generator fat procedure

7/17/2019 Generator FAT Procedure

http://slidepdf.com/reader/full/generator-fat-procedure 1/35

SATAH FACILITIES

REPLACEMENT OF MAIN DIESEL GENERATORS AT

ARZANAH POWER HOUSE

CONTRACT No. CTEST110610

PROJECT No. – P-7335



REPLACEMENT OF MAIN DIESEL

GENERATORS AT ARZANAH POWER

HOUSE

REVISIONS

Rev Prep’d by Check’d by App’d by Reason for Issue

A3 b Cummins

21-May-2014

Patrik Fagernäs

21-May-2014

Peter Achren

03-Jun-2014

Issued For Construction

A2 a Cummins

17-Apr-2014

Patrik Fagernäs

28-Apr-2014

Peter Achren

02-May-2014 Re-Issued For Approval

A1 - Cummins

08-Nov-2013

Patrik Fagernäs

21-Mar-2014

Peter Achren

24-Mar-2014 Issued For Approval

Status: Approved Confidential Document id: DBAC829762 b (35)




Sco e: Al l s nchronous machine t es DSG and DIG

IEC/EN 60034:2004 IEEE 115:2009 A103 A203

1. Part 4, Section 6.3 Ch. 3.3.2-3 x x

2. Part 4, Section 6.4 Ch. 4.2.5 x x

2.1 Part 4, Section 6.4 Ch. 4.2.5 x x



3. Part 4, Section 6.5 Ch. 4.2.8 x x

3.1 Part 4, Section 6.5.2&7.27.2 Ch. 4.2 x x

3.2 Part 1; Section 9.3.2 - x x

3.3 Part 4; Section 7.29&7.11.1 Ch.10.8.1 x x

3.4 Part 4 Section 7.2.1 Ch. 10.3 x x

4. Part 8, Section 5 & 6.7 Ch.3.7.2-4 x x

5. x x

6. x x

6.1 x x

6.2 x x

6.3 x x

6.4 x x

6.5 x x

7. Part 4; Section 6.32 - x x

8. Part 1; Section 9.7 Ch. 3.13 x x

9. Part 14; Section 8.1 Ch. 3.16 x x

10. Part 1; Section 9.2 Ch. 3.2.3 x x

11. - IEEE 43:2000 x x

12. Part 2; section 10&11

IEEE 115 Ch. 4.1.1 &

4.2.7-9 based on NEMA

MG1 and ANSI C50x x

13. Part 4; Section 7.26.4 Ch.5.3.5 x x

14. Part 4; Section 6.5 - x x

15. Part 1; Section 8 Ch. 6.2.4 method 4 or

6 2 3 Method 3

15 b4 second and first part

Sustained short circuit test x

Temperature rise test, witness point for A303 only, review for A103 and A203 15 b2

Measurement of insulation resistance x

Determination of efficiency (calculated based on Tests 2.1, 3.1+13) x

Determination of rated field current x

Overspeed test x

Vibration measurement x

High voltage test (aka Hipot) x

Adjustment of additional modules/features for voltage regulator CGTG factory standard x

Load characteristic at p.f. = 0,1 x

Check of voltage adjustment range CGTG factory standard x

Adjustment of the parallel operation mode/static droop (def. -3%@In) CGTG factory standard x

Adjustment of voltage regulator CGTG factory standard x

Adjustment of underspeed protection CGTG factory standard x

Voltage balance CGTG factory standard x

Functional test of AVR-System CGTG factory standard x

Short-circuit ratio SCR x

Evaluation of synchronuous reactance Xd x

Rotating field control / phase sequence check x

Short-circuit characteristic,overload test,SCR,Xd x

Short-circuit characteristic x

Overload test x

No-load characteristic x

Winding test x

Remanent voltage x

Test overview A303

Measurement of resistances (cold ) x

No-load characteristic,remanent voltage,winding test x

Synchronous machine test overview (Product Validation at CGT Test-

Field)

ING-PS-0005

Ref. according to Generator no.




General test description for synchronous machines

Allgemeine Prüfbeschreibung für Synchronmaschinen ING-PS-0028

ING-PS-0028 GENERAL TEST DESCRIPTION FOR D-RANGE SYNCHRONOUS MACHINES EN-DE REV F.DOCX Rev. F, 20.02.2013 Page / Seite 1 / 32

General test description for synchronous machines(Product Verification at AvK Test- Field)

Scope: All synchronous machine types DIG, DSG, DSU and DIM.

Content:

0. Introduction

1. Measurement of winding resistances (test report page, trp: 1.1)

2. No load characteristic, remanent voltage measurement, winding test2.1 No load characteristic (trp: 3.1, 3.4) 2.2 Winding test (trp: 1.1, 3.1) 2.3 Remanent voltage measurement (trp: 1.1)

3. Short circuit characteristic, overload test, short circuit ratio scr, synchronu-ous reactance Xd 3.1 Short circuit characteristic (trp: 3.1, 3.4) 3.2 Overload test (trp: 1.1, 3.1) 3.3 Short circuit ratio scr (trp: 3.4) 3.4 Evaluation of synchronous reactance xd (trp: 3.4)

4. Rotating field control (trp: 1.1)

5. Voltage balance (trp: 1.1)

6. Functional test of AVR – System:

6.1 Adjustment of the voltage regulator 6.2 Adjustment of the underspeed protection (trp: 3.1) 6.3 Check of voltage adjustment range (trp: 3.1) 6.4 Adjustment of the parallel operation mode / static droop (trp: 3.1) 6.5 Adjustment of additonal modules / features (if applicable) for the voltageregulator (trp: 3.1)

Allgemeine Prüfbeschreibung für Synchronmaschinen(Produktprüfung im Prüffeld von AvK)

Geltungsbereich: Alle Synchronmaschinen der Typen DIG, DSG, DSU und DIM.

Inhalt:

0. Einleitung

1. Messung der Wicklungswiderstände (Prüfbericht Seite, PBS: 1.1)

2. Leerlaufkennlinie, Remanenzspannungsmessung und Wicklungsprüfung 2. 1 Leerlaufkennlinie (PBS: 3.1, 3.4) 2.2 Wicklungsprüfung (PBS: 1.1, 3.1)

2. 3 Messung der Remanenzspannung (PBS: 1.1) 3. Kurzschlusskennlinie, Überlasttest, Leerlauf-Kurzschluss-Verhältnis, syn-chrone Reaktanz Xd3.1 Kurzschlusskennlinie (PBS: 3.1, 3.4) 3.2 Überlasttest (PBS: 3.1, 3.4) 3.3 Leerlauf-Kurzschluss-Verhältnis (PBS: 3.4) 3.4 Ermittlung der synchronen Reaktanz xd (PBS: 3.4)

4. Drehfeldkontrolle (PBS: 1.1)

5. Spannungssymmetrie (PBS: 1.1)

6.Funktionstest AVR –System:6.1 Einstellung des Spannungsreglers 6.2 Einstellung des Unterdrehzahlschutzes (PBS: 3.1)6.3 Prüfung des Spannungsregelbereichs (PBS: 3.1) 6.4 Einstellung des Parallelbetriebes / der Blindlaststatik (PBS: 3.1) 6.5 Einstellung der Zusatzmodule / Zusatzfunktionen (falls vorhanden) zumSpannungsregler (PBS: 3.1)







7. Load characteristic at p.f. 0,1 (trp: 3.1)

8. Overspeed test (trp: 1.1)

9. Vibration measurement (trp: 2.1)

10. High voltage test (trp: 1.1/2.1)

11. Measurement of the insulation resistance (trp: 1.1/2.1)

12. Determination of efficiency (trp: 3.2)

13. Determination of rated field current (trp: 3.3)

14. Sustained short circuit test (trp:3.2)

15. Temperature rise test (trp: 4.1,4.2,4.20)

15.1 Additional temperature rise test for 110% rated current for 1h (trp: 4.3,4.4,4…)

16. Sudden short circuit test (trp: 7.1,7.2,7.3,7.4)

17. Harmonic Analysis of voltage waveform (trp:6.1,6.2,6.3)

18. Sudden load application at p.f.0,1, characteristic of stator winding voltage(trp:8.1, ….)

19. Noise pressure level measurement (trp:5., ..)

20. Leakage reactance measurement (trp:9.1)

21. Determination of rotor inertia by measurement of retardation curve (trp:10,…)

22. Polarization index measurement (trp:11,…)

7. Lastkennlinie bei cos phi = 0,1 (PBS: 3.1)

8. Schleuderprobe (PBS: 1.1)

9. Schwingungsmessung (PBS: 2.1)

10. Hochspannungsprüfung (PBS: 1.1/2.1)

11. Messung der Isolationswiderstände (PBS: 1.1/2.1)

12. Bestimmung des Wirkungsgrades (PBS: 3.2)

13. Bestimmung des Nennerregerstroms (PBS: 3.3)

14. Dauerkurzschlusstest (PBS: 3.2)

15. Erwärmungslauf (PBS: 4.1,4.2,4.20)

15.1 Zusätzliche Erwärmungslauf mit 110% Bemessungsstrom für 1h (PBS: 4.3,4.4,4....)

16. Stosskurzschlussversuch (PBS: 7.1,7.2,7.3,7.4)

17. Oberwellenanalyse der Spannungskurvenform (PBS: 6.1,6.2,6.3)

18. Stosslastaufschaltung mit cos phi = 0,1, Verlauf der Statorwicklungsspan-nung (PBS: 8.1, ....)

19. Schalldruckmessung (PBS: 5.,....)

20. Messung der Streureaktanz (PBS: 9.1)

21. Bestimmung des Rotorträgheitsmoments durch Messung der Auslaufkurve (PBS: 10,..)

22. Messung des Polarisationsindex (PBS: 11,..)







23. Bearing insulation measurement (Check during assembling )(trp:3.1)

24. Shaft voltage measurement (trp:3.1)

25. Tan Delta measurement for each stator winding phase(trp:12,..)

26. Negative-phase sequence test ´X2(trp:12,..)

27. Zero resistance R 0 and reactance X 0 (trp:12,..)

28. Harmonic Analysis of current waveform (trp:6.1,6.2,6.3)

0. Introduction

The test procedures are generally based upon the technical requirements of IEC /EN60034. For additional descriptions the valid IEEE115 and IEEE43 standard ex-

plains more variants of possible test procedures without technical relevant differ-ences.These test procedure is applicable for all classifications and standards, which areharmonized to IEC60034.These test procedure (in accordance to IEEE115) is applicable for all NEMA or ANSIstandards, which are from technical point of view comparable to IEC60034.

Scope of test:

Repeat test:Repeat test content is defined in ING-PS-0005. This is standardized scope of the testto check the functionality of the machine. It is generally offered for machines, whereType test certificate of an identical machine is available.

Type test:Type test content is defined in ING-PS-0005.

23. Messung der Lagerisolation ( Prüfung beim Zusammenbau) (PBS: 3.1)

24. Messung der Wellenspannung (PBS:3.1)

25. Messung des Tan Delta für jede einzelne Phase der Statorwicklung(PBS:12,..)

26. Gegenläufigewiederstand und –reaktanz R2/X2 (PBS: 12,..)

27. Nullwiderstand R 0 und Nullreaktanz (PBS: 12,..)

28. Oberwellenanalyse der Stromkurvenform (PBS: 6.1,6.2,6.3)

0. Einleitung

Generell basieren die hier diskutierten Prüfverfahren auf den Technischen Anforde-rungen der IEC / EN60034. Weitere Beschreibungen sind in den aktuellen Standards

IEEE115 und IEEE43 zu finden, in denen mögliche Prüfverfahren ohne technisch rele-vante Unterschiede erklärt werden.Die vorliegende Prüfanweisung gilt für alle nach IEC 60034 harmonisierten Klassifika-tionen und Standards.Dieses Prüfverfahren (entsprechend IEEE115) gilt für alle NEMA- bzw. ANSI-Standards, die vom Standpunkt der Technik aus betrachtet mit dem StandardIEC60034 vergleichbar sind.

