收稿日期：2009-03-20；修回日期：2009-09-04作者简介：张建忠（1963—），男，河北鹿泉人，高级工程师，从事电机试验研究工作。

E -mail:hbdyyzjz@电机老化鉴定的相关要求，对于介损的测量应该在发电机的额定电压下进行。

而目前的高压介损电桥最大输出电压不超过10kV ，输出电流一般不大于200mA ，发电机对地电容的特殊性使得线圈介损测量不能使用介损电桥的正接线方法。

另外，大型水内冷发电机定子线圈中带水，测量的介质损耗中含有水的损耗，因此对介损测量的结果有很大影响。

实现大容量发电机定子线圈带水测量介损，可以作为确定线圈是否老化的重要依据，通过综合因素决定是否更换线圈，达到使机组能够安全、稳定运行目的，避免机组乃至电网的重大事故发生，具有较好的经济效益和社会效益。

1发电机定子线圈介损测量原理在交流电压作用下，发电机线圈绝缘的等值电路由通过容性回路C X 的电容电流分量I CX 及通过电阻回路R X 的有功电流分量I RX 。

通常，I CX 远远大于I RX ，介质损失角δ较小。

介质中的功率损耗：P =UI RX =UI CX tan δ=U 2ωC X tan δ（1）U C 代表气隙开始放电时的外加电压，从tan δ增加的陡度可反映出老化的程度。

但对于电压超过10kV 的发电机来说，电桥电压（2500～10000V ）常远低于发电机的工作电压，因此tan δ测量难以反映出工作电压下绝缘内部的局部放电性缺陷。

2大型水内冷发电机定子线圈介损测量2.1线圈测量介损难点及改进方法（1）由于大型发电机对地电容较大，通常在0.20μF以上，且发电机出线额定电压比电桥输出电压值高许多，受电桥本身的升压设备容量所限，其对发电机施加的电压只能加到3kV 左右。

要解决此问题，一是提高电桥的输出电压和容量，使用反接线的方法测量，此方法将使电桥进行全面的绝缘升级，并提高标准电容器的电压，使测量设备变得极其庞大，对现图1tan δ~U 变化曲线Fig.1The curve of tan δ~U第42卷中国电力发电技术图2大型发电机定子线圈介损测量原理Fig.2Measurement principle of dielectric loss for statorwinding of large generator场而言是不现实的；二是借助发电机的耐压设备使用外部加压的方法，从而实现对发电机在额定电压下的介损测量。

（2）大型发电机绝大多数定子线圈为水内冷，在测量发电机定子线圈介损时应屏蔽掉水回路的介损影响。

去除水回路对介损影响可以通过2种办法解决：一是将发电机定子内的水吹出，使线圈内达到干燥无水状态，此方法需要大量的人力物力和时间，并要求具备吹水条件的设备，在现场有时不容易满足；二是考虑在测量回路中将水回路的介损影响屏蔽掉，此方法省时省力。

用图2所示的电路可以实现发电机带水、外施电压的方法测量线圈介损。

利用发电机定子线圈汇水管对地有一定的绝缘条件，使定子水回路的电流绕过定子线圈介损测量单元，直接与升压变压器的尾端相连，而升压器的尾端通过测量定子线圈的电容电流回路接地。

升压变压器的高压端除了接入被测发电机线圈外，还连接高压无损耗标准电容器，其末端接入测量单元采集电压。

测量单元的测量计算原理为矢量电压法，利用2个高精度电流传感器，把流过标准电容器C N 和发电机线圈C X 的电流信号I N 和I X 转换为测量的电压信号，然后经过模数转换，A/D 采样将电流、电压模拟信号转变为数字信号，通过FFT 数学运算，确定信号主频并进行数字滤波，分别求出这2个信号的实部和虚部分量，从而得到被测信号的基波分量及其矢量夹角δ［1-2］。

由于C N 为无介损标准电容器，且其电容量C N 为已知，可方便地求出发电机线圈的电容量C X 和其介质损耗角tan δ等参数。

2.2测量数据修正由于试验变压器高压绕组引出线回路对地存在寄生分布电容，它与被测试品电容并联，当被测试品对地电容较小时（小于300pF ）［1］，可能会给测量结果带来误差［3-4］。

为此，可采用措施进行修补：（1）高压引线的输出端使用专用的高压双屏蔽电缆与加压试品相连接，把测量单元的输入端用专用低压屏蔽电缆相连，可去除或减弱分布电容对测量结果的影响。

（2）采用2次测量的方法，初次测量不接被试品，再次测量接入被试品。

第1次测量结果实际上是分布电容造成的结果；第2次测量结果是分布电容和试品电容之和造成的结果。

根据式（2）、（3）可以得到被测试品的介损和电容。

tan δ=（C 2tan δ2-C 1tan δ1）/（C 2-C 1）（2）C X =C 2-C 1（3）实际上，对大型发电机来说，其定子线圈对地电容一般都在0.20μF 以上，远远大于300pF 的要求值，因此试验测量中的分布电容引起的误差可忽略不计。

