GB/T 19071.2-2018 风力发电机组 异步发电机 第2部分：试验方法

　　ICS 27 . 180 F 1 1

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 19071 . 2—2018代替 GB/T 19071 . 2—2003

　　风力发电机组 异步发电机

　　第 2 部分：试验方法

　　windturbines—Asynchronousgeneratorg—

　　part2：Testingmethods

　　2018-07-13 发布 2019-02-01 实施

　　国家市场监督管理总局中国国家标准化管理委员会

　　发

　　布

　　GB/T 1907 1 . 2—2018

　　GB/T 1907 1 . 2—2018

　　前 言

　　GB/T 19071《风力发电机组 异步发电机》分为两个部分：

　　— 第 1 部分：技术条件;

　　— 第 2 部分：试验方法。

　　本部分为 GB/T 19071 的第 2 部分。

　　本部分按照 GB/T 1 . 1—2009 给出的规则起草。

　　本部分代替 GB/T 19071 . 2—2003《风力发电机组 异步发电机 第 2 部分：试验方法》。

　　本部分与 GB/T 19071 . 2—2003 相比，除编辑性修改外，主要技术变化如下：

　　— 修改了标准的适用范围(见第 1 章);

　　— 增加了规范性引用文件 GB/T 1029(见第 2 章);

　　— 增加了试验中的安全措施内容(见 3 . 1) ;

　　— 修改了对测试仪器的要求(见 3 . 2) ;

　　— 增加了外观及机械检查要求(见 4 . 1) ;

　　— 增加了“三相电阻与三相电阻的平均值之差应不大于平均值的 2%”(见 4 . 3) ;

　　— 增加了绕组的相序检查要求(见 4 . 4) ;

　　— 删除了“热态电阻法计算的平均温升与测温元件测得的最热点温升相差不应超过 10 K”的规定(见 4 . 6 , 2003 年版的 4 . 4) ;

　　— 增加了“不同绝缘热分级(A、E、B、H”)的基准工作温度(见表 1 , 2003 年版的 4 . 5 . 4 . 1) ;

　　— 修改了杂散损耗计算公式(见 4 . 7 . 4 . 3 , 2003 年版的 4 . 5 . 4 . 3) ;

　　— 修改了超速试验转速，由 1 . 2 倍额定转速转速调高到 1 . 2 倍最高运行转速，(见 4 . 9 , 2003 年版的 4 . 7) ;

　　— 增加额定频率下堵转试验方法(4 . 13) ;

　　— 增加过载试验方法(4 . 14) ;

　　— 增加了电流波形畸变率测定(4 . 15) ;

　　— 修改了盐雾试验方法标准(见 4 . 20 , 2003 年版的 4 . 15) ;

　　— 修改了霉菌试验方法标准(见 4 . 21 , 2003 年版的 4 . 16) 。

　　本部分由中国机械工业联合会提出。

　　本部分由全国风力机械标准化技术委员会(SAC/TC 50)归口 。

　　本部分起草单位：湘潭电机股份有限公司、湘潭牵引电气设备研究所有限公司、西安盾安电气有限公司、国家工矿电传动车辆质量监督检验中心(湖南)、湘电风能有限公司、中机国际工程设计研究所有限责任公司、中车永济电机有限公司、国电联合动力技术有限公司、清华大学、沈阳工业大学国家稀土永磁电机工程技术研究中心。

　　本部分主要起草人：严世洪、尹曾锋、张越雷、梁小波、李素平、陈斌、朱广辉、张卫华、郑玲、杨文珺、袁凯南、罗华、何庆峰、余冰、柴建云、唐任远。

　　本部分所代替标准的历次版本发布情况为：

　　—GB/T 19071 . 2—2003 。

　　GB/T 1907 1 . 2—2018

　　风力发电机组 异步发电机

　　第 2 部分：试验方法

　　1 范围

　　GB/T 19071 的本部分规定了并网、定速型风力发电机组异步发电机的试验方法。

　　本部分适用于并网、定速型风力发电机组单速或双速异步发电机(以下简称“发电机”)的性能试验。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注 日期的引用文件，仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GB/T 1029 三相同步电机试验方法