Prüfumfang:

Wiederholungsprüfung:Der Inhalt der Wiederholungsprüfung ist in der ING-PS-0005 festgelegt. Das ist derstandardisierte Prüfumfang, um die Funktionalität der Maschine zu prüfen. Dieser wirdgenerell für Maschinen angeboten, für die ein Typprüfzertifikat für eine identische Ma-schine vorliegt.

Typprüfung:Der Inhalt der Typprüfung ist in der ING-PS-0005 festgelegt.







Marine Type test:Marine Type test includes a. m. Type test and temperature rise test. It is assumedthat sudden load application is done on board.

Note:The valid scope of test is defined in the relevant order papers. Additional tests has to be ordered separately within order checklist (FM 7.2-04)For identical machines the manufacturer reserves the right to reduce the scope oftests. This is valid for item 2.1, 3.1, 3.3, 3.4, 12, 13, 14. These tests or evaluationscan be replaced by using approved Type test sheets of earlier measured identicalmachinesTest 15 – 25 has to be ordered separately in accordance to the valid specification foreach order.

General:

Valid for all test procedures:The test results are to be verified in the responsible technical department accordingto the quality system.

1. Measurement of winding resistances (test report page, trp: 1.1)

Reference:IEC60034-4, Section 6.3, IEEE 115 3.3 Description:Winding resistances are measured for the machine at ambient temperature. Thisincludes 3 stator phases, main field winding, exciter rotor (all 3 phases) winding, ex-citer stator winding, auxiliary windings or PMG, if applicable. Furthermore, PT100sensors and space heaters are checked to be in order by resistance measurement.Measurement of resistances by using a high quality low resistance ohmmeter, actualtype see test field equipment list.Resistance values and ambient temperature are recorded.

Typprüfung für Bordnetzgeneratoren:Die Typprüfung für Bordnetzgeneratoren beinhaltet die oben erwähnte Typprüfung unddie Erwärmungsprüfung. Es wird davon ausgegangen, dass an Bord eine Stosslast-aufschaltung erfolgt.

Hinweis:Der verbindliche Prüfumfang ist in den jeweiligen Bestellpapieren festgelegt.Evtl. zusätzliche Prüfungen sind gesondert in der Bestell-Checkliste (FM 7.2-04) zubestellen.Bei identischen Maschinen behält sich der Hersteller vor, den Umfang der Prüfungenzu reduzieren. Dies gilt für die Positionen 2.1, 3.1, 3.3, 3.4, 12, 13 und 14. Diese Prü-fungen bzw. Messungen können durch Verwendung genehmigter Typenprüfblätter vonfrüher geprüften Maschinen ersetzt werden.Die Prüfungen 15 – 25 sind entsprechend der jeweils geltenden Spezifikation für jedeBestellung separat zu bestellen.

Allgemeines:

Gilt für alle Prüfverfahren:Die Prüfergebnisse sind in der verantwortlichen technischen Abteilung entsprechenddem Qualitätssystem zu überprüfen.

1. Messung der Wicklungswiderstände (Prüfbericht Seite, PBS: 1.1)

Referenz:IEC60034-4, Pkt. 6.3 und IEEE 115 3.3 Beschreibung:Bei dieser Prüfung werden die Wicklungswiderstände für die Maschine bei Umge-bungstemperatur gemessen. Die Messungen sind an allen 3 Phasen des Stators, derHauptfeldwicklung, dem Erregerrotorwicklung (alle 3 Phasen), der Erregerstatorwick-lung, den Hilfswicklungen und - wenn zutreffend - den PMG-Wicklungen durchzufüh-ren. Außerdem sind die PT100-Temperaturfühler und die Heizleiter durch Wider-standsmessung zu prüfen.Die Messung der Widerstände erfolgt mit einem hochwertigen, niederohmigen Ohm-meter; zum derzeit verwendeten Typ, siehe Liste der am Prüfstand zu verwendendenGeräte.Die Widerstandswerte und Umgebungstemperaturen sind entsprechend zu protokollie-ren.







Requirement:IEC standard states no accuracy demand, but it is recommended that differences arenot more than 10% from calculated value (the calculated value is for 20 °C and forcomparison the measured values should also be re-calculated to 20 °C) and in poly-

phase windings variations not over 1% of each other.

2. No load characteristic, remanent voltage measurement, winding test

Reference:IEC60034-4, Section 6.4.2, IEEE 115, 4.2.5

2.1 No load characteristic (trp: 3.1, 3.4) Description:The test is conducted by rotating the synchronous machine at rated speed with openstator winding (no load) with a prime mover ( DC or AC motor) and with fixed excita-tion for the several test points. The test is made from high to low voltage, starting

from at least 130% rated voltage ( test point 2.3), and ending with gradual steps to20% rated voltage (if the remanence voltage is not higher), one measurement pointbeing the rated voltage. Finally the remanence voltage (test point 2.2) is measured(no excitation current).For each test point one stator voltage (U-V), field voltage, exciter stator current,speed, drive load, auxiliary winding voltage or PMG voltage, are recorded.The field voltage is measured by additional slip rings.Field resistance is measured with actual winding temperature after completion of thetest.

Requirement:IEC determines the measurement procedure as described. There is no explicitly ac-curacy demand stated, but these measurements are the basis of evaluation of-iron losses-synchronous reactance Xd-short circuit ratio scr tolerance range-air gap line-rated field current by the Swedish diagram IEC60034-4, Section 7.26.4- Intern tolerance of CGT for no-load excitation current is +/-15%

Anforderungen:Im IEC-Standard ist zwar keine konkrete Genauigkeit angegeben, es wird aber emp-fohlen, dass die Abweichungen vom berechneten Wert (der Wert ist für 20 °C berech-net; zum Vergleich sollten die gemessenen Werte auf den Wert für 20 °C umgerechnet

werden) nicht größer sein sollten als10 %, und bei Wicklungen mit mehreren Phasen nicht mehr als 1 %.

2. Leerlaufkennlinie, Remanenzspannungsmessung und Wicklungsprüfung

Referenz:IEC60034-4, Pkt. 6.4.2 und IEEE 115, Pkt. 4.2.5

2. 1 Leerlaufkennlinie (PBS: 3.1, 3.4) Beschreibung:Diese Prüfung wird durch Drehen der Synchronmaschine bei Nenndrehzahl mit offe-ner Statorwicklung (ohne Last) mit Hilfe einer Antriebsmaschine (Gleichstrom- oderWechselstrommotor) und fester Erregung an verschiedenen Prüfpunkten durchgeführt.

Diese Prüfung beginnt mit hoher Spannung, die dann allmählich reduziert wird; eswerden zunächst mindestens 130 % der Nennspannung (Prüfpunkt 2.3) angelegt.Dann wird die Prüfspannung schrittweise und allmählich auf 20 % der Nennspannungreduziert (sofern die Remanenzspannung nicht höher ist); eine Messung ist bei Nenn-spannung durchzuführen. Abschließend ist dann die Remanenzspannung (Prüfpunkt2.2) zu messen (kein Erregerstrom).Für jeden Prüfpunkt wird jeweils eine Statorspannung (U-V), Feldspannung, Erreger-statorstrom, Drehzahl, Antriebslast und Hilfswicklungs- bzw. PMG-Spannung erfasst.Die Messung der Feldspannung erfolgt über zusätzliche Schleifringe.Der Feldwiderstand wird nach Beendigung der Prüfung bei der tatsächlichen Wick-lungstemperatur gemessen.Anforderungen:Das beschriebene Prüfverfahren wird durch den IEC-Standard festgelegt. Dort werdenzwar explizit keine Anforderungen an die Genauigkeit angegeben, aber diese Mes-sungen dienen als Grundlage für die Ermittlung folgender Kenngrößen:- Verluste in Eisen;- Synchronremanenz Xd;- Toleranzbereich für das Kurzschlussverhältnis KSV;- Luftspaltlinie;- Feldnennstrom über das Schweden-Diagramm in IEC60034-4, Pkt. 7.26.4- Die interne Toleranz bei CGT für den Leerlauferregerstrom ist ±15 %.







2.2 Winding test (trp: 1.1, 3.1)

Reference:IEC60034-4, Section 6.4

Description:Winding test is the test point of the no load characteristic for 130% rated voltage. Onestator voltage ( U-V) , field voltage, exciter stator current, speed, drive load, auxiliarywinding voltage or PMG voltage, are recorded. The field voltage is measured by addi-tional slip rings – if available.

Requirement:Stator- and rotor windings have to withstand this test procedure.

2.3 Remanence voltage measurement (trp: 1.1)

Reference:IEC60034-4, Section 6.4, IEEE 115, 4.2.5

Description:Remanence voltage is measured with stator winding open, at rated speed and exciterstator current = 0 A.

Requirement:IEC standard states no accuracy or value demand. The remanent voltage should beminimum appr. 10% / maximum appr. 25% of rated voltage, depending of the re-quirements of the Automatic Voltage Regulator Specification. (These data are suita-ble for exciter machines with internally mounted permanent magnets, otherwise lowervalue for remanent voltage , appr. 5% up to 10% )

2.2 Wicklungsprobe (PBS: 1.1, 3.1)

Referenz:IEC60034-4, Pkt. 6.4

Beschreibung:Die Wicklungsprobe ist der Prüfpunkt der Leerlaufkennlinie bei 130 % Nennspannung.Es wird jeweils eine Statorspannung (U-V), Feldspannung, Erregerstatorstrom, Dreh-zahl, Antriebslast und Hilfswicklungs- bzw. PMG-Spannung erfasst. Die Messung derFeldspannung erfolgt über zusätzliche Schleifringe (wenn vorhanden).

Anforderungen:Stator- und Rotorwicklungen müssen diesem Prüfverfahren standhalten.

2. 3 Messung der Remanenzspannung (PBS: 1.1)

Referenz:IEC60034-4, Pkt. 6.4 und IEEE 115, Pkt. 4.2.5

Beschreibung:Die Remanenzspannung wird bei offener Statorwicklung bei Nenndrehzahl und Erre-gerstatorstrom = 0 A gemessen.

Anforderungen:Im IEC-Standard wird diesbezüglich keine besondere Genauigkeit gefordert bzw. keinspezieller Wert angegeben. Die Remanenzspannung sollte - abhängig von den Anfor-derungen der Spezifikation für den automatischen Spannungsregler (AVR) - mindes-tens ca. 10 % und max. ca. 25 % der Nennspannung sein. (Diese Daten sind für Er-regermaschinen mit innen angebrachten Permanentmagneten geeignet; andernfallsgelten für die Remanenzspannung niedrigere Werte, z. B. ca. 5 % ... 10 %).







3. Short circuit characteristic, overload test, short circuit ratio scr, synchronu-ous reactance Xd

Reference:

IEC60034-4, Section 6.5, IEEE 115, 4.2.8

3.1 Short circuit characteristic (trp: 3.1, 3.4) Description:The test is conducted by rotating the synchronous machine at rated speed with shortcircuited stator windings in or near to the terminal box with a prime mover ( DC or ACmotor) and with fixed excitation for the several test points. The test is normally madefrom high to low current, starting with 150% rated current ( Overload test point, 30sduration) and continued by lowering the current in 25% steps to minimum 25% ratedcurrent. One test point is at rated current.For each test point one stator current, field voltage, exciter stator current, speed,drive load, auxiliary winding voltage or PMG voltage, are recorded.The field voltage is measured by additional slip rings.

