浅谈普定水电站水轮发电机定子铁心磁化试验

浅谈普定水电站水轮发电机定子铁心磁化试验

大中型水轮发电机的定子，因外形尺寸大，受到运输条件的限制，其定子机座采用分瓣制造运输，在安装现场进行组装焊接、铁心叠装及定子下线。由于工地的环境条件较工厂要差，所以要求现场叠装的定子铁心必须进行磁化试验，从而通过测量单位铁损及温升的方法检查叠片质量。本文介绍了普定水电站3号机组发电机定子铁心磁化试验的理论计算、试验步骤、试验标准、试验结果分析及结论。

标签：普定水电站；定子铁心磁化试验；单位铁损；温升

1.磁化试验的原理

普定水电站位于乌江上游南源贵州省普定县三岔河中游，距贵阳市125km。水库正常蓄水位1145m，总库容4.21亿m3，为不完全年调节水库。

定子铁损试验是在定子铁心叠装、初步压紧完成后进行，其目的就是确认定子铁心硅钢片设计制造、现场叠装、压紧等整体质量，检查铁片间是否有短路情况，绝缘是否良好。

在叠装完成的发电机定子铁心上缠绕励磁绕组，绕组中通人交流电流，使之在铁心内部产生接近饱和状态的交变磁通使铁心磁化，从而在铁心中产生涡流和磁滞损耗，使铁心发热。同时，如铁心中片间绝缘受损或劣化部分将产生较大的涡流，温度升高较快。用埋设的热电偶测量铁芯上下压板及定子机座的温度，计算出温升和温差；用红外线测温仪查找局部过热點及辅助测温；在铁心上缠绕测量绕组，测量其感应电压，计算出铁心总的有功损耗。计算出温升与单位铁损。根据测量结果与设计要求比较，来判断定子铁心的制造、安装质量。

2.试验前的计算

（1）定子铁心磁化试验所需要的基本数据：

定子铁芯外径Da=590cm，定子铁芯内径Di=527.2cm，定子铁芯长度Lfe=97cm，定子铁芯齿高度hc=13.88cm，通风沟数：n=22，通风沟高度：b=0.8cm。

（2）定子铁芯轭部截面积计算：

1）铁芯有效长度：L=k（Lfe-nb）式中，K为叠压系数0.96。

L=0.96（97-22×0.8）=76.224cm

2）铁芯轭部高度：ha=（Da-Di）/2-hc=（590-527.2）/2-13.88=17.52cm

3）轭部截面积：Sz=L×ha=76.2 24×17.52=1335.4cm2

（3）励磁线圈匝数计算：

We=U×l083/4.44?SzB，式中U—励磁电压，选为400V，f-电源频率，50Hz，Sz—轭部截面积，1335.4cm2，B—轭部磁通，10000高斯。

We=400/（4.44×50×0.1 3354）=13.49匝，实际取13匝。

（4）励磁电流计算：

Ie=πDavHo/We，式中Day—定子轭部平均直径，Dav=Da-ha=590-17.52=572.48cm。Ho—单位长度安匝数，取2.0安匝/cm。

Ie=3.14×572.48×2/13=276.69A

（5）励磁容量计算：

S=UIe×l0-3=400×276.69×l0-3=110.67KV A，要求试验变压器的容量为150KV A。

（6）测量线圈计算

测量线圈取6匝，测量电压为184.6V

（7）实际磁通密度计算：

B’=Ue×108/4.44f’ SzWe（高斯）

Ue—测量线圈感应电压值

f’——实测频率

（8）铁轭重量

G=π×Dav×Sz×d×10-3=3.14×572.48×1335.4×7.65×10-3=18373.7Kg

（9）单位铁损

△pfe=（pfe/G）×（10000/B’）2（W/Kg）式中，Pfe为实测总铁损（功率表读数乘以变比）

（10）最高温升

△t1=（t3-t0）×（10000/B’）2（℃）

式中，t3为铁芯最高温度，to为原始温度，按标准规定，△t1不得大于25℃。

（11）最高齿温差

△t2=（tl-t2）×（10000/B’）2（℃），式中，t1为最高齿温升，t2为最低齿温升。按标准规定，△t2不得大于15℃。

3.试验步骤

（1）试验准备

1）线圈缠绕

定子紧压结束，具备铁损试验条件后，可缠绕励磁与测量线圈。

2）设备及表计接线

将低压开关柜布置在定子外适当位置，接好进线侧电缆及励磁线圈，进线电缆接头应紧固可靠。使用500V兆欧表测量励磁及测量线圈对地绝缘情况，均应良好。按图接好各仪表接线。

3）定子本体准备

试验前，定子应与基础可靠固定并妥善接地，认真检查定子槽内，不应有槽样棒遗留。将本体及周边的杂物清理干净。

（2）试验步骤

1）试验人员就位，记录各个测量点的原始温度。

2）合上电源断路器，全面检查铁芯各部，如发现局部灼热或火花，立即跳开断路器查明原因。

3）各部无异常后开始试验，每隔10分钟记录一次温度及各试验仪表的读数。发现局部温度异常时，应加强监视。

4）试验正常进行90分钟后结束，跳开断路器开关。

4.数据分析

普定水电站3号机组定子磁化试验结果如下表2所示：

根据试验数据分析，磁场强度为1工时，单位重量铁损相对较大，设计图纸要求总铁损不大于28.5kW，试验结果接近设计允许值。但最高齿部温升和各部位温差远小于国家标准（铁心齿部的最高温升不应超过25丈，各齿部的最大温差不应超过15℃），以上三项指标均符合国家标准规定，该机组定子铁心磁化试验合格。