康明斯动力设备（深圳）有限公司

 

新闻主题	高压发电机励磁系统的静态试验方法

 

摘要：励磁系统是发电机的重要组成部份，其中，励磁功率单元用于向发电机的磁场绕组提供直流电流，以建立直流磁场；而励磁调节器则用于在正常运行或发生故障时调节励磁电流，以满足安全运行的需要。由于励磁系统对发电机的安全稳定运行有很大的影响，因此，需要定期对励磁系统整套装置进行试验，用于评估电气设备的性能和可靠性。励磁特性试验可以帮助使用者了解发电机励磁特性曲线，以及设备在不同负载条件下的响应能力。为此，康明斯公司在本文主要阐述了励磁系统特性试验方法以及对其结果进行解读，以帮助读者更好地理解和数据应用。

 

一、励磁系统试验目的、内容和准备

 

1、试验目的

      通过励磁系统试验，验证发电机励磁系统的性能和可靠性，确保其在实际运行中能够持续稳定地为发电机提供足够的励磁电流，以保证发电机的正常运行。

2、试验内容

（1）励磁系统参数测量：测量并记录励磁系统的电流、电压、频率等参数，包括运行和停机状态下的参数。

（2）励磁系统响应试验：对发电机的励磁系统进行负载变化试验，观察励磁系统对负载变化的响应时间和稳定性，评估其调节性能。

（3）励磁系统稳定性试验：对发电机的励磁系统进行稳定性试验，观察励磁系统在额定负载下的稳定性能，判断其是否能够满足发电机的运行要求。

（4）励磁系统失效试验：通过人为切断励磁系统的电源，观察励磁系统失效后的发电机运行情况，评估励磁系统失效对发电机的影响并采取相应措施。

（5）励磁系统过载试验：对励磁系统进行过载试验，测试其承受能力和保护措施的有效性，以确保在超过额定负荷时能够及时采取保护措施。

3、试验前准备

（1）准备好试验所需的仪器设备，包括电流表、电压表、频率计等。

（2）对发电机的励磁系统进行全面检查，确保励磁系统的各个部件完好无损，没有松动或损坏的情况。

（3）根据试验内容编制试验方案和试验操作指导书，并进行试验人员培训，确保试验人员了解试验目的、方法和注意事项。

 

图1  柴油发电机组冷态功能试验供电连接图

图2  发电机励磁系统主回路图

 

二、励磁系统特性试验步骤

 

1、参数设置

（1）最大电压：

      设置范围0～1000V，为仪器输出的最高设置电压，通常电压设置值稍大于拐点电压，这样可以使曲线显示的比例更加协调，电压设置过高，曲线贴近Y轴，电压设置过低，曲线贴近X轴。如果试验中电压达到设定值，将会自动停止升压，以免损坏设备。

（2）最大电流：

      设置范围0～20A，为仪器输出的最高设置电流，如果试验中电流达到设定值，将会自动停止升流，以免损坏设备。通常电流设置为1A，就可以测试到拐点值。

（3）二次阻抗：

      CT二次侧阻抗，如果不知道具体参数可以设为0。

（4）额定二次电流：

      CT二次侧额定电流，通常为1A或者5A。

      使用旋转鼠标输入设定值；选择开始，仪器开始输出电压和电流并逐点绘制曲线；选择返回，退回主菜单。

2、 开始试验

      在试验过程中，按下停止试验，试验将会停止，调压器回零。当仪器输出的电压值或电流值中的任何一个达到设定值时，试验结束，调压器回零。参考GB 1207-2006、GB 1208-2006等标准设计，用于自动测试，适用于实验室及现场检测。可自动完成CT励磁特性、CT变比、CT极性、CT比差、CT角差、CT一次通流、CT/PT交流耐压的测试。

 

 