3模拟及现场试验验证3.1试验室模拟试验试验试品为100kV 电力电容器，其标称电容量为11550pF 。

在下述3种情况下测量试品的介损值和电容值：（1）使用西林电桥反接线法；（2）高压侧外加电压、在低压侧使用测量单元的方法；（3）采用（2）的接线方式，并在试品上加入水阻模拟发电机水回路，水回路的电阻值为100k Ω。

反接线的线路接法与正常测介损方法相同，（2）、（3）接线方式如图3、4所示。

试验数据如表1所示。

图3测量单元在低压侧测量介损电容量Fig.3Measurement of dielectric loss capacitance measured by measurement unit in low voltage side图4模拟发电机定子水回路测量C X 接线Fig.4Measurement connection of C X for simulating coolingwater loop of generator stator张建忠等：大型发电机定子线圈带水测量介损方法第11期发电技术从表1中可以看出，3种状态下测量的电容值基本一致，相互误差在0.4%左右，因此，在低压侧测量发电机定子线圈电容是准确的。

根据表1的介损试验数据可以看出，测量的介损值也基本一致。

表1介损值间的百分比相互差说明，3种接线方法测量同一试品的介损值随着测量电压的升高而趋近一致。

随着对试品施加的电压的升高，在不同电压下3种方法测得的介损间百分比相互差发展趋势也越来越小，在10kV 时3种情况下测量的介损值几乎达到了一致。

同时，表1中tan δ3介损测量数据也表明，10kV 时，在带水回路情况下与使用电桥反接法测量的被试品介损值最大互差不超过1.7%，一方面说明此接线方法成功屏蔽了水回路介损及电流（100mA ）的影响；另一方面，也说明了此方法测量的介损值是可信的。

低压侧接线方法与电桥反接法测量结果存在误差是由于分布电容的影响造成的。

但它不影响电压—介损变化曲线的发展趋势，发电机定子线圈测量介损的最终目的是考查其在额定电压下的介损和起始游离电压下的介损之差。

通过作tan δ与外加电压的关系曲线tan δ=f （U ）来发现介损明显的转折点。

当然也可采用专用的高压双屏蔽电缆、测量单元用低压屏蔽电缆等措施去除或减弱分布电容对测量结果的影响，对没有特别要求的发电机，试验测量中的分布电容引起的误差可以忽略不计。

3.2发电机介损测量典型试验结合发电机大修，对300MW 和600MW 发电机定子线圈对地电容及线圈介损进行测量，其接线原理如图4所示，试验测量的数据如表2、3。

由表2可知，测量的发电机电容值与发电机设计值相符。

根据在2kV 时使用介损电桥反接线测量的线圈带水的介损数值（300MW 机组介损2.601%、600MW 机组介损4.001%）来看，如果不采取措施，带水时测量的介损数值是很大的，因此从图4的接线方式测量的介损值（表2、3）可以确认发电机线圈水回路的介损已经成功排除。

发电机各相在不同电压下的介损变化值均匀，没有突变；在额定电压下三相的介损较小，都没有超过标准，说明线圈绝缘介损良好。

4结语（1）模拟试验及现场实际测量表明，使用新研制的低压侧测量单元测量发电机对地电容、介损方法表2300MW 发电机介损及电容量测量数据（温度22℃、湿度52%）Tab.2Measurement data of tan δand capacitance of300MW generator （t =22℃，H =52%）损为2.601%。

发电机线圈对地设计电容191.5nF 。

表3600MW 发电机介损及电容量测量数据（温度19℃、湿度64%）Tab.3Measurement data of tan δand capacitance of the600MW generator （t =19℃，H =64%）表1电容器在3种接线状态下测量的介损和电容值（温度21℃、湿度61%）Tab.1Measurement results of tan δand capacitance in three kinds of connections （t =21℃，H =61%）1损为4.001%。

发电机线圈对地设计电容213.1nF 。

第42卷中国电力发电技术Research on measurement method of dielectric loss for water cooling statorwinding of large generatorZHANG Jian -zhong,YUE Xiao -ming,LIU Hui,DU Da -quan,ZHANG Xiao -kuan（Hebei Electric Power Research Institute,Shijiazhuang 050021,China ）Abstract:According to the problem of high voltage and measuring dielectric loss for water cooling stator winding of large generator,the new method for measuring dielectric loss of the stator winding was proposed.Through changing the way of connection,the method can shield ideally the infection of cooling water,and parameter can be measured in 50Hz rated voltage.Theoretical analysis and experimental results show that the new method is accurate and reliable to measure dielectric loss and capacitance,and can solve the difficult problem of measuring dielectric loss of stator winding in rated voltage and with cooling water,and work efficiency can be improved greatly.Key words:generator;stator winding;rated voltage;dielectric loss;measurement method可行、数据准确、可信，已成功将线圈中水对电容及介损值的影响排除，使现场试验测试变得简单，工作量大大减少。