Field resistance, stator winding resistance are measured with actual winding tem-perature after completion of the test.

Requirement:IEC determines the measurement procedure as described. There is no explicitly ac-curacy demand stated, but these measurements are the basis of evaluation of-short circuit losses, stray losses-synchronous reactance Xd-short circuit ratio (SCR)-short circuit curve-rated field current by the Swedish diagram IEC60034-4, Section 6.5 & 7.26.4

3. Kurzschlusskennlinie, Überlasttest, Kurzschlussverhältnis (KSV) und Syn-chronreaktanz Xd

Referenz:

IEC60034-4, Pkt. 6.5 und IEEE 115, Pkt. 4.2.8

3.1 Kurzschlusskennlinie (PBS 3.1 und 3.4) Beschreibung:Diese Prüfung wird durch Drehen der Synchronmaschine bei Nenndrehzahl mit kurz-geschlossenen Statorwicklungen in oder in der Nähe des Klemmenkastens mit Hilfeeiner Antriebsmaschine (Gleich- oder Wechselstrommotor) und konstanter Erregungan mehreren Prüfpunkten durchgeführt. Diese Prüfung wird in der Regel von hohemzu niedrigem Strom durchgeführt, beginnend mit einem hohen Strom von 150 % desNennstroms (Überlasttestpunkt, 30s Dauer), und dieser wird dann allmählich in 25%-Schritten auf min. 25% des Nennstroms abgesenkt. Ein Prüfpunkt liegt dann beiNennstrom.Für jeden Prüfpunkt wird jeweils ein Statorstrom, Feldspannung, Erregerstatorstrom,

Drehzahl, Antriebslast und Hilfswicklungs- bzw. PMG-Spannung erfasst.Die Messung der Feldspannung erfolgt über zusätzliche Schleifringe.Feldwiderstand und Statorwicklungswiderstand werden nach Beendigung der Prüfungbei der tatsächlichen Wicklungstemperatur gemessen.

Anforderungen:Das beschriebene Prüfverfahren wird durch den IEC-Standard festgelegt. Dort werdenzwar explizit keine Anforderungen an die Genauigkeit angegeben, aber diese Mes-sungen dienen als Grundlage zur Bestimmung folgender Kenngrößen:- Kurzschlussverluste, lastabhängige Zusatzverluste;- Synchronreaktanz Xd;- Kurzschlussverhältnis (KSV);- Kurzschlusskennlinie;- Feldnennstrom über das Schweden-Diagramm in IEC60034-4, Pkt. 6.5 und 7.26.4







3.2 Overload test (trp: 1.1, 3.1)

Reference:IEC 60034-1, Section 9.3.2

Description:Overload test is the test point of the short circuit characteristic with 150% rated cur-rent. Test duration is 30 seconds. One current, field voltage, exciter stator current,speed, drive load and – if installed – auxiliary winding voltage or PMG voltage arerecorded.The field voltage is measured by additional slip rings – if available.

Requirement:IEC standard states no accuracy or value demand. Stator- and rotor windings have towithstand this test procedure.

3.3 Short circuit ratio scr (trp: 3.4)

Reference:IEC60034-4, Sections 7.1.1, 7.29; IEEE 115 10.8.1Description: Based on the measured short circuit characteristic and the rated field current theshort circuit ratio scr is evaluated.Requirement:IEC60034-1 Table 19, point 17Tolerance range +-15%

3.4 Evaluation of synchronous reactance xd (trp: 3.4)

Reference:IEC60034-4, Section 7.2.1Description: Based on the measured no load characteristic the synchronous reactance xd (nonsaturated and saturated) is evaluated.Requirement:IEC60034-1 Table 19, point 17, Tolerance range +-15%

3.2 Überlasttest (PBS: 3.1, 3.4)

Referenz:IEC 60034-1, Pkt. 9.3.2

Beschreibung:Der Überlasttest ist der Prüfpunkt der Kurzschlusskennlinie bei 150 % Nennstrom. DiePrüfdauer ist 30 s. Es wird jeweils ein Strom, Feldspannung, Erregerstatorstrom,Drehzahl, Antriebslast und - sofern vorhanden - Hilfswicklungs- bzw. PMG-Spannungerfasst.Die Messung der Feldspannung erfolgt über zusätzliche Schleifringe (wenn vorhan-den).

Anforderungen:Im IEC-Standard wird diesbezüglich keine besondere Genauigkeit gefordert bzw. keinspezieller Wert angegeben. Stator- und Rotorwicklungen müssen diesem Prüfverfah-ren standhalten.

3.3 Kurzschlussverhältnis (KSV) (PBS: 3.4)

Referenz:IEC60034-4, Pkt. 7.1.1 und 7.29; IEEE 115 10.8.1Beschreibung: Auf Basis der gemessenen Kurzschlusskennlinie und des Feldnennstroms erfolgt eineBestimmung des Kurzschlussverhältnisses (KSV).Anforderungen:IEC60034-1, Tabelle 19, Pkt. 17Toleranzbereich ±15%

3.4 Ermittlung der Synchronreaktanz xd (PBS: 3.4)

Referenz:IEC60034-4, Pkt. 7.2.1Beschreibung: Auf Basis der gemessenen Leerlaufkennlinie wird d ie Synchronreaktanz xd (gesättigtund ungesättigt) bestimmt.Anforderungen:IEC60034-1, Tabelle 19, Pkt. 17,Toleranzbereich ±15%







4. Rotating field control (trp: 1.1)

Reference: IEC60034-8 “ Terminal markings …” Sections 5 & 6.7, , IEEE 115, 3.7, NEMA MG1 -

1978.

Description: Phase sequence of the rotating field is measured of the at terminals U1 – V1 - W1with a phase rotation meter, while the alternator is running at no load.

Requirement:Check of conformity to the standard.Definition: U1-V1-W1 stator winding phases / L1-L2-L3 switchboard bus bar phas-es,

Clockwise operation (as seen from drive end of the machine)>>> U1-V1-W1 => U1(L1)-V1(L2)-W1(L3) => field rotation right for sequence L1-

L2-L3orCounter clockwise operation (as seen from drive end of the machine)>>> U1-V1-W1 =>U1(L3)-V1(L2)-W1(L1) => field rotation right for sequence L1-L2-L3

5. Voltage balance (trp: 1.1)

Reference:Internal factory check for stator windings voltage symmetry

Description: Measurement of voltage balance of stator windings at no load directly on main termi-nals UVW1 for machines with rated voltage 600V. For machines with higher nomi-nal voltage the measurement is taken at remanence voltage if necessary at reducedspeed or at the terminals of the measuring transformer for the AVR at rated speed.

Requirement:No requirement in IEC/EN standards, internal limit <=1% difference between twophases

4. Drehfeldkontrolle (PBS: 1.1)

Referenz: IEC60034-8 "Kennzeichnung der Anschlussklemmen und Drehrichtung von umlaufen-

den elektrischen Maschinen", Pkt. 5 & 6.7, IEEE 115, 3.7 und NEMA MG1-1978.

Beschreibung: Die Phasenfolge bzw. Drehfeldrichtung des Drehfeldes wird an den Klemmen U1 - V1- W1 mit einem Drehfeldrichtungsanzeiger ermittelt; der Generator läuft dabei im Leer-lauf.

Anforderungen:Prüfung, ob dieser Standard erfüllt ist.Definition: Phasen U1-V1-W1 der Statorwicklung / Phasen L1-L2-L3 der Geräteta-fel-Busschiene,Betrieb im Uhrzeigersinn (von der Antriebsseite der Maschine aus betrachtet)>>> U1-V1-W1 => U1(L1)-V1(L2)-W1(L3) => Felddrehrichtung nach rechts für die

Phasenfolge L1-L2-L3bzw.Betrieb im Gegenuhrzeigersinn (von der Antriebsseite der Maschine aus betrachtet)>>> U1-V1-W1 => U1(L3)-V1(L2)-W1(L1) => Felddrehrichtung nach rechts für diePhasenfolge L1-L2-L3

5. Spannungssymmetrie (PBS: 1.1)

Referenz:werksinterne Prüfung auf Spannungssymmetrie der Statorwicklungen

Beschreibung: Messung der Spannungssymmetrie der Statorwicklungen im Leerlauf direkt an denHauptklemmen UVW1 bei Maschinen mit 600V Nennspannung. Bei Maschinen mithöherer Nennspannung wird die Messung bei Remanenzspannung und - wenn not-wendig - verringerter Drehzahl oder - beim AVR - an den Klemmen des Messwandlersbei Nenndrehzahl abgenommen.

Anforderungen:In den IEC/EN-Standards werden dazu keine speziellen Anforderungen angegeben;intern liegt die Grenze für die Dif ferenz zwischen den beiden Phasen bei≤1 %.

St t A d C fid ti l D t id DBAC829762 b P 13 (35)







6. Functional test of AVR – System:

Reference:The functionality of the AVR system is based upon the description of the specified

AVR. (Suitable AVR types Cosimat N+, DECS125-15, DECS100, DECS200,Unitrol1000, ………).

Requirement:Check of conformity from voltage range, voltage stability, system capability withstandard requirements of AVR description or special specification requests of order.

6.1 Adjustment of the voltage regulator

Adjustment of the PID-characteristic of the specified AVR based upon valid AVRmanual.

6.2 Adjustment of the underspeed protection (trp: 3.1)

Standard frequency-dependent reduction of the AVR set point is done for a frequencybelow 95% of rated frequency. If special application requested, adjustment accordingvalid order specification.

6.3 Check of voltage adjustment range by voltage set-point-adjuster R1 (trp: 3.1)

Adjustment of the minimum and maximum voltage based upon instructions of valid AVR. Minimum/maximum voltage, exciter stator current and speed are recorded.

6.4 Adjustment of the parallel operation mode / static droop (trp: 3.1)

Adjustment of the static droop based upon instructions of valid AVR.Standard adjustment 3% reduction with rated current at power factor 0,1; possiblerange according AVR manual.Voltage, current, power factor and speed are recorded.

6. Funktionstest für das AVR-System:

Referenz:Die Funktionalität des AVR-Systems basiert auf der Beschreibung für den angegebe-

nen AVR. (Geeignete AVR-Typen sind Cosimat N+, DECS125-15, DECS100,DECS200, Unitrol1000, ………).

Anforderungen:Prüfung, ob Spannungsbereich, Spannungsstabilität und die Möglichkeiten des Netzesden in der Beschreibung für den AVR angegebenen Standardanforderungen bzw. denspeziellen Anforderungen in der Bestellung entsprechen.

6.1 Einstellung des Spannungsreglers

Einstellung der PID-Kennlinie des angegebenen AVR auf Basis des geltenden AVR-Handbuchs.

6.2 Einstellung des Unterdrehzahlschutzes (PBS: 3.1)

Die von der Standardfrequenz abhängige Sollwertreduzierung für den AVR erfolgt füreine Frequenz unterhalb 95 % der Nennfrequenz. Für spezielle Anwendungen ist dieEinstellung entsprechend den gültigen Bestellangaben vorzunehmen.

6.3 Prüfung des Spannungsregelbereichs mit dem Sollwerteinsteller R1 (PBS:3.1)

Abgleich Minimal-/Maximalspannung auf Basis der Anweisungen für den jeweiligen AVR. Bei dieser Prüfung werden Minimal-/Maximalspannung, Erregerstatorstrom undDrehzahl erfasst.

6.4 Einstellung des Parallelbetriebes / der Blindlaststatik (PBS: 3.1)

Einstellung der Blindlaststatik entsprechend den Anweisungen für den jeweiligen AVR.Die Standardeinstellung ist eine Reduzierung von 3 % bei Nennstrom und einem Leis-tungsfaktor von 0,1; mögliche Einstellbereiche sind im Handbuch für den AVR zu fin-den. Es werden Spannung, Strom, Leistungsfaktor und Drehzahl erfasst.