　　GB/T 1032 三相异步电动机试验方法

　　GB/T 2423 . 16 电工电子产品环境试验 第 2 部分：试验方法 试验 J 及导则：长霉

　　GB/T 2423 . 17 电工电子产品环境试验 第 2 部分：试验方法 试验 Ka：盐雾

　　GB/T 4942 . 1 旋转电机整体结构的防护等级(IP代码) 分级

　　GB/T 10068 轴中心高为 56 mm及以上电机的机械振动 振动的测量、评定及限值

　　GB/T 10069 . 1 旋转电机噪声测定方法及限值 第 1 部分：旋转电机噪声测定方法

　　GB/T 10069 . 3 旋转电机噪声测定方法及限值 第 3 部分：噪声限值

　　GB/T 12665 电机在一般环境条件下使用的湿热试验要求

　　3 试验要求及准备

　　3 . 1 安全措施

　　由于试验中涉及危险的电压、电流和机械力，试验过程中应采取安全有效的防范措施，所有的试验应由具有相关知识和经验的人员进行操作。

　　3 . 2 测试的仪器和仪表

　　3 . 2 . 1 试验中使用的测量仪器、仪表、传感器均应经计量部门检定合格并在有效期内。

　　3 . 2 . 2 试验时采用的电气测量仪表的准确度应不低于 0 . 5 级(兆欧表除外)，电量传感器的准确度应不低于 0 . 2 级，电量变送器的准确度应不低于 0 . 5 级，转速表的读数误差应在± 1 r/ min 内，(准确度应不低于 1 . 0 级)，温度计的误差应小于 ±1 ℃ ,电桥或数字围微欧计的准确度应不低于 0 . 2 级，其他测量仪器仪表应符合相关标准的规定。

　　3 . 3 测量要求

　　测量要求应符合 GB/T 1032 的规定。

　　3 . 4 试验准备

　　3 . 4 . 1 试验前被试发电机应处于正常状态，接线正确，试验线路和设备应满足试验要求。

　　GB/T 1907 1 . 2—2018

　　3 . 4 . 2 试验电源要求应符合 GB/T 1032 的规定。

　　4 试验项目及方法

　　4 . 1 外观及机械检查

　　4 . 1 . 1 发电机表面油漆应干燥、完整、均匀，无污损、碰撞、裂痕现象。

　　4 . 1 . 2 转动转子，应平稳灵活，无怠滞和异响。

　　4 . 2 绝缘电阻测定

　　测量时发电机的状态，仪表的选用及测量方法应符合 GB/T 1032 的规定。 对于双绕组发电机应分别测量两套绕组对机壳及相互间的绝缘电阻。

　　4 . 3 绕组在实际冷状态下直流电阻的测定

　　绕组在实际冷状态下直流电阻的测定按 GB/T 1032 规定进行，三相电阻与三相电阻的平均值之差应不大于平均值的 2%。

　　4 . 4 绕组的相序检查

　　发电机的旋转方向符合要求，出线端标志顺序与端电压相序应为同方向。

　　4 . 5 空载电流和空载损耗的测定

　　4 . 5 . 1 试验线路原理图及线路设备要求

　　试验线路原理图见图 1 。

　　说明：

　　D — 拖动机;

　　YF — 异步发电机(被试电机);

　　TY— 三相调压器。

　　图 1 试验线路原理图

　　GB/T 1907 1 . 2—2018

　　线路设备的要求如下：

　　a) 拖动机 D应能在异步发电机 YF 以同步转速为起点的 1 . 5 倍转差范围内达到 1%的稳态调速精度要求;

　　b ) YF 的励磁由电网经三相调压器 TY供给，调节 TY 可以方便地调节 YF 的端电压，以便于测定 YF 的空载特性曲线;

　　c) YF 的同步转速与电网(或交流机组)频率及发电机极对数有关，见式(1),当 f 波动时，n0 也随之变化。

　　n …………………………( 1 )

　　式中：

　　n0 — 同步转速，单位为转每分(r/min) ;

　　f — 电网(或交流机组)频率，单位为赫兹(Hz) ;

　　p — 电机极对数。

　　4 . 5 . 2 发电机空载特性的测定和用发电机法求取铁耗 PFe1

　　4 . 5 . 2 . 1 发电机空载特性的测定

　　试验时，可采用图 1 试验线路。

　　测定前，YF应在同步转速下空转(与 TY 完全脱开)，使机械损耗基本达到稳定，即 D 的输出功率相隔 30 min 的两个读数之差应不大于前一个读数的 3%,并记录 D 的机械损耗 P01 。

　　D拖动 YF至同步转速，并保持不变，利用 TY 为 YF提供励磁，调节 TY,测定在不同空载电压 U0下空载电流 I0 ,作 I0=f(U0/UN)关系曲线图( 图 2) 。