3、 励磁特性曲线界面

      试验完毕后显示励磁特性曲线，右下方U和I为拐点值。

（1）打印：

      打印励磁特性曲线和数据，数据列表中两条横线内为拐点值。

（2）误差曲线：

      选择5%误差曲线或者10%误差曲线，选定后进入对应误差曲线界面。

（3）数据：

      显示励磁特性曲线的试验数据列表。

（4）保存：

      保存当前试验数据，记录可在数据查询菜单中查看。

（5）返回：

      返回参数设置界面。

4、误差曲线界面

     误差曲线就是根据励磁电流和电压计算出的电流倍数（M）与允许二次负荷（ZII）之间的对应关系。

（1）打印：

      打印误差曲线和数据。

（2）数据：

      显示计算出的误差曲线的数据列表。

（3）返回：

      返回励磁特性曲线界面。

 

 

三、励磁系统试验数据处理与分析

 

      励磁特性试验通常包括以下几个关键参数：额定电压、额定频率、负载电流、励磁电流和励磁电压。额定电压和频率是指电气设备的标准工作电压和频率，负载电流是设备在额定电压和频率下的工作电流。励磁电流和励磁电压是试验中的关键参数,用于评估设备在不同负载条件下的励磁特性。

1、励磁特性曲线

      励磁特性试验的最主要结果就是励磁特性曲线。励磁特性曲线描述了设备在不同励磁电流下的励磁电压响应。通常，励磁特性曲线是一个非线性曲线，其形状取决于设备的特性和设计。曲线的斜率表示设备的励磁响应速度，斜率越大表示设备的励磁响应速度越快。励磁特性曲线的解读需要考虑以下几个因素：

（1）饱和区域：

      当励磁电流增加到一定值时，励磁特性曲线将进入饱和区域。在饱和区域，设备的励磁响应速度明显减慢，励磁电压的增加不再对励磁电流产生明显的影响。对于某些设备来说，饱和区域可能是有利的，因为它可以防止励磁电压的剧烈波动。

（2）非线性特性：

      励磁特性曲线通常是一个非线性曲线，这意味着设备的励磁响应不是简单的线性关系。这种非线性特性可能是由于设备内部磁路的饱和效应无水印或其他因素引起的。理解设备的非线性特性对于正确评估设备的性能至关重要。

（3）频率依赖性：

      一些设备的励磁特性可能会随着频率的变化而变化。这意味着在不同频率下进行励磁特性试验时，得到的结果可能会有所不同。这需要工程师在设计和选择设备时考虑频率的影响。

2、励磁特性试验结构分析

      励磁特性试验结果的解读对于评估设备的性能和可靠性至关重要。根据励磁特性曲线的形状和斜率，可以判断设备的励磁响应速度和稳定性。在实际应用中,工程师可以根据励磁特性试验结果来优化设备的设计和运行参数，以确保设备在各种负载条件下均能稳定工作。

（1）对于参数测量数据，可以进行统计分析，对励磁系统的运行状况进行评估。

（2）对于励磁系统响应试验，可以绘制曲线图，直观地表现励磁系统的响应特性。

（3）对于励磁系统稳定性试验，可以进行稳定性分析，评估励磁系统在额定负载下的稳定性能。

（4）对于励磁系统失效试验和过载试验，可以根据观察结果评估励磁系统的可靠性和保护措施的有效性，并采取相应的改进措施。

      根据试验结果及数据分析，对励磁系统的性能和可靠性进行总结，并提出相应的改进措施。试验总结可以包括励磁系统的优点与不足，改进措施可以包括增加保护措施、提升励磁系统的调节性能等。

 

总结：

      励磁系统作为应急柴油发电机组的重要组成部分，正确的试验方法能够有效验证励磁系统各功能的正确性，保证柴油发电机组的可靠性。以上所述内容就是励磁系统试验的基本方案，具体的试验内容和步骤可根据实际情况进行调整和补充。此外，励磁特性试验结果的解读对于评估发电机的性能和可靠性至关重要。通过分析励磁特性曲线的形状、斜率和非线性特性，可以判断发电机的励磁响应速度和稳定性，并为发电机的设计和选择提供指导。在应用中，励磁特性试验结果可以被用于优化发电机的设计参数和运行参数，并比较不同厂家的发电机性能。综上所述，励磁特性试验结果解读是电气工程中不可或缺的一部分，对于确保发电机的性能和可靠性具有重要意义。

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