St t A d C fid ti l D t id DBAC829762 b P 14 (35)







6.5 Adjustment of additonal modules or features (if applicable) for the voltageregulator (trp: 3.1)

According to the respective operating instruction of the AVR manual.

7. Load characteristic at p.f. 0,1 (trp: 3.1)

Reference: IEC60034-4, Section 6.32,Description: Test shall be done with the AVR active, but static droop shall not be active i.e. byshort circuiting of the droop transformer. Several load points at p.f.= 0.1 are meas-ured regarding to the capability of the test field. Voltage, current, field voltage, exciterstator current, speed, drive load, auxiliary winding voltage or PMG voltage are rec-orded. Voltage accuracy of AVR system will be demonstrated.The field voltage is measured by additional slip rings – if available.

Requirement:IEC standard states no accuracy or value demand. The results are used for:

- evaluation the rated exciter current- checking the capability of the AVR system ( internal factory test)

8. Overspeed test (trp: 1.1)

Reference: IEC60034-1 Section 9.7, IEEE 115 3.13Description:Generator is running at overspeed for two minutes. Speed and duration of the test aremeasured. The bearing temperatures should be followed closely.Requirement:The generator has to withstand test, 2min at 120% rated speed according toIEC60034-1. If specified NEMA requirement withstand test, 2min at 125% ratedspeed to demonstrate. Order papers to check, for special application ( hydro-poweralternators ) increased overspeed requirements has to be fulfilled and must bechecked by test run in test field.

6.5 Einstellung der Zusatzmodule/Zusatzfunktionen (falls vorhanden) zumSpannungsregler (PBS: 3.1)

Entsprechend der jeweiligen Betriebsanleitung - siehe AVR-Handbuch.

7. Lastkennlinie bei cos phi = 0,1 (PBS: 3.1)

Referenz: IEC60034-4, Pkt. 6.32Beschreibung: Diese Prüfung ist bei aktivem AVR durchzuführen, wobei allerdings die Blindlaststatiknicht aktiv sein darf, d.h. die Prüfung erfolgt mit kurzgeschlossenem Statikwandler. Eswerden mehrere Lastpunkte bei cos phi = 0,1 hinsichtlich der Möglichkeiten des Prüf-feldes gemessen. Es werden Spannung, Strom, Feldspannung, Erregerstatorstrom,Drehzahl, Antriebslast und die Hilfswicklungs- bzw. PMG-Spannung erfasst. Bei dieserPrüfung soll die Spannungsgenauigkeit des AVR-Systems nachgewiesen werden.Die Messung der Feldspannung erfolgt über zusätzliche Schleifringe (wenn vorhan-

den).Anforderungen:Im IEC-Standard wird diesbezüglich keine besondere Genauigkeit gefordert bzw. keinspezieller Wert angegeben. Die Ergebnisse werden verwendet

- zur Ermittlung des Erregernennstroms und- zur Prüfung der Möglichkeiten des AVR-Systems (interne Werksprüfung).

8. Schleuderprobe (PBS: 1.1)

Referenz: IEC60034-1, Pkt. 9.7 und IEEE 115 3.13Beschreibung:Der Generator läuft für zwei Minuten bei Überdrehzahl. Es wird die Drehzahl gemes-sen und die Prüfdauer erfasst. Während dieser Prüfung sollten die Lagertemperaturensehr genau kontrolliert werden.Anforderungen:Gemäß IEC60034-1 muss der Generator dieser Prüfung bei 120 % Nenndrehzahl 2min lang standhalten. Wenn ein Belastungstest gemäß den Anforderungen desNEMA-Standards verlangt ist, dann ist diese Prüfung 2 min. lang bei 125 % Nenn-drehzahl durchzuführen. Für spezielle Anwendungen (Wasserkraftgeneratoren) sinddie Bestellpapiere hinsichtlich der Überdrehzahlanforderungen zu prüfen; dies ist imPrüffeld mit einem Probelauf zu prüfen.

Stat s Appro ed Confidential Doc ment id DBAC829762 b Page 15 (35)







9. Vibration measurement (trp: 2.1)

Reference: IEC60034-14 “Mechanical vibration of certain machines with ...….”

Description:Electrical machines will be tested (IEC60034-14 Section 6.1) at rated speed andnominal voltage. If applicable the machines are equipped with a temporary half key tocompensate the key way imbalance. Recording of vibration readings might be ac-cepted in motor operation as well and must be executed with measurement equip-ment which complies to ISO 2954.In case of single bearing machines the alternator can not be tested in free suspen-sion. Here the foundation has to comply to IEC60034-14 Section 6.2 of relevantstandard.Measurement of vibration severity on each bearing place in three directions, horizon-

tal (h), vertical (v), axial (a) before and after overspeed test at rated speed and ratedvoltage. Recorded on trp: 2.1 measurement values of test run done after overspeedtest, speed and voltage noted.

Requirement:Limits are according to Table 1 in IEC60034-14 Section 8.1. Without further Specifi-cation vibration grade A applies.In case of special requirements regarding limits of vibration severity, measured inmm/s r.m.s., these data have to be checked in conformance with the order specifica-tion.Extract from Table1, IEC60034-14 Section 8.1:

9. Schwingungsmessung (PBS: 2.1)

Referenz: IEC60034-14 “Mechanische Schwingungen von bestimmten Maschinen mit einer

Achshöhe von 56 mm und höher - Messung, Bewertung und Grenzwerte derSchwingstär ke”

Beschreibung:Elektrische Maschinen sind bei Nenndrehzahl und Nennspannung zu prüfen (sieheIEC60034-14, Pkt. 6.1). In bestimmten Fällen wird an den Maschinen zeitweilig einzusätzlicher Halbkeil angebracht, um die Unwucht durch die Keilnut zu kompensieren.Die Schwingungswerte können auch während des Betriebes des Motors erfasst wer-den; für diese Messungen sind Messinstrumente zu verwenden, die dem StandardISO 2954 entsprechen.Bei 1-Lager-Maschinen kann der Generator nicht frei schwebend geprüft werden. DasFundament muss hier IEC60034-14, Pkt. 6.2 des entsprechenden Standards entspre-chen.

Die Messung der Schwingungsstärke erfolgt bei jedem Lager in drei Richtungen - ho-rizontal (h), vertikal (v) und axial (a) vor und nach dem Überdrehzahltest bei Nenn-drehzahl und Nennspannung. Das entsprechende Protokoll dazu befindet sich unterPkt. 2.1des Prüfberichts „Messwerte des Probelaufes nach Überdrehzahltest“; dortsind auch Drehzahl- und Spannungswerte notiert.

Anforderungen:Grenzwerte gemäß Tabelle 1 in IEC60034-14, Pkt. 8.1. Sofern nicht anders angege-ben, gilt Schwingungsgrad A.Falls es hinsichtlich der Grenzwerte für die Schwingungsstärke, gemessen in mm/s(Effektivwert), spezielle Anforderungen gibt, dann sind diese Daten mit den Angabenin der Bestellung zu vergleichen. Auszug aus Tabelle 1, IEC60034-14, Pkt. 8.1:

Status: Approved Confidential Document id: DBAC829762 b Page 16 (35)







Note: Above mentioned limits are not applicable to machines mounted in situ! The

vibration measurement is to be carried out before and after overspeed test in order todetect the changes (like dispositions in rotating parts) – rigid mounted values are thevalid limits.

10. High voltage test (trp: 1.1/2.1)

Reference: IEC60034-1 Section 9.2 ; IEEE 115, 3.2.3

Description: Application of alternating voltage at grid frequency on all stator and rotor windingsseparately for one minute. Voltage levels and duration acc. to IEC60034-1 Section9.2. Test voltage and duration are recorded. Test will also be done on accessorieslike PT 100 or heater – if installed. During test of one winding system all other partsare earthed!The test will begin with max 50% of test voltage. Thereafter it will be increased con-tinuously or in steps of max. 5% of test voltage. However, the time between 50% and100% of test voltage must be at least 10 seconds.

AC windings: Test voltage: 2*rated voltage in kV + 1kV ( min. voltage 1,5kV )duration 1 min .

Tabelle 1: Grenzen der maximalen Schwingungsstärke, angegeben als Verschiebung, Geschwindig-keit und Beschleunigung (Effektivwert) in Abhängigkeit von der Wellenhöhe H

Hinweis: Die oben angegebenen Grenzwerte gelten nicht für die vor Ort aufgestelltenMaschinen! Der Vibrationstest wird vor und nach der Überdrehzahlprüfung durchge

führt um Veränderungen (evlt. Setzungserscheinungen ) zu erkennen – Grenzwertefür feste Montage sind einzuhalten.

10. Hochspannungsprüfung (PBS: 1.1/2.1)

Referenz: IEC60034-1, Pkt. 9.2 IEEE 115, Pkt. 3.2.3

Beschreibung: Anlegen einer Wechselspannung bei Netzfrequenz an alle Stator- und Rotorwicklun-gen separat für jeweils eine Minute. Spannungspegel und Dauer gemäß IEC60034-1,Pkt. 9.2. Es werden Prüfspannung und Prüfdauer erfasst. Diese Prüfung wird auch fürZubehörteile durchgeführt, wie den PT 100 oder - sofern vorhanden - den Heizleiter.Während der Prüfung eines Wicklungssystems sind alle anderen Teile zu erden!Die Prüfung beginnt mit max. 50 % der Prüfspannung. Danach wird die Spannungallmählich oder in Schritten von max. 5 % der Prüfspannung erhöht. Die Zeit zwischen50 % und 100 % der Prüfspannung muss allerdings mindestens 10 s sein.

Wechselstromwicklungen: Prüfspannung: 2 * Nennspannung in kV + 1kV (Mindest-spannung 1,5kV) Dauer 1 min.

HINWEIS 1: Hersteller und Käufer sollten eine Messtoleranz der Mess eräte von ± 10 % in Betracht ziehen.








DC field windings: Test voltage: 10* rated field voltage, minimum 1,5kV, maximum3,5kV.Exciter windings: Same as DC field winding of rotor

PT100 in windings: min 1,5kVPT100 for bearings: 500VHeaters : 1500V

Requirement:Withstand test, to check by insulation resistance measurement before and after test.

11. Measurement of the insulation resistance (trp: 1.1/2.1)

Reference: IEEE 43

Description:Measurement of the insulation resistance of the windings with an insulation tester.Insulation resistance (measured after 1min ) and test voltage ( 500VDC up to 5kVDC) are recorded. Test will also be done on accesoires like PT 100 or heater – if in-stalled.

Requirement:Minimum value Riso >= rated Voltage in KV +1 Mohm for 40°C winding temperature( for 11kV rated voltage: min value >=12Mohm).Typically, in test field measured insulation resistance values at appr. 25°C windingtemperature :Rated voltage 3,3kV up to 15kV : > 1000 MohmRated voltage 380V up to 1000V : > =400 MohmMain rotor >=300 MOhmExciter stator >=50MOhmPT100 & anti-cond heater >=50 MOhm

Gleichstromfeldwicklungen: Prüfspannung: 10 * Feldnennspannung, min. 1,5kV,max. 3,5kV.Erregerwicklungen: die gleiche wie bei der Gleichstromfeldwicklung des

RotorsPT100 in den Wicklungen: min. 1,5kVPT100 für die Lager: 500 VHeizleiter : 1500 V

Anforderungen:Belastungstest; Prüfung durch Isolationswiderstandsmessung vor und nach der Prü-fung.