　　图 2 I0 =f(U0/UN)关系曲线图

　　试验时，空载电压 U0 应从 1 . 3 倍 ~1 . 1 倍额定电压开始逐步降低到可能达到的最低电压值，其间测取 7 点 ~9 点读数。 由于异步电机一般机械特性较硬，试验中应随时注意电网频率波动对 I0 的影响。当电网频率偏离 50 Hz 时，应相应调整拖动机 D 的转速，使 I0 在各电压 U0 下都有其最小值，记录这些最小值。 每点应测取三相电压、三相电流和绕组温度或电阻，根据温度和电阻成比例关系，确定每个电压点的绕组端电阻 R0 。检查试验时，可仅测取额定电压时的空载电流。

　　4 . 5 . 2 . 2 发电机法求取铁耗 PFe1

　　空载特性测定时，测得 YF额定电压时，D 的空载损耗 P02 , YF 的空载线电流 I0N,按式(2)计算出发电机定子绕组铜耗 PCu0 ,按式(3)计算空载时发电机铁耗。

　　式中：

　　PCu0 — 发电机定子绕组铜耗，单位为瓦( W ) ;

　　I0 N —发电机的空载线电流，单位为安(A) ;

　　R0 — 定子绕组端电阻，单位为欧(Ω) 。

　　则空载时发电机损耗为：

　　PFe1 = P02 - P01 - PCu0 …………………………( 3 )

　　式中：

　　PFe1 — 发电机铁耗，单位为瓦( W ) ;

　　P01 — 发电机机械损耗，单位为瓦(W) ;

　　P02 — 发电机空载损耗，单位为瓦(W) 。

　　4 . 5 . 3 用电动机法求取空载损耗

　　按 GB/T 1032 试验方法测取空载机械损耗 PfW 和空载铁耗 PFe2 。

　　4 . 5 . 4 发电机最终铁耗

　　按式(4)计算发电机最终铁耗。

　　P …………………………( 4 )

　　式中：

　　PFe — 发电机最终铁耗，单位为瓦(W) ;

　　PFe2 — 发电机空载铁耗，单位为瓦( W ) 。

　　4 . 6 热试验

　　可采用图 1 试验线路，调节 D 转速，使 YF 的输出功率增加至额定功率，同时调节 YF 励磁，保持YF额定电压，直到 YF发电机各部位温升达到热稳定状态为止。 其测量方法、仪器、仪表、设备应符合GB/T 1032 的规定。 热试验后，应立即测量定子绕组的热态电阻 R。

　　4 . 7 负载特性试验

　　4 . 7 . 1 负载特性曲线

　　负载特性曲线是发电机保持额定电压和额定频率下，测得发电机输入功率 P1 ,定子相电流 I1 ,效率 η,功率因数 cosφ及转差率 S与输出功率 P2 的关系曲线，见图 3 。

　　负载特性曲线应在发电机的热试验后，基本保持在热状态时测取。 如果热试验后停机时间较长，应使 YF加负载升温至接近其稳定温升的热状态。 此时，在 1 . 25 倍 ~0 . 25 倍额定功率范围内测取 6 点 ~ 8 点读数。(优先选择 P2 为 1 . 25 倍、1 . 0 倍、0 . 75 倍、0 . 5 倍、0 . 25 倍额定功率的测点)记录三相额定电压UN、定子相电流I1、输出功率 P2、转差率 S 及绕组温度。 根据所测的数据，结合空载特性试验求得的损耗，分析计算出功率因数、效率、转差率。

　　GB/T 1907 1 . 2—2018

　　图 3 负载特性曲线图

　　4 . 7 . 2 转差率的测定

　　按 GB/T 1032 的规定进行。

　　4 . 7 . 3 功率因数的求取

　　发电机的功率因数按式(5)确定。

　　…………………………( 5 )

　　式中：

　　P2 — 发电机输出功率，单位为瓦(W) ;

　　U1 — 线电压，单位为伏(V) ;

　　I1L —定子线电流，单位为安(A) 。

　　当采用两只瓦特表测量功率时，可用式(6)校核由式(5)求得的功率因数值。

　　1

　　…………………………( 6 )

　　式中：

　　W 1、W2 — 分别为两只瓦特表的读数，如瓦特表的读数为负，则为负值代入。

　　如果按式(5)和式(6)求得的功率因数相差不大于 1%,则表明测量是正确的。

　　4 . 7 . 4 效率测定

　　4 . 7 . 4 . 1 定子绕组铜耗

　　定子绕组铜耗按式(7)计算。

　　PCu1 =3I1 2 R1ref …………………………( 7 )

　　式中：

　　PCu1 — 定子绕组铜耗，单位为瓦( W ) ;

　　I1 —定子相电流，单位为安(A) ;

