一种基于量热法测量水轮发电机效率的优化试验

本发明属于水力发电技术和电机效率测试方法领域，具体涉及一种基于量热法测量水轮发电机效率的优化试验方法。背景技术：1、为确定水轮发电机组是否满足制造标准和合同规定，通常需要对发电机效率进行测量以验证发电机效率是否满足合同要求。受现场安装条件、测量精度等限制，发电机的总损耗难以准确测量，工程中多以经验公式估算发电机总损耗，但其精度难以保证。目前，水电行业通常根据gb/t5321-2005《量热法测定电机的损耗和效率》和iec60034-2-1《rotating electrical machines-part2-1:standard methods for determining lossesand efficiency from tests(excluding machines for traction vehicles》的相关要求，利用量热法对发电机总损耗和效率进行发电机(包括发电电动机)测量，可以满足发电机效率测量精度，同时可以测量分项损耗与设计值进行比对。量热法测量发电机效率需要测量水轮发电机各分项损耗，其中负载损耗(定子铜损和杂散损耗)需要通过三相短路试验来确定，但在部分水电站，由于现场条件所限，没有合适的短路位置或者短路试验装置安装费时费力，部分电站特别是抽蓄电站短路热稳定试验机组振动较大，长时间运行对机组本身安全造成风险，且长时间短路运行造成发电水量浪费。技术实现思路1、本发明所为了解决背景技术中存在的技术问题，目的在于提供了一种基于量热法测量水轮发电机效率的优化试验方法，提出了发电机分项损耗中负载损耗(定子铜损+杂散损耗)的不同测定方案，改进了发电机现场效率试验方案，为准确测定机组性能提供有力保障。2、为了解决技术问题，本发明的技术方案是：3、一种基于量热法测量水轮发电机效率的优化试验方法，基于负载热稳定试验，所述方法包括：4、在额定转速空转热稳定试验下，测定机械及通风损耗pw；5、在额定电压空载热稳定试验下，测定定子铁损pfe；6、在不同负荷下进行负载热稳定试验，测定不同负荷工况总损耗后，扣除机械及通风损耗pw、定子铁损pfe、转子铜损pr，得到不同定子电流下负载损耗pload，并计算定子铜损pcu和杂散损耗pd；同时测定轴承损耗、励磁设备损耗。7、进一步，所述负载热稳定试验用来测定推力轴承和导轴承损耗以及励磁设备损耗；发电机在负载热稳定状态下，损耗由机械及通风损耗pw、转子铜损pr、定子铁损pfe和负载损耗pload组成。8、进一步，所述机械及通风损耗pw由空转试验中计算得出的结果根据负载热稳定试验环境下的温度和湿度进行换算得出。9、进一步，所述转子铜损pr由励磁电流和励磁电压计算得出。10、进一步，所述定子铁损pfe与机端电压和转速相关，在空载试验中测定的试验机端电压下的定子铁损，通过额定机端电压与空载试验机端电压比值的平方，可换算得出额定机端电压下的定子铁损，由于负载热稳定试验中机端电压不变，即为额定机端电压，因此定子铁损可为定值。11、进一步，根据p1+p2＝pw+pr+pfe+pload，计算负载损耗pload；负载损耗pload包括定子铜损pcu和杂散损耗pd；定子铜损pcu由定子电流和定子绕组电阻计算得出，杂散损耗pd＝pload-pcu。12、与现有技术相比，本发明的优点在于：13、本发明提供的这种适用于所有水轮发电机组负载损耗的测定方法，通过负载热稳定试验不仅可以测定轴承损耗和励磁设备损耗，还可测定出负载损耗，无需再进行短路热稳定试验。本发明采用以上技术方案，至少具备以下有益效果：14、无需额外短路点：对于短路点无法设置或现有短路点(如电制动刀闸)无法满足额定电流下机组长期运行达到热稳定状态的机组，使用该技术方案可减少电气一次设备投资。15、减少试验准备时间及流程：由于空转、空载及带负荷工况为机组运行中常规工况，无需特别准备；而短路工况需进行大量准备工作，取消短路热稳定运行工况后，试验准备及周期均缩短。16、减少机组不稳定运行的风险。抽水蓄能机组在空载和短路工况，机组的稳定性状态往往不及机组稳定运行工况，机组的振摆和压力脉动幅值相对较大，机组不宜长时间在此工况下运行。采用本发明的技术方案后，无需进行短路试验，减少了机组试验时长期不稳定运行的风险。17、极大减少了试验耗水量。杂散损耗与定子电流的平方不呈线性关系，通常需要进行3～6个工况点的短路试验，以测定每个工况下的负载损耗，进而得到杂散损耗，试验耗水量大。本发明所述技术方案无需进行短路试验，通过负载热稳定试验同样可以实现杂散损耗的精准测定。该技术方案在某些电站已得到验证，与进行短路试验测定杂散损耗得到的发电机效率相比，采用该技术方案最终得到的发电机效率偏差在±0.02％以内，说明该方案替代短路试验测定的杂散损耗较为精准，为后续衡量水轮发电机组性能提供有力保障。技术特征：1.一种基于量热法测量水轮发电机效率的优化试验方法，其特征在于，基于负载热稳定试验，所述方法包括：2.根据权利要求1所述的一种基于量热法测量水轮发电机效率的优化试验方法，其特征在于，所述负载热稳定试验用来测定推力轴承和导轴承损耗以及励磁设备损耗；发电机在负载热稳定状态下，损耗由机械及通风损耗pw、转子铜损pr、定子铁损pfe和负载损耗pload组成。3.根据权利要求2所述的一种基于量热法测量水轮发电机效率的优化试验方法，其特征在于，所述机械及通风损耗pw由空转试验中计算得出的结果根据负载热稳定试验环境下的温度和湿度进行换算得出。4.根据权利要求2所述的一种基于量热法测量水轮发电机效率的优化试验方法，其特征在于，所述转子铜损pr由励磁电流和励磁电压计算得出。5.根据权利要求2所述的一种基于量热法测量水轮发电机效率的优化试验方法，其特征在于，所述定子铁损pfe与机端电压和转速相关，在空载试验中测定的试验机端电压下的定子铁损，通过额定机端电压与空载试验机端电压比值的平方，可换算得出额定机端电压下的定子铁损，由于负载热稳定试验中机端电压不变，即为额定机端电压，因此定子铁损可为定值。6.根据权利要求1所述的一种基于量热法测量水轮发电机效率的优化试验方法，其特征在于，根据p1+p2＝pw+pr+pfe+pload，计算负载损耗pload；负载损耗pload包括定子铜损pcu和杂散损耗pd；定子铜损pcu由定子电流和定子绕组电阻计算得出，杂散损耗pd＝pload-pcu。技术总结本发明公开了一种基于量热法测量水轮发电机效率的优化试验方法，属于水力发电技术和电机效率测试方法领域，在使用量热法测量发电机效率时，无需通过短路试验测定分项损耗中的杂散损耗。通过在负载热稳定试验中测定出机械及通风损耗、铜损、定子铁损，便可根据P