11. Messung der Isolationswiderstände (PBS: 1.1/2.1)

Referenz: IEEE 43

Beschreibung:Messung des Isolationswiderstandes der Wicklungen mit Isolationsprüfgerät. Es wer-den der Isolationswiderstand (gemessen nach 1min) und die Prüfspannung (500VDCbis 5kV DC) erfasst. Diese Prüfung wird auch für Zubehörteile durchgeführt, wie denPT 100 oder - sofern vorhanden - den Heizleiter.

Anforderungen:Kleinster Wert Riso ≥ Nennspannung in kV + 1 MΩ bei einer Wicklungstemperatur von40 °C(bei 11kV Nennspannung: kleinster Wert≥12 MΩ).Typische, im Prüffeld gemessene Werte für den Isolationswiderstand bei einer Wick-lungstemperatur von ca. 25 °C:Nennspannung 3,3kV ... 15kV : >1.000 MΩ Nennspannung 380V ... 1.000V : ≥400 MΩ Hauptrotor ≥300 MΩ Erregerstator ≥50MΩ PT100 und Stillstandsheizung ≥50 MΩ








12. Determination of efficiency (trp: 3.2)

Reference:

IEC 60034-2 Section 10,11

Description:Efficiencies are evaluated acc. IEC 60034 with the so called summation of lossesmethod and are based on the tests

2.1 No load characteristic (trp: 3.1, 3.4) 3.1 Short circuit characteristic (trp: 3.1, 3.4)13. Determination of rated field current (trp: 3.3) The single losses (iron losses, friction and windage losses, ...) and efficiencies val-ues for rated power factor and power facter = 1.0 are evaluated. This is done for 25%,50%, 75%, 100% and 125% rated active load.Requirement:

Efficiency values according to the tolerances in IEC60034-1, Table 19.Tolerance range defined to: -10% of ( 1 – )

13. Determination of rated field current (trp: 3.3)

Reference:IEC 60034-4 Section 7.26.4 Description:Evaluation of rated field current by the Swedish diagram acc. IEC 60034 - part 4based upon:

2.1 No load characteristic (trp: 3.1, 3.4) 3.1 Short circuit characteristic (trp: 3.1, 3.4)7. Load characteristic at p.f. 0,1; V-curve (trp: 3.1)

Requirement:No accuracy stated for rated field current value, checked by evaluation of synchro-nous reactance, no load characteristic, or temperature rise test results, if existing.

12. Bestimmung des Wirkungsgrades (PBS: 3.2)

Referenz:

IEC 60034-2, Pkt. 10,11

Beschreibung:Die Messung des Wirkungsgrades erfolgt nach IEC 60034 nach der so genanntenEinzelverlustmethode auf Basis dieser Prüfungen.

2.1 Leerlaufkennlinie (PBS: 3.1, 3.4) 3.1 Kurzschlusskennlinie (PBS: 3.1, 3.4)13. Ermittlung des Feldnennstroms (PBS: 3.3) Hier erfolgt die Bewertung der einzelnen Verluste (Verluste in Eisen, Reibungsverlus-te, Wicklungsverluste, ...) und Leistungswerte für den Nennwert des Leistungsfaktorsund bei Leistungsfaktor 1.0. Dies erfolgt bei 25 %, 50 %, 75 %, 100 % und 125 % Be-messungswirkleistung.

Anforderungen:Die Werte für den Wirkungsgrad müssen den in IEC60034-1, Tabelle 19, angegebe-nen Toleranzen entsprechen.Der Toleranzbereich ist mit -10 % von (1-) festgelegt.

13. Bestimmung des Nennerregerstroms (PBS: 3.3)

Referenz:IEC 60034-4, Pkt. 7.26.4 Beschreibung:Ermittlung des Nennerregerstroms nach dem Schweden-Diagramm gemäß IEC60034, Teil 4 auf Basis:

2.1 Leerlaufkennlinie (PBS: 3.1, 3.4) 3.1 Kurzschlusskennlinie (PBS: 3.1, 3.4)7. Lastkennlinie bei cos phi = 0,1; V-Kennlinie (PBS: 3.1)

Anforderungen:Für den Nennwert des Feldstroms ist keine Genauigkeit angegeben; die Prüfung er-folgt über die Ermittlung von Synchronreaktanz, Leerlaufkennlinie oder auf Basis derErgebnisse der Erwärmungsprüfung, sofern vorhanden.








14. Sustained short circuit test (trp:3.2)

Reference:

IEC60034-4, Section 6.5, Exciter system design

Description:Measurement of the continuous short circuit current by means of the connected volt-age regulator. Short-circuiting of the main terminals. Operation of the alternator withinterrupted exciter circuit at nominal speed. Release of the excitation. Recording ofalternator current, speed and exciter current.

Requirement:To demonstrate the capability of AVR and exciter system to generate a sufficientsustained short circuit current. No general minimum level specified. Marine classifica-tions request normally i.e. >= 300% of nominal current for at least 3 seconds.

15. Temperature rise test (trp: 4.1,4.2,4.20)

Reference:IEC 60034-1 Section 8, IEEE Guide Test procedures of synchronous machinesIEEE115Description:Temperature rise test according to IEC 60034. Machine is supplied during the test byits own exciter system. Loading methods according to description in IEEE115, meth-od 3, chapter 6.2.3, “zero power factor” and method 4, chapter 6.2.4, “open -circuitand short circuit loading “. The manufacturer reserves the right to select the most efficient kind of loading themachine during temperature rise test depending from test field capabilities.

a) Nominal output < 1500kVA

Zero power factor loading:Running (with nominal speed) in over-excited condition with appr. 85% nominal cur-rent and nominal voltage at power factor 0.1, until the machine reaches the thermalfinal steady state according to IEC 60034-1.

14. Dauerkurzschlusstest (PBS: 3.2)

Referenz:

IEC60034-4, Pkt. 6.5, Aufbau des Erregersystems

Beschreibung:Messung des kontinuierlichen Kurzschlussstroms mithilfe des angeschlossenenSpannungsreglers. Die Hauptklemmen werden dabei kurzgeschlossen. Betrieb desGenerators mit unterbrochenem Erregerstromkreis bei Nenndrehzahl. Freigabe derErregung. Erfassung von Generatorstorm, -drehzahl und Erregerstrom.

Anforderungen:Nachweis der Möglichkeiten des AVR und des Erregersystems hinsichtlich Erzeugungeines ausreichenden Dauerkurzschlussstroms. Hier ist kein allgemeiner Mindestwertangegeben. In den Anforderungen an Bordnetzgeneratoren wird normalerweise≥ 300% des Nennstroms für mindestens 3 s gefordert.

15. Erwärmungsprüfung (PBS: 4.1,4.2,4.20)

Referenz:IEC 60034-1, Kapitel 8, IEEE-Richtlinie "Prüfverfahren für Synchronmaschinen IEE-E115"Beschreibung:Erwärmungsprüfung nach IEC 60034. Während der Prüfung wird die Maschine überihr eigenes Erregersystem versorgt. Belastungsmethoden gemäß Beschreibung inIEEE115, Methode 3, Pkt. 6.2.3, “Leistungsfaktor Null" und Methode 4, Pkt. 6.2.4,“Leerlauf - und Kurzschlusslast“. Der Hersteller behält sich das Recht vor, in Abhängigkeit von den Möglichkeiten imPrüffeld die effektivste Art für die Belastung der Maschine während der Erwärmungs-prüfung auszuwählen.

a) Nennleistung <1.500kVA

Last mit Leistungsfaktor Null:Lauf (bei Nenndrehzahl) in übererregtem Zustand mit ca. 85 % Nennstrom und Nenn-spannung bei einem Leistungsfaktor von 0,1, bis die Maschine nach IEC 60034-1temperaturstabil ist.








b) Nominal output 1500kVA

b1 ) If only one machine is available or in 1-bearing performance: Open-circuit and short-circuit loading:

Operation of the machine (with nominal speed) in short circuit condition with nominalcurrent and/or idle condition with nominal voltage, until the machine reaches thethermal final steady state according to IEC 60034.

b2 ) If a second machine is available in 2-bearing-performance: Zero power factor loading:Reactor load and/or second machine as a synchronous motor are used for load.Nominal current and power factor 0,1 are applied, the voltage is selected to a rangewhere temperature limit of the rotor is not exceeded.

b3 ) If nominal current is not to reach:

Part load current and nominal voltage are applied.

b4 ) Alternatively 2 temperature rise tests are possible: First one at short circuit and rated current, the second one at no load and rated volt-age. Evaluation of temperature rise for rated output according to IEC 60034 /IEEE115.Recording of the following during test run:Time, machine current and voltage, air inlet and outlet temperature of cooling air(if applicable in addition of cooling system , inlet/outlet temperature of water), frequen-cy, exciter voltage and current, housing temperature, bearing temperature. After completion of the temperature rise test, measurement and recording of re-sistances of all windings. Calculation of the temperature rise of the windings bymeans of the measured cold and warm resistances. The calculated temperature riseof the field winding must be corrected with the field current at the nominal power fac-tor and rated load.

Requirement:Determination of temperature rise of the windings ( Stator, rotor, exciter ) for nominaloperation.To check whether stated temperature rise is in accordance to the limits of thermalclassification of the machine and the specified values for the order.

b) Nennleistung 1.500kVA

b1 ) wenn nur eine Maschine vorhanden ist oder wenn die Maschine nur mit einemLager läuft:

Last im Leerlauf und bei Kurzschluss:Betrieb der Maschine (bei Nenndrehzahl) im Kurzschlusszustand bei Nennstromund/oder Leerlauf bei Nennspannung, bis die Maschine den temperaturstabilen Zu-stand gemäß IEC 60034 erreicht hat.

b2 ) wenn eine zweite Maschine vorhanden ist und auf beiden Lagern läuft: Last mit Leistungsfaktor Null: Als Last wird die Last der Drossel verwendet und / oder eine zweite Maschine alsSynchronmotor. Es wird mit Nennstrom und Leistungsfaktor 0,1 gearbeitet; dieSpannung ist in einem Bereich zu wählen, in dem der zulässige Grenzwert für dieRotortemperatur nicht überschritten wird.

b3 ) Wenn der Nennstrom nicht erreicht wird:

... dann ist Teillaststrom und Nennspannung anzulegen.

b4 ) Alternativ sind auch 2 Erwärmungsprüfungen möglich: ... erst eine bei Kurzschluss- und Nennstrom, und die zweite bei Leerlauf- und Nenn-spannung. Die Ermittlung des Temperaturanstiegs für die Nennausgangsleistung er-folgt entsprechend IEC 60034 / IEEE115.Während des Probelaufs wird Folgendes aufgezeichnet:Zeit, Strom und Spannung der Maschine, Ein- und Austrittstemperatur der Kühl-luft (sofern zutreffend, zusätzlich zum Kühlsystem auch die Ein- und Austrittstempera-tur des Kühlwassers), Frequenz, Erregerspannung und Erregerstrom, Gehäusetempe-ratur und Lagertemperatur.Nach Abschluss de Erwärmungsprüfung werden die Wicklungswiderstände aller Wick-lungen gemessen und registriert. Die Berechnung des Temperaturanstieges bei denWicklungen erfolgt über die Messung der Widerstände im kalten und warmen Zustand.Der errechnete Temperaturanstieg der Feldwicklung ist mit dem Feldstrom bei Nenn-leistungsfaktor und Nennlast zu korrigieren.Anforderungen:Bestimmung des Temperaturanstieges der Wicklungen (Stator, Rotor, Erreger) fürNennbetrieb.Hier soll geprüft werden, ob der angegebene Temperaturanstieg den Grenzen derWärmeklassifikation der Maschine und den in der Bestellung angegebenen Wertenentspricht.