　　R1ref — 换算到基准工作温度时的定子绕组相电阻，单位为欧( Ω) 。

　　换算按式(8) 。

　　GB/T 1907 1 . 2—2018

　　R1ref = R …………………………( 8 )

　　式中：

　　Rc — 实际冷状态时绕组的电阻(三相平均值)，单位为欧(Ω) ;

　　θref —基准工作温度，单位为摄氏度(℃),基准工作温度见表 1 ;

　　θc —实际冷状态时绕组的温度，单位为摄氏度(℃) ;

　　Ka — 常数，对铜绕组该常数取 235 。

　　表 1 基准工作温度表

　　4 . 7 . 4 . 2 转子绕组损耗(I2 R)

　　转子绕组损耗见式(9) 。

　　PCu2 =(P2 + PCu1 + PFe ) S …………………………( 9 )

　　式中：

　　PCu2 — 转子绕组损耗，单位为瓦( W ) ;

　　S — 负载特性试验时测得的转差率。

　　4 . 7 . 4 . 3 杂散损耗

　　额定功率时的杂散损耗值按额定输出的(0 . 025lgPn~0 . 005lgPn ) 计算。 对于其他负载点，杂散损耗按与(I3 2 -I2 2 )/(IN 2 -I2 2 ) 成正比确定。 杂散损耗计算按式(10) 。

　　式中：

　　PS — 杂散损耗，单位为瓦(W) ;

　　Pn — 额定功率，单位为瓦(W) ;

　　IN —额定电流，单位为安(A) ;

　　I2 —额定电压时空载电流，单位为安(A) ;

　　I3 —负载电流，单位为安(A) 。

　　4 . 7 . 4 . 4 效率

　　效率的求取，先按式(11)计算总损耗，然后按式(12)计算发电机效率。

　　Σ P =Pfw + PCu1 + PCu2 + PFe + PS …………………………( 11 )

　　式中：

　　Σ P — 总损耗，单位为瓦(W) ;

　　PS — 杂散损耗，单位为瓦(W) ;

　　Pfw — 空载机械损耗(轴承摩擦损耗和风磨耗)。

　　GB/T 1907 1 . 2—2018

　　…………………………( 12 )

　　式中：

　　η—效率。

　　4 . 8 最大转矩的测定

　　最大转矩的测定按 GB/T 1032 的规定进行。

　　4 . 9 超速试验

　　超速试验可在冷态下进行。 试验时，应采取安全防护措施，尽可能远距离测量转速，将发电机的转速调高到 1 . 2 倍最高运行转速，历时 2 min。 超速的方法有下列两种：

　　a) 用原动机驱动被试发电机，被试发电机空转;

　　b ) 提高被试发电机的电源频率，被试发电机作空载电动机运行。

　　4 . 10 振动的测定

　　超速试验后进行振动的测定。 振动的测定按 GB/T 10068 的规定进行。

　　4 . 1 1 噪声的测定

　　噪声的测定按 GB/T 10069 . 1、GB/T 10069 . 3 的规定进行。

　　4 . 12 短时升高电压试验

　　试验在空载电动机运行状态下进行，外施电压为额定电压的 130%, 时间为 3 min。 在提高电压至额定电压的 130%时，可以同时提高频率或转速，但转速应不超过额定值的 115%。

　　4 . 13 额定频率下堵转试验

　　额定频率下堵转试验按 GB/T 1032 规定的方法进行。

　　4 . 14 过载试验

　　过载试验应在发电机处于接近热状态下或热试验后进行，保持额定频率和额定电压，调节负载使其输出达到技术标准要求规定的负载倍数和时间，此时温升不做考核，试验后检查发电机绝缘及各部件是否损坏。

　　4 . 15 电流波形畸变率测定

　　电流波形畸变率测定按 GB/T 1029 的规定进行。

　　4 . 16 耐电压试验

　　耐电压试验按 GB/T 1032 的规定进行。

　　4 . 17 转动惯量试验

　　转动惯量试验按 GB/T 1032 的规定进行。

　　4 . 18 外壳防护等级试验

　　外壳防护等级试验按 GB/T 4942 . 1 的规定进行。

　　GB/T 1907 1 . 2—2018

　　4 . 19 交变湿热试验

　　40 ℃交变湿热试验按 GB/T 12665 的规定进行。

　　4 . 20 盐雾试验

　　盐雾试验按 GB/T 2423 . 17 规定的试验方法进行。

　　4 . 2 1 霉菌试验

　　霉菌试验按 GB/T 2423 . 16 规定的试验方法进行。