC34-1標準進行，直流耐壓(2U+3 000)×1.6=38.4 kV、1min。 
　　按國標下層線棒下線完后，按2.5 Ue+2 kV的交流電壓進行耐壓試驗。 
　　(3)上層線棒嵌裝完畢，打完槽楔后(接頭焊接前)按IEC34-1標準，直流38.4 kV耐壓，時間1 min。 
　　按國標則為2.5 Ue+1 kV，交流耐壓。 
　　(4)匯流排等全部安裝完畢，轉(zhuǎn)子吊入前：仍按IEC34-1標準，直流38.4 kV耐壓時間1 min。但耐壓是分相進行。耐壓同時測量泄漏電流，三相泄漏電流差值沒有提出要求。 
　　按國標規(guī)定，對容量大于10 000 kVA，額定電壓為6 kV～18 kV的機組，應(yīng)分相作2 Ue+3.0 kV的交流耐壓試驗。另外對容量大于10 000 kVA，額定電壓大于或等于6 kV的機組還應(yīng)分相進行3 Ue kV的直流耐壓，并測量泄漏電流。耐壓按0.5倍額定電壓分階段進行，每階段停留1 min，并讀取泄漏電流值。要求泄漏電流不隨時間延長而增大，且在規(guī)定的試驗電壓下，三相泄漏電流差值不大于最小值的50%。若不滿足上述要求，應(yīng)盡量查明原因，加以處理，但并非不能投入進行。 
　　(5)機組投運前，(轉(zhuǎn)子吊入后)按日本工業(yè)標準作1.25 U=13.125 kV的交流耐壓試驗并測量電容電流。如百龍灘4號機加壓13.4 kV、時間1 min，電容電流為6.1 A。(試驗時拆掉端部及中性點接地線，三相和中性點電纜一起加壓，轉(zhuǎn)子繞組等接地。) 
　　按國標，必要時可用2 Ue～2.5 Ue直流電壓作檢查性試驗。 
　　百龍灘6臺機定子線棒，下線完畢做直流耐壓時，曾擊穿了3根線棒，更換后再試通過。 
　　百龍灘電站1號～3號機分別在1996年2月23日、5月20日、9月4日投運，最長的至今已運行3年多，線棒絕緣良好。 
　　從百龍灘定子繞組在安裝投運前的電氣試驗來看，與我國國標規(guī)定是有所不同的。百龍灘機組繞組電氣試驗，根據(jù)富士公司規(guī)定，是采用IEC標準，轉(zhuǎn)子吊入前定子繞組3次試驗是用高過國標的直流電壓，對絕緣進行耐電試驗，而在轉(zhuǎn)子吊入后，機組投運前按日本工業(yè)標準用低于國標規(guī)定的交流電壓進行耐電試驗。而國標規(guī)定，轉(zhuǎn)子吊入前，定子繞組3次試驗均是用較高的交流電壓進行，轉(zhuǎn)子吊入后，機組投運前是可以用較高的直流電壓來對繞組作檢查性試驗。 
　　我們知道，高壓直流耐壓及泄漏試驗，既考驗了機組繞組的耐電強度，又可檢查繞組絕緣存在的各種缺陷，是一種可靠而安全的試驗方法。工頻交流耐壓，由于電壓頻率、波形和被試品絕緣內(nèi)部的電壓分布與運行工況一致，因此能有效發(fā)現(xiàn)絕緣缺陷，但該試驗會擴大固體有機絕緣存在的弱點，使絕緣強度逐漸衰減，造成絕緣內(nèi)部劣化的積累效應(yīng)。試驗電壓越高，發(fā)現(xiàn)絕緣缺陷的可能性越高，但被試品被擊穿的可能性越大，積累效應(yīng)也越嚴重。這對機組的絕緣是很不利的。 
　　另外，直流耐壓比起交流耐壓試驗、設(shè)備容易配置，試驗也簡單易行。而大容量電機的交流耐壓，試驗設(shè)備龐大，試驗也較難掌握。 