16. Sudden short circuit test (trp: 7.1,7.2,7.3,7.4)

Reference:IEC 60034-4 Section 6.12, IEEE Guide Test procedures of synchronous machines

IEEE115 Section 11Description: A sudden short circuit is applied to the stator winding terminals as close as possible.Excitation of the machine by separate excitation at nominal speed an at 50 % of thenominal voltage. Recording of short circuit current and time. Detailed explanationavailable in IEEE115, chapter 8.6.2.1-5. Target of this test is the evaluation of thereactances xd`, xd``, time constants Td`, Td`` .The voltage is limited to 50%, because each test imposes severe mechanical stress-es on the machine, on the coupling and foundation elements of the test field equip-ment . The mechanical design of the machine is based upon the requirement to with-stand a sudden short circuit test with minimum 105% rated voltage with a sufficientsafety factor.

Requirement:Evaluation of measurement to verify the values for-transient/subtransient reactance for d-axis , IEC 60034-4 sections 7.16.1 & 7.18-transient/subtransient time constant for d-axis, IEC 60034-4 Sections 7.3.1 & 7.4.1To check conformity to the tolerance range according to IEC 60034-1 Table 20 or, ifespecially defined in valid data sheet

17. Harmonic Analysis of voltage waveform (trp:6.1,6.2,6.3)

Reference:

IEC60034-1, 9.11Description:Measurement of all odd-numbered hamonics for phase-phase voltage and phase-zero voltage, starting at nominal frequency up to 100th harmonic wave. Recording offrequency and measured voltages in % or dBV of rated voltage.Diagram of main voltage U1-V1, harmonic analyse data sheet evaluated up to 100th harmonic.

16. Stosskurzschlussversuch (PBS: 7.1,7.2,7.3,7.4)

Referenz:IEC 60034-4, Pkt. 6.12, IEEE-Richtlinie "Prüfverfahren für Synchronmaschinen IEE-

E115, Abschnitt 11!"Beschreibung:Es wird ein Stosskurzschluss so dicht wie möglich an die Anschlussklemmen derStatorwicklungen gegeben. Die Erregung der Maschine erfolgt durch separate Erre-gung bei Nenndrehzahl und 50 % Nennspannung. Es werden Kurzschlussstrom undZeit erfasst. Weiterführende Erläuterungen dazu sind in IEEE115, Pkt. 8.6.2.1 - 5 zufinden. Ziel dieser Prüfung ist die Bewertung der Reaktanzen xd`, xd`` und der Zeit-konstanten Td` und Td``.Die Spannung wird auf 50 % begrenzt, da die Maschine, die Kupplung und die Aufstel-lelemente des Prüfstandes bei jeder Prüfung einer starken mechanischen Belastungausgesetzt werden. Der mechanische Aufbau der Maschine basiert auf der Anforde-rung, einem Stosskurzschlusstest bei mindestens 105 % Bemessungsspannung mitausreichendem Sicherheitsfaktor standzuhalten.

Anforderungen:Bewertung der Messung zwecks Prüfung der Werte für- Stosskurzschlussreaktanz/Stossreaktanz (transiente / subtransiente Reaktanz) fürdie d-Achse nach IEC 60034-4, Pkt. 7.16.1 und 7.18- Stosskurzschlussreaktanz-/Stossreaktanzzeitkonstante für die d-Achse nach IEC60034-4, Pkt. 7.3.1 und 7.4.1Hier soll geprüft werden, ob die Werte innerhalb des in IEC 60034-1, Tabelle 20, an-gegebenen Toleranzbereiches liegen bzw. den gesondert in einem Datenblatt festge-legten Toleranzwerten entsprechen.

17. Oberwellenanalyse der Spannungskurvenform (PBS: 6.1,6.2,6.3)

Referenz:

IEC60034-1, Pkt. 9.11Beschreibung:Messung aller Oberwellen ungerader Ordnung für die Spannungen Phase gegen Pha-se und Phase gegen Null, beginnend mit Nennfrequenz bis zur 100. Oberwelle. Erfas-sung von Frequenz und Messspannung in % oder dBV der Bemessungsspannung.Spannungsdiagramm an den Hauptklemmen U1-V1, Datenblatt der Analyse derOberwellen bis zur 100. Oberwelle.








Requirement:To demonstrate the quality and form of the stator winding voltage curve is in accord-ance to the requests regarding THD and THF. THD of main voltage must be not morethan 5%. THD is calculated by

k

n

nuTHD2

2,

(17.1)

whereun is the ratio of the line-to-line terminal voltageU n of the machine to the line-to-lineterminal fundamental voltageU 1 of the machine;n is the order of harmonic;k = 100.

18. Sudden load application at p.f.0,1, diagram of stator winding voltage (trp:8.1,….)

Reference:ISO 8528-3, IEC 60034-22Description:Sudden load application at p.f.0,1 at rated voltage, rated speed to the machine. Max-imum load level depending from test field capability appr. 1200 kVA, p.f.0,1 .Measurement of stator voltage ( diagram voltage versus time ) to determine the volt-age dip for this condition.This measurement is followed by sudden removal of the applicable load.Measurement of stator voltage ( diagram voltage versus time ) to determine the volt-

age rise for this condition.If specified in addition stator current or exciter field current are recorded.Requirement:IEC standard states no accuracy demand. Results suitable to check requirements ofDIN ISO 8528-3 Table 1 class G1, IEC60034-22 Table 1 or specified voltage re-quirements for marine applications.

Anforderungen:Es ist nachzuweisen, dass die Spannungskurve für die Statorwicklung in Qualität undForm den Anforderungen an THD und THF entspricht. THD der Netzspannung darfnicht größer sein als 5%. THD wird wie folgt berechnet:

k

n

nuTHD2

2,

(17.1)

wobeiun ... Verhältnis der Spannung der zweiphasigen KlemmenspannungU n der Maschinezur zweiphasigenKlemmengrundspannungU 1 der Maschine;n ... Ordnungsgrad der Oberwelle;k = 100.

18. Stosslastaufschaltung mit cos phi = 0,1; Diagramm der Statorwicklungs-spannung (PBS: 8.1, ....)

Referenz:ISO 8528-3, IEC 60034-22Beschreibung: Aufschaltung einer Stosslast mit cos phi 0,1 auf die Maschine bei Nennspannung undNenndrehzahl. Der maximale Lastwert in Abhängigkeit von den Möglichkeiten desPrüffeldes ist ca. 1.200 kVA und cos phi 0,1 .Messung der Statorspannung (Spannung aus dem Diagram in Abhängigkeit von derZeit) zur Bestimmung des Spannungsabfalls für diesen Zustand.Nach dieser Messung ist die aufgeschaltete Last ebenso stoßartig wieder zu entfer-

nen.Messung der Statorspannung (Spannung aus dem Diagram in Abhängigkeit von derZeit) zur Bestimmung des Spannungsanstiegs für diesen Zustand.Wenn angegeben, sind auch Statorstrom bzw. Erregerfeldstrom zu erfassen.Anforderungen:Im IEC-Standard wird diesbezüglich keine besondere Genauigkeit angegeben. DieErgebnisse sind geeignet, um zu prüfen, ob die Anforderungen aus DIN ISO 8528-3,Tabelle 1, Klasse G1, und IEC60034-22, Tabelle 1 bzw. die angegebenen Span-nungsanforderungen für Anwendungen auf Schiffen erfüllt sind.




pp g ( )




19. Noise pressure level measurement (trp:5., ..)

ReferenceIEC60034-9, Section 5, for evaluation: Section 6&7, Table 1

Noise pressure level measurement at 1m distance from alternator frame from differ-ent positions. Octave analysis and total noise power level weighted according A withcalibrated noise measuring device.

Conditions: Machine completely assembled.Measurement at no load rated speed and rated voltage.

Requirement:Noise power levels in the IEC60034-9, Table 1 [dB(A)] are not exceeded

20. Leakage reactance measurement (trp:9.1)

RefenerenceIEC60034-4,Section 6.28, for evaluation: Section 7.10

DescriptionThis test is performed applying three-phase rated frequency symmetrical voltage tothe armature winding, the rotor being removed. A search coil is placed over the teeth or at a diameter slightly less than the bore di-ameter in order to exclude cross-slot flux leakages. The length of the coil is equal tothe full armature core length; the width of the coil is equal to the pole pitch. The endparts are stretched by bracing wires towards the machine axis along the radii in theplanes of the end armature core teeth to remove them from the influence of the leak-

age fluxes around the armature end winding (see Figure 1).

19. Schalldruckmessung (PBS: 5.,....)

ReferenzZur Bestimmungsmethode siehe IEC60034-9, Pkt. 5, 6 und 7, Tabelle 1

Der Schalldruck ist in einer Entfernung von 1m Abstand vom Gehäuse des Generatorsvon verschiedenen Stellen aus zu messen. Die Oktavanalyse und der Gesamtschall-druckpegel sind gemäß A mit einem geeichten Schallmessgerät zu bewerten.

Bedingungen: Maschine vollständig zusammengebaut.Messung bei Leerlaufnenndrehzahl und Nennspannung.

Anforderungen:Die in IEC60034-9, Tabelle 1 angegebenen Schallleistungspegel in [dB(A)] dürfennicht überschritten werden.

20. Messung der Streureaktanz (PBS: 9.1)

Referenz:IEC60034-4, Pkt. 6.28, zur Methode der Bestimmung siehe Pkt. 7.10

BeschreibungDiese Prüfung erfolgt durch Anlegen einer symmetrischen Drehstromspannung mitNennfrequenz an die Ankerwicklung bei ausgebautem Rotor.Dazu wird eine Suchspule über die Zähne platziert oder an einen Durchmesser, deretwas kleiner ist als der Bohrungsdurchmesser, um eventuellen Querstreufluss auszu-schalten. Die Länge der Spule ist gleich der vollen Ankerkernlänge, und die Breite derSpule ist gleich dem Polschritt. Die Enden werden mithilfe von Versteifungsdrähten inRichtung Maschinenachse entlang der Radien in den Ebenen der Blechpaketzähne

am Ende des Ankers gestreckt, damit nicht durch den Streufluss durch die Ankerend-wicklungen beeinflusst werden (siehe Abb. 1).




pp g ( )




Figure 1: Placement of search coil

If the armature has a fractional number of slots per pole and phase, the width of thecoil is made equal to the largest whole number of slots comprising the pole pitch. Thearmature winding is connected to the voltage source and applied voltageU , armaturewinding magnetizing current I , input power P and voltage of the search coilU c aremeasured. The search coil voltage measurement shall be done with a high internalresistance voltmeter.

The armature-leakage reactance may be determined by the method of applyingsymmetrical three-phase voltage to the armature winding with rotor removed. Its de-termination requires some of the winding parameters to be known.

Abb. 1: Anordnung der Suchspule

Wenn der Anker nicht über eine gebrochene Zahl von Nuten pro Pol und Phase ver-fügt, dann ist die Breite der Spule gleich der größten ganzen Zahl von Nuten, die denPolschritt bildet, zu wählen. Die Ankerwicklung ist an die Spannungsquelle anzu-schließen, und dann wird die angelegte SpannungU , der Magnetisierungsstrom fürdie Ankerwicklung I , die Eingangsleistung P und die Spannung der Suchspule U c ge-messen. Die Messung der Spannung für die Suchspule erfolgt mit einem Voltmeter mithohem Innenwiderstand.

Die Ermittlung der Ankerstreureaktanz kann durch Anlegen einer symmetrischenDrehstromspannung an die Ankerwicklung erfolgen, wobei der Rotor auszubauen ist.

Zur Ermittlung der Ankerstreureaktanz müssen bestimmte Wicklungsparameter be-kannt sein.







