水轮发电机短路试验是水轮发电机系列试验中一项重要的试验，它关系到机组能否安全、稳定及可靠运行。通过短路试验可以检测定子三相电流是否对称，结合空载特性曲线来求取水轮发电机参数；验证发电机回路接线的正确性；检测发电机转子回路是否有匝间短路。根据DL/T596—2005《电气设备预防性试验规程》规定，新安装机组必须做短路试验。
发电机短路时的合成电势只有漏抗压降，所以对应的气隙合成磁通很小，其漏磁处于不饱和状态。因此励磁电流变化时，合成电势和对应的短路电流成正比关系。如果励磁电流ⅠF为横坐标，短路电流ⅠK为纵坐标，则可以做出一条通过原点呈直线状的关系曲线如图1所示.
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3 试验条件
按照DL/T507—2002《水轮发电机组起动试验规程》的规定要求，水轮发电机组在完成尾水充水、调速器和励磁装置静态试验、水轮发电机组模拟试验后，压力管道充水，水轮发电机空载下调速系统的调整试验、机组过速试验、机组自动开停机试验结束后且满足要求后方可进行短路试验。
发电机短路试验是在发电机主保护全退情况下进行，存在一定风险，而试验的好坏将直接影响发电机升压试验及空载试验。因此在短路试验前对短路点、他励电源方式及试验前准备工作等需做好充分准备。
4 发电机短路特性试验前的准备
4.1 短路的选择
发电机短路试验的三相短路点如何选择非常重要，直接影响试验进程。以图2为例简单分析。
若短路点选在K1点，试验过程中需要将DL断路器合上，要采取一定的措施，防止断路器突然跳闸，比较麻烦；若短路点选在K2点就不需要考虑试验过程中断路器突然跳闸的情况发生了，较为方便，因此，一般短路点选在K2处。
在短路点处将发电机定子三相出现短接可用铝母牌、铜母排等，但不管用哪一种都应满足三相短路试验电流的要求，且有一定的裕量，连接应可靠，无松动，安装好之后应仔细检查，防止大电流烧伤母排。由于磁场作用，短路点附近的母排在试验工作中可能产生较高的温度，应采取屏蔽措施，预防温度超过接触部分的温度，出现意外情况。
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图2 一机一变接线
4.2 他励电源方式的选择
在确定了短路点之后就要考虑他励方式的选择，一般有系统倒送和厂用系统供电两种。若采用系统倒送电方式试验就需要改变短路点位置，且试验过程中考虑的问题就会更多，试验过程比较复杂，一般采用厂用系统电源作为他励电源方式供电。若厂用电电压等级不够的情况下，考虑用相邻机组出口母线（13.8kV）接临时电源形式如图3所示。
若采用厂用电作为它励临时电源时，有条件的情况下，最好使用在励磁变压器高压侧接入10kV电源，因为励磁变压器是专用特种变压器，自并励水轮发电机励磁变压器绕组的联接组别多为Y/△接线方式，励磁变压器不仅能承受瞬间负荷突变的冲击和长时间的满载运行，其绕组能经受连续、频繁的过电压，而且能减少高次谐波对整流装置的干扰。如果现场提供励磁变压器高压电源有困难且二次电压接近400V，可采用经过低压断路器的400V电源给励磁装置供电。
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5 短路试验操作程序
在所有的准备工作结束后，满足开机条件，可以开始短路试验。以EXC9000励磁系统为例分析。
5.1 检查试验仪器、表计在良好状态；检查水轮发电机保护投入，投入过电流保护，并作用于信号。
5.2 检查励磁装置调节器通道选择在C通道，确定模拟量总线板上C通道调节器的JP1已短接，且“残压起励”、“系统电压跟踪”及“通道跟踪”功能退出，起励电源开关断开，灭磁开关在分状态，他励电源开关在分状态。
5.3 手动开机至额定转速，检查机组各部运行正常，瓦温稳定，机组振动、摆度正常，各部分冷却水温度正常。
5.4 检查他励电源相序正确，合上励磁装置功率柜内交、直流开关，合上他励电源开关，手动合灭磁开关，观察励磁装置运行是否正常，无异常进入下一步。
5.5 手动给开机令，调节器开始正常工作，并输出脉冲信号，且功率柜风机起动；缓慢操作调节器柜面板上的増磁按钮，整流桥的输出励磁电压逐渐增大，励磁电流逐渐增大，发电机定子短路电流也逐渐增大。观察调节器的转子电流量是否正常。无异常后，缓慢升流至10%In，检查各组CT二次电流的幅值、相位、并记录此时励磁电压、励磁电流及定子电流对应值。
5.6 缓慢升至120%In，每隔10%记录一次数据，在25%In、50%In、100%In下检查各组CT二次电流的幅值、相位及回路。
5.7 在升流至120%In状态下让机组运行2min，观察机组运行情况，随后操作调节器柜面的减磁按钮，励磁电压、励磁电流及定子电流开始逐渐减小，每隔10%记录一次数据，直至定子短路电流将为零，晶闸管信号调整到最大显示全关为止。
5.8 重新缓慢升流至100%In，手动跳分灭磁开关并记录灭磁波形图，检验灭磁特性是否良好。
5.9 试验结束后，检查励磁装置是否运行正常，无异常后拆除短路点，拆除他励电源、恢复励磁变接线，恢复所做临时措施，励磁装置恢复正常，准备进入下一阶段试验。
6 试验注意事项
试验前试验人员应熟悉试验方案，充分考虑试验过程中可能出现的各种情况，制订相应的措施和应急方案。根据现场经验，试验时要注意以下几点：
6.1 三相路应有足够的容量，短接可靠。
6.2 维持机组转速在额定范围（49.8～50.3Hz）。
6.3 励磁装置在调节励磁电流过程中要缓慢，随时注意各种异常情况，当检测到定子绕组温度高，电流增长过快等异常情况时，立即停止试验，查明原因后继续试验。
6.4 在数据记录过程中，调到某一数值时待指示稳定后，同时读数记录。在短路电流上升过程中不能为了读数而将励磁电流减小，同样在短路电流下降过程中禁止将励磁电流升高，会影响试验数据的准确性、可靠性。
6.5 试验过程中严密监视发电机、电压配电装置等一次设备的运行情况。
6.6 根据数据绘制特性曲线，该曲线应该通过原点的一条直线，可将试验数据同出厂数值及历年数值进行比较，若明显降低，则说明转子绕组可能有层间短路。
7 结束语
水轮发电机短路试验是一项重要而且有一点危险的试验，试验前要充分考虑现场实际情况，制订相应的应急措施，采取正确的试验方法和步骤，力求试验数据的准确。