　　根據(jù)上述情況，我們認為轉(zhuǎn)子吊入前直流耐壓試驗電壓用高一些，轉(zhuǎn)子吊入后交流耐壓試驗電壓用低一些，對有效檢查發(fā)電機繞組絕緣缺陷，避免絕緣內(nèi)部的積累效應(yīng)似乎是更好一些，百龍灘電站機組按IEC標準進行試驗，就符合這種情況，我國機組制造水平目前已大大提高，F級絕緣應(yīng)用已較為廣泛，線棒絕緣的熱模壓成型技術(shù)已成熟，定子線棒絕緣制造已達到一個新的水平，質(zhì)量可靠。在此基礎(chǔ)上，按上述標準即發(fā)電機轉(zhuǎn)子吊入前用較高的直流耐電試驗，吊入后用較低的工額交流耐壓試驗，已具有可能。但按日本工業(yè)標準進行的交流耐壓試驗電壓是偏低一些，應(yīng)提高到等于或大于機組的過電壓保護定值似乎合理一些。 
　　(6)發(fā)電機定子的鐵芯試驗(振動試驗)。定子鐵芯試驗是富士的說法，它的主要內(nèi)容是維持120 min的鐵芯振動試驗和60 min的溫升試驗。試驗方法和我國所用的一樣，外加50 Hz交流勵磁電壓，使鐵芯中磁通密度達約1 T，首先維持120 min，進行振動試驗。同時用溫度計監(jiān)測24點鐵芯溫度，要求鐵芯振動均勻，其振幅(半波)****點不超過100 μm。試驗完畢，拉掉電源，待鐵芯溫度降到常溫后再檢查鐵芯緊度，擰緊壓緊螺母到規(guī)定的力矩值(鐵芯原已壓緊、振動試驗后鐵芯更密實，故要再行擰緊壓緊螺母。) 
　　螺母壓緊并與螺桿點焊好后，即可進行60 min的溫升試驗，試驗中定時測量勵磁線圈電流電壓和功率損耗，測量線圈電壓及24點溫度，并計算溫升，要求平均值在10 ℃以內(nèi)，****值不超過15 ℃，局部過熱不超過平均值的15 ℃。 
　　我國國標稱此項試驗為定子鐵損試驗，試驗方法與上述相同，試驗為一次，持續(xù)時間為90 min，要求除檢查鐵芯壓緊螺栓和溫升、溫差外，還要計算單位重量的鐵芯損耗。折合到1 T，鐵芯最高溫升不超過25 ℃，相互間****溫差不超過15 ℃。單位鐵損應(yīng)符合制造廠規(guī)定。一般不超過1.5 W/kg。 
　　經(jīng)計算，富士公司供貨的鐵芯單位鐵損均大于1.5 W/kg，富春江供貨的鐵芯單位鐵損還要大些，****達2.15 W/kg，運行中鐵芯溫度最高的近70 ℃，但由于絕緣質(zhì)量高，溫度高一點也不影響機組正常運行。 
2　發(fā)電機轉(zhuǎn)子電氣試驗 
2.1　轉(zhuǎn)子的電氣試驗 
　　百龍灘發(fā)電機轉(zhuǎn)子采用無軸懸臂結(jié)構(gòu)，也是現(xiàn)場組裝。轉(zhuǎn)子中心體分兩半運到工地，現(xiàn)場組裝后再疊硅鋼片。熱配鍵后進行必要的處理再安裝磁極。所有的組裝工藝和試驗方法都按富士公司的要求進行。 
　　發(fā)電機轉(zhuǎn)子的電氣試驗包括轉(zhuǎn)子繞組的絕緣強度試驗和磁軛與轉(zhuǎn)子中心體熱配健時的加熱。磁極在安裝之前先用500 V的兆歐表測絕緣，大于100 MΩ為合格，如不合格需進行干燥處理直至合格后再進行安裝。磁極組裝完畢后測量整個繞組的直流電阻和交流阻抗，測交流阻抗時要求各個磁極上的電壓降要基本相等。轉(zhuǎn)子的絕緣強度試驗采用交流3 500 V的交流耐壓試驗，時間1 min。這與我國標準相同，國標規(guī)定機組額定勵磁電壓小于500 V時試驗電壓為10 Ue，百龍灘機組額定勵磁電壓為350 V，故試驗電壓用3 500 V。由于該試驗電壓比較低，現(xiàn)場沒有合適的試驗設(shè)備，為了滿足試驗要求，將一些小容量試驗設(shè)備靈活的配置在一起�，F(xiàn)場用試驗變壓器參數(shù)為50 kV/250 V，高壓側(cè)額定電流0.1 A。