Evaluation of measurement resultsLeakage reactance X σ from the applied voltage test with rotor removed iscalculated by the following formula:

ba X X X ;(20.1)

The total leakage reactance X a with the rotor removed is determined by

2

22

3,

3,

I

P R

I

U Z R Z X

a

(20.2)The reactance X b due to flux across the armature active surface created by the arma-ture winding in the space which is normally occupied by the rotor is calculated

– for integral slot windingsc

W cb

N k N

I U X

(20.3)

– for fractional slot windings

23

'sin

q

q N

k N

I

U X

c

W cb

(20.4) whereU c is the search coil voltage; I is the armature current; N is the number of series-connected turns per circuit of a phase of the armature wind-

ing; N c is the number of search coil turns;k w is the armature winding factor;q is the number of slots per pole pitch and phase (integral or fractional);q′ is the largest whole number of slots comprising the pole pitch.

The Uc can be calculated in case no measurement with search coil is done

Bewertung der MessergebnisseDie Streureaktanz X σ der angelegten Spannung mit ausgebautem Rotor wirdmit folgender Formel berechnet:

ba X X X ; (20.1)

Die Gesamtstreureaktanz X a mit ausgebautem Rotor wird wie folgt bestimmt:

2

22

3,

3,

I

P R

I

U Z R Z X

a

(20.2)Es wird die Reaktanz X b aufgrund der Streuung durch aktive Fläche des Ankers be-rechnet, die durch die Ankerwicklung in dem Bereich erzeugt wird, der normalerweisedurch den Rotor belegt ist; die Berechnung erfolgt

- für ganzzahlige Nutwicklungenc

W cb

N

k N

I

U X

(20.3)

- für Nutwicklungen mit gebrochenen Zahlen

23

'sin

q

q N

k N

I

U X

c

W cb

(20.4) wobeiU c ... die gesuchte Spulenspannung; I ... Ankerstrom; N ... Anzahl der in Reihe geschalteten Wicklungen pro Kreis einer Phase der Anker-

wicklung; N c ... Anzahl der Windungen für die Suchspule;k w ... Wicklungsfaktor der Ankerwicklung;q ... Anzahl der Nuten pro Polschritt und Phase (ganzzahlig oder gebrochen);q′ ... größte ganzzahlige Zahl Nuten, die einen Polschritt bildet.

Uc kann berechnet werden,wenn keine Messung mit der Suchspule durchgeführtwurde.







pha se

p

cool coreW

phas ebore I l l p

f k wU

62

1

2

1

501003,66

1 2

,

,

(20.5) Wherew No. of turns per per phasef frequency [Hz]p no of pole pairslcore iron packet length [mm]lcool total length of radial cooling ducts [mm] p pole pitch mm

21. Determination of rotor inertia by measurement of retardation curve (trp:10,…)

Reference

IEC60034-4, Section 6.29, for evaluation: Section 7.25.2, for tolerance IEC 60034-1,Table 20

DescriptionThe no-load retardation test is conducted when there is no additional flywheel masson the shaft of the machine under test. The machine is excited from a separatesource and the excitation remains unchanged during the test.The machine under test is brought up to over-speed by increasing the supply fre-quency or by means of a prime-mover provided with a clutch; then the supply is dis-connected. This test consists of measuring the retardation timet when the machineis slowing down between two pre-determined speeds with difference, say, from1,10 to 0,90 per unit or from 1,05 to 0,95 per unit.

phas e

p

cool coreW

pha sebore I l l p

f k wU

62

1

2

1

501003,66

1 2

,

, (20.5)

wobeiw ... Anzahl der Windungen pro Phasef ... Frequenz [Hz]p ... Anzahl PolpaarelKern ... Länge des Blechpakets [mm]lKühl ... Gesamtlänge der seitlichen Lüftungsschlitze [mm] p ... Polschritt mm

21. Bestimmung des Rotorträgheitsmoments durch Messung der Auslaufkurve (PBS: 10,..)

Referenz:

Zur Bestimmungsmethode siehe IEC60034-4, Pkt. 6.29; Toleranzen siehe Pkt . 7.25.2

BeschreibungDer Auslaufversuch im Leerlauf wird ohne zusätzliches Gewicht des Schwungradesauf der Welle der geprüften Maschine durchgeführt. Die Maschine wird von einer se-paraten Quelle erregt, und die Erregung bleibt über die Dauer der gesamten Prüfungunverändert.

Die zu prüfende Maschine wird durch Erhöhen der Versorgungsfrequenz oder durcheine Antriebsmaschine mit Kupplung auf Überdrehzahl gebracht; dann wird die Ver-sorgung abgeklemmt. Bei dieser Prüfung wird die Auslaufzeitt gemessen, wenn dieMaschine zwischen zwei vorbestimmten Drehzahlen mit einem Unterschied z. B. von, von 1,10 zu 0,90 pro Einheit oder von 1,05 zu 0,95 pro Einheit ausläuft.







Acceleration time of the machine and stored energy constant from the no-load retar-dation test are determined using the formulae:

32 10

2;

2;

N

N

Femech N

N

Femech N J

S H J

S

P P t H

P

P P t

(21.1)

where P mech is the mechanical losses at rated speed, in kW; P Fe is the core losses at rated speed and corresponding value of test voltage, in kW;N is the rated angular speed, in rad/s.

Requirement:IEC60034-1, Table 20The measured inertia must be within +/-30% of calculated one

22. Polarization index measurement (trp:11,…)

Reference: IEEE 43Description:Measurement of the insulation resistance of the single stator winding phases with aninsulation tester. Insulation resistances measured after 1min and after 10min ,testvoltage ( 500VDC up to 5kVDC; however max peak value of rated voltage ), windingtemperature and ambient temperature are recorded. The insulation resistance meas-urement values are used to determine the Polarization Index ( PI ) , defined as thevalue

min1

min10

R

R PI .

(22.1)

Die Beschleunigungszeit der Maschine und die gespeicherte Energiekonstante ausder Auslaufprüfung im Leerlauf werden mit folgender Formel berechnet:

32 10

2;

2;

N

N

Femech N

N

Femech N J

S H J

S

P P t H

P

P P t

(21.1)

wobei P mech ... mechanische Verluste bei Nenndrehzahl in kW; P Fe ... Verluste im Kern bei Nenndrehzahl und dem entsprechenden Wert derPrüfspannung in kW;N ... Nennwinkelgeschwindigkeit in rad/s.

Anforderungen:IEC60034-1, Tabelle 20Die gemessene Trägheit muss innerhalb ±30 % der berechneten Trägheit liegen.

22. Messung des Polarisationsindex (PBS: 11,..)

Referenz: IEEE 43Beschreibung:Messung des Isolationswiderstandes einer einzelnen Phase der Statorwicklung miteinem Isolationsprüfgerät. Der Isolationswiderstand wird nach 1min und 10 min. nach Anlegen der Prüfspannung (500VDC bis 5kVDC; allerdings max. Spitzenwert derNennspannung) gemessen; dabei sind Wicklungstemperatur und Umgebungstempe-ratur zu registrieren. Die Werte des Isolationswiderstandes werden verwendet, um denPolarisationsindex (PI) zu bestimmen, der wie folgt definiert ist:

min1

min10

R

R PI .

(22.1).







Requirement:If winding temperature and ambient temperature (<= 40°C) appr. Identical (difference<=5K )PI >=2,0 for clean and dry windings.

If winding temperature higher than 80°C, PI >= 1,8 acceptable.This requirement depends on the experience with the functionality of the windinginsulation system.23. Bearing insulation measurement (Check during assembling)(trp:3.1)

Reference: IEEE 115 3.6.5 Method 4

Description:This test must be done with half-assembled generator. The non-isolated end of theshaft is hung in the air with a crane with isolated hook. The isolation is then measuredwith ohmmeter over the isolated bearing i.e. between non-hanging shaft end andbearing frame.

24. Shaft voltage measurement (trp:3.1)

Reference: IEEE 115 3.6.2

Measurement of voltage at shaft using special brushes at drive end and non driveend.

Conditions: Measurement at no load, rated speed and rated voltage.

The rotating shaft is contacted on both ends with appropriate measuring device,which is connected to voltmeter. The DC voltage is read and written to measurement

logs.

Anforderungen:Wenn Wicklungstemperatur und Umgebungstemperatur (≤40 °C) ungefähr identischsind (Unterschied ≤5K ),dann ist PI ≥2,0, saubere und trockene Wicklungen vorausgesetzt.

Ist die Wicklungstemperatur höher als 80°C, dann ist PI≥1,8 akzeptabel.Diese Anforderung ist abhängig vom Versuch mit der Funktionalität des Wicklungsiso-lationssystems.

23. Messung der Lagerisolation (Prüfung beim Zusammenbau) (PBS: 3.1)

Referenz: IEEE 115 3.6.5, Methode 4

Beschreibung:Bei dieser Prüfung ist der Generator halb auseinander zu bauen. Das nichtisolierteEnde der Welle hängt dabei in der Luft und wird von einem Kran mit isoliertem Hakengehalten. Die Isolation wird mit einem Ohmmeter über das isolierte Lager gemessen,d.h. zwischen dem Wellenende, das nicht in der Luft hängt, und dem Lagergehäuse.

24. Messung der Wellenspannung (PBS:3.1)

Referenz: IEEE 115 3.6.2

Messung der Spannung an der Welle mit Spezialbürsten an A- und B-Seite.

Bedingungen: Messung im Leerlauf, Bei Nenndrehzahl und Nennspannung.

Beide Enden der drehenden Welle haben Kontakt mit einem entsprechenden Messge-rät, das wiederum an ein Voltmeter angeschlossen ist. Es wird die Gleichspannungabgelesen und in das Prüfprotokoll eingetragen.







25. Tan Delta measurement for each stator winding phase (trp:12,..)

Reference: IEEE 894

Description:The winding is fed with high voltage, source and special measuring instrument re-cording the tangent of angle delta between imposed voltage and induced current inthe winding. The imposed voltage is varied between 20 – 60% Un. The tan delta isplotted against voltage. If the tan delta has a extra ordinarily high level or rises strong-ly with test voltage, then the isolation is faulty.

Notice: There are many factors affecting tan delta measurement and therefore it isbest used against a bunch of reference measurements for similar samples, made withsimilar manufacturing methods.

26. Negative-phase sequence test ´X2(trp:12,..)

Reference: IEC60034-4, Section 6.23, evaluation: Section 7.14.2

Description:The test is conducted with reduced symmetrical voltage of 0,02U N to 0,2 U N appliedto the machine driven at rated speed, connected to an external supply with negative-phase sequence, i.e. operating as an electromagnetic brake with the slip equal to 2.This means feeding terminals with U-V-W phase sequence and the machine is rotat-ing counter clockwise or phase sequence U-W-V and machine is rotating clockwise.

The excitation winding shall be short-circuited.

25. Messung von Tan Delta für jede einzelne Phase der Statorwicklung (PBS:12,..)

Referenz: IEEE 894

Beschreibung:Es wird eine Hochspannung in die Wicklung eingespeist; Quellen- und Spezialmessin-strument wird die Tangente des Winkels Delta zwischen der angelegten Spannungund dem in der Wicklung induzierten Strom gemessen. Die angelegte Spannungschwankt zwischen 20 und 60% Un. Tan Delta wird in Abhängigkeit von der Spannungaufgezeichnet. Wenn tan delta extrem hoch ist oder mit der Prüfspannung stark an-steigt, dann ist die Isolation defekt.

Hinweis: Es gibt viele Faktoren, die die Tan Delta-Messung beeinflussen, und daherist es am besten, mehrere Referenzmessungen an einfachen Prüflingen durchzufüh-ren, die unter Verwendung einfacher Fertigungsmethoden hergestellt worden sind.

26. Prüfung der Gegenwiederstand und -reaktanz R2/X2 (PBS: 12,..)

Referenz: Zur Bestimmungsmethode siehe IEC60034-4, Pkt. 6.23; Pkt. 7.14.2

Beschreibung:Die Prüfung wird bei reduzierter symmetrischer Spannung von 0,02U N bis 0,2 U N

durchgeführt, die an die Maschine angeschlossen wird, die bei Nenndrehzahl betrie-ben wird, an eine externe Versorgungsquelle mit negativer Phasenfolge angeschlos-sen ist, d.h. als elektromagnetische Bremse betrieben wird mit einem Schlupf gleich 2.Dies bedeutet, dass sich die Maschine entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn dreht,wenn an den Speisespannungsklemmen die Phasenfolge U-V-W anliegt, und die Ma-

schine sich im Uhrzeigersinn dreht, wenn die Phasenfolge U-W-V vorliegt.

Die Erregerwicklung ist kurzzuschließen.







Figure 2 Connection for negative phase sequence test (the generator is fed withcounter-rotating field)If the residual voltage of the machine under test exceeds 30 % of the supply voltage,the rotor should be demagnetized before testing the machine. The voltage and cur-rent in all three phases and the supply power are measured during the test.Negative sequence reactance and resistance from the negative-phase sequence testare determined by the formulae:

222

2

2

2

223

;3

; I

P R

I

U Z R Z X ,

(26.1)

where P is the input power; I is the average measured current;U is the average measured voltage applied.Negative sequence reactance and resistance are determined for each measuredsupply voltage. On the basis of the test data X 2 and R2 are plotted against current.

Abb. 2: Anschluss für die Messung bei gegenläufigem Drehfeld (der Generatorwird von einem Drehfeld im Gegenuhrzeigersinn gespeist)Wenn die Remanenzspannung der zu prüfenden Maschine die Versorgungsspannungum 30 % überschreitet, ist der Rotor vor der Prüfung der Maschine zu entmagnetisie-ren. Während der Prüfung s ind Spannung und Strom in allen drei Phasen und dieVersorgungsspannung zu messen.Die Reaktanz der negativen Phasenfolge und der Widerstand aus der Prüfung dernegativen Phasenfolge werden nach folgender Formel berechnet:

222

2

2

2

223

;3

; I

P R

I

U Z R Z X ,

(26.1) wobei P ... Eingangsleistung; I .... durchschnittlich gemessener Strom;U ... durchschnittliche angelegte Spannung.Die Gegenreaktanz und Inverswiderstand sind für jede gemessene Versorgungsspan-nung zu messen. Auf Basis der bei der Prüfung ermittelten Daten werden X 2 und R2 in Abhängigkeit vom Strom aufgezeichnet.

L1 L2 L3

G1

K

P

I

U2

U1

V2

V1

W2

W1

U

I

L1 L2 L3

G1

K

P

I

U2

U1

V2

V1

W2

W1

U

I







27. Zero resistance R 0 and reactance X 0 (trp:12,..)

Reference: IEC60034-4, Section 6.19, evaluation: Section 7.8

Description:To conduct the test, a single-phase voltage is applied across the terminals of thethree phases connected in series or in parallel, with the machine driven at or nearrated speed. The connection shall be arranged so that the current flows in eachphase in the same sense as defined by zero sequence.

The excitation winding is short-circuited.

Record voltage U , current I and active power P .

Figure 3 Parallel connection for zero-reactance measurement

27. Nullwiderstand R0 und Nullreaktanz (PBS: 12,..)

Referenz: Zur Bestimmungsmethode siehe IEC60034-4, Pkt. 6.19; Pkt. 7.8

Beschreibung:Bei dieser Prüfung wird zwischen die Klemmen der drei Phasen, die in Reihe oderparallel geschaltet werden, eine einphasige Spannung angelegt; die Maschine wird beioder ca. bei Nenndrehzahl betrieben. Der Anschluss hat so zu erfolgen, dass derStrom in jeder Phase in dieselbe Richtung fließt, wie durch die Nullfolge bestimmt.

Die Erregerwicklung ist kurzzuschließen.

Es werden die Spannung U , der Strom I und die Wirkleistung P aufgezeichnet.

Abb. 3 Parallelschaltung zur Messung der Nullreaktanz

G1

U2

U1

V2

V1

W2

W1

K

I P

I

U

G1

U2

U1

V2

V1

W2

W1

K

I P

I

U







Figure 4 Series connection for zero-reactance measurement

The zero sequence reactance and resistance are determined from single-phase volt-age test

applied to the three phases by

2

0

2

00

2

0

2

00 ; r z x R Z X ,

(27.1)

where, dependent on the connection of the three phases:

– for series connection

200200 ;3

1;

3;

3 i

pr

i

u z

I

P R

I

U Z

(27.2)

– for parallel connection

200

200

9;33;

3;

3

i

pr

i

u z

I

P R

I

U Z

(27.3) Zero sequence reactance and resistance are determined for each measured supplyvoltage. On the basis of the test data X 0 and R0 are plotted against current.

Abb. 4 Reihenschaltung zur Messung der Nullreaktanz

Die Nullreaktanz und Nullwiderstand werden über die Einphasenspannungsprüfungermittelt,

die an den drei Phasen angelegt wird. Die Berechnung erfolgt über folgende Formel:

2

0

2

00

2

0

2

00 ; r z x R Z X , (27.1)

wobei - abhängig vom Anschluss an drei Phasen:

– bei Reihenschaltung

200200 ;

3

1;

3;

3 i

pr

i

u z

I

P R

I

U Z (27.2)

– bei Parallelschaltung

200200

9;33;

3;

3

i

pr

i

u z

I

P R

I

U Z (27.3)

Nullreaktanz und Nullwiderstand sind für jede gemessene Versorgungsspannung zumessen. Auf Basis der bei der Prüfung ermittelten Daten werden X 0 und R0 in Abhän-gigkeit vom Strom aufgezeichnet.

G1

U2

U1

K

P

I

U

V2

V1

W2

W1 I

G1

U2

U1

K

P

I

U

V2

V1

W2

W1 I







28. Harmonic Analysis of current waveform (trp:6.1,6.2,6.3)

Reference:IEC60034-1, 7.2.2

Description:Measurement of all odd-numbered hamonics for current starting at nominal frequencyup to 13th harmonic wave. Recording of frequency and measured current in % or dBVof rated current.HCF is calculated by

k

n

ni HCF

2

2, (1)

wherein is the ratio of the nth harmonic current to the nominal current IN of the machine;n is the order of harmonic;

k = 13.

Requirement:HCF must be less than 5%.

28. Oberwellenanalyse der Stromkurvenform (PBS: 6.1,6.2,6.3)

Referenz:IEC60034-1, Pkt. 7.2.2

Beschreibung:Messung all Oberwellen ungerader Ordnung für den Strom, beginnend mit Nennfre-quenz bis zu 13. Oberwelle. Erfassung von Frequenz und Messstrom in % oder dBVdes Bemessungsstroms.HCF wird wie folgt berechnet:

k

n

ni HCF

2

2,

(1)wobeiin ... Verhältnis des Stroms der n. Oberwelle zum Nennstrom IN der Maschine;n ... Ordnungsgrad der Oberwelle;

k = 13.

Anforderungen:HCF muss kleiner sein als 5%.







Revisions

Rev. F: 20.02.2013Chapt. 1 resistance values are not more then…

Rev. E: 01.08.2012Chapt. 9 Correction Vibration grade, mounting definedChapt. 10 Correction High voltage test - level for heaters

Rev. D: 16.11.2011Minor corrections,Chapt. 9 Vibration measurement

Rev. C: 12.1.2011German translation in the same document

Rev. B: 20.5.2010Minor corrections & Resistance measurement , polarization index correct ion.

Rev. A: 4.10.2010Transferred from QM-system & additions

Änderungen

Rev. F: 20.02.2013Kap. 1 Widerstandswerte nicht höher als…

Rev. E: 01.08.2012Kap. 9 Korrektur Schwingungsgrad, Aufstellung definiertKap. 10 Korrektur Hochspannungsprüfung – Spannung für Stillstandsheizung

Rev. D: 16.11.2011Kleine Korrekturen,Kap. 9 Vibrationstest

Rev. C: 12.1.2011Deutsche Übersetzung in dasselbe Dokument

Rev. B: 20.5.2010Kleinere Korrekturen & Korrekturen zur Widerstandsmessung und zum Polarisations-index.

Rev. A: 4.10.2010Übernommen vom QM-System & Ergänzungen







References

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2. Nürnberg – Hanitsch: Die Prüfung elektrischer Maschinen, 6th Ed, 1987

3. ING-PS-0005: Overview of test for electrical machines

4. IEC/EN 600034- Part 2: 2007 Rotating electrical machines: Standard methods fordetermining losses and efficiency from tests (excluding machines for traction vehi-cles)

5. IEC/EN 600034- Part 1: 2004 Rotating electrical machines: Rating and perfor-mance

6. IEC/EN 600034- Part 14: 2007 Rotating electrical machines; Mechanical vibrationof certain machines with shaft heights 56 mm and higher – Measurement, evaluationand limits of vibration severity

7. IEC/EN 600034- Part 8: 2007 Rotating electrical machines: Terminal markings anddirection of rotation

8. IEEE (ANSI) 115: 1995 IEEE Guide: Test Procedures for Synchronous Machines;Part 1: Acceptance and Performance Testing; Part 2: Test Procedures and Parame-ter Determination for Dynamic Analysis

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ing Machinery

10. ISO 8528: Part 3: 2005 Reciprocating internal combustion engine driven alternat-ing current generating sets: Alternating current generators for generating sets

11. ISO 2954: 1975 Mechanical Vibration of Rotating and Reciprocating Machinery -Requirements for Instruments for Measuring Vibration Severit y First Edition

Referenzen

1. IEC/EN 600034, Teil 4:2007-05: Drehende elektrische Maschinen: Verfahren zurErmittlung der Kenngrößen von Synchronmaschinen durch Messungen

2. Nürnberg – Hanitsch: Die Prüfung elektrischer Maschinen, 6. Ausgabe, 1987

3. ING-PS-0005: Überblick zur Prüfung elektrischer Maschinen

4. IEC/EN 600034, Teil 2: 2007 Drehende elektrische Maschinen: Verfahren zur Be-stimmung der Verluste und des Wirkungsgrades von drehenden elektrischen Maschi-nen aus Prüfungen (ausgenommen Maschinen für Schienen-und Straßenfahrzeuge)

5. IEC/EN 600034, Teil 1: 2004 Drehende elektrische Maschinen: Bemessung undBetriebsverhalten

6. IEC/EN 600034, Teil 14: 2007 Drehende elektrische Maschinen: MechanischeSchwingungen von bestimmten Maschinen mit einer Achshöhe von 56 mm und höherMessung, Bewertung und Grenzwerte der Schwingstärke

7. IEC/EN 600034, Teil 8: 2007 Drehende elektrische Maschinen: Anschlussbezeich-nungen und Drehsinn

8. IEEE (ANSI) 115: 1995 IEEE-Richtlinie: Prüfverfahren für Synchronmaschinen; Teil1: Abnahme- und Leistungsprüfung; Teil 2: Prüfverfahren und Bestimmung der Para-meter für die Dynamikanalyse

9. IEEE 43-2000: Empfohlene Vorgehensweise für die Messung des Isolationswider-standes an drehenden elektrischen Maschinen

10. ISO 8528: Teil 3: 2005 Wechsel-Stromerzeugungsaggregate mit Antrieb durchHubkolben-Verbrennungsmotoren: Wechselstrom-Generatoren für Stromerzeugungs-aggregate

11. ISO 2954: 1975 Mechanische Schwingungen von rotierenden und Kolbenmaschi-nen; Anforderungen an Geräte zur Messung der Schwingungsintensität.Erste Ausgabe

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