而轉(zhuǎn)子在3 500 V交流耐壓時的電流約為100 mA，試驗變的容量滿足要求。采用這臺試驗變進行耐壓試驗，則低壓側(cè)電壓的計算值為17.5 V，電流約為20 A。若直接用自耦調(diào)壓器來調(diào)壓，一是容量上不容易滿足，二是自耦調(diào)壓器的調(diào)節(jié)性能比較粗，對11.5 V這樣的電壓不好調(diào)節(jié)。因此在調(diào)壓器與試驗變之間串聯(lián)了一臺220 V/24 V的行燈變。這樣折算到調(diào)壓器側(cè)電壓為160.4 V，電流為2.2 A，采用一臺5 A的自耦調(diào)壓器就滿足要求，調(diào)壓時也易于操作。經(jīng)過2號機到6號機的試驗，證明是一種實用的方法。 
2.2　轉(zhuǎn)子磁軛與中心體熱配鍵的電加熱方法 
　　磁軛與中心體熱配鍵時的加熱方法有很多種，有的采取外掛加熱片烘烤的方法，有的采用專用加熱條插入鍵槽加熱的方法。百龍灘轉(zhuǎn)子熱配鍵時采用的加熱方法為感應(yīng)加熱法，在實踐中證明對于這種尺寸的轉(zhuǎn)子，是一種安全、可靠、易于操作的方法，因此在這里介紹。 
　　感應(yīng)加熱就是用電纜沿磁軛外圓均勻地纏繞在磁軛體上，通以交流電流，利用磁軛內(nèi)感應(yīng)的渦流損耗來加熱磁軛，。根據(jù)富士電機公司提供的資料，在220 V電壓下，磁軛體上纏繞13匝，通過的電流約為400 A。在實際操作中，我們采用3根70 mm2的銅芯橡皮電纜并聯(lián)纏繞，根據(jù)實測的電流增減纏繞匝數(shù)，控制電流在400 A，并使3根電纜通過的電流平衡。一般實際纏繞匝數(shù)為13～15匝。考慮到空氣的對流作用，磁軛下部纏繞得相對密集些。以4號機熱配鍵時的加熱為例，當時室溫21 ℃，電壓215 V，電流400 A，纏繞匝數(shù)14匝。經(jīng)過6 h的加熱后，磁軛外圓上部70 ℃，下部60 ℃；內(nèi)圓上部60 ℃，下部50 ℃；中心體外圓上部40 ℃，下部30 ℃。同圓周各點溫升均勻，中心體與磁軛的溫差達到20 ℃，滿足熱配鍵的要求。 
3　結(jié)語 
　　百龍灘水電站發(fā)電機組的電氣試驗，采用IEC34-1和日本工業(yè)標準，從試驗及3年多運行情況來看，應(yīng)該說是成功的，有缺陷的線棒試驗中被淘汰了，合格投運的線棒至今運行正常，該試驗標準(主要是發(fā)電機定子的試驗)與國標相差較大，有些值得我們借鑒和思考： 
　　(1)發(fā)電機轉(zhuǎn)子吊入定子前的定子繞組3次直流耐壓試驗，采用較高的直流電壓，既能有效的檢驗出線棒絕緣的缺陷，又不造成絕緣內(nèi)部劣化的積累效應(yīng)，這是可取的。 
　　(2)機組投運前，按日本工業(yè)標準進行交流耐電試驗，標準偏低，應(yīng)等于或大于發(fā)電機過壓保護整定標準為宜。雖然耐壓時間為1 min，比過壓保護動作時間長，而同樣絕緣水平，時間短，耐受過壓值更高一些，但從安全著眼，加大一些絕緣裕度還是必要的。 
　　(3)富士公司對定子鐵芯的損耗未提出要求，而只提出振動和溫升標準，而振動也未帶儀器來測量，只靠感覺來判斷，這是不準確的。根據(jù)計算，富士公司供貨的鐵芯單位損耗，比國內(nèi)廠家標準還要大一些。 
　　(4)富士公司對轉(zhuǎn)子熱配鍵采用的感應(yīng)加熱方法，較為簡單適用，值得借鑒。