发电机定子铁损试验技术方案

目录
定子铁损试验技术方案 (2)
.1 概述 (2)
.1.1 概述 (2)
.1.2 试验目的 (2)
.1.3 试验基本原理 (2)
.2 编制依据 (2)
.3 试验计算 (3)
.4 试验 (4)
.5 安全措施 (7)
.6 试验仪器仪表 (8)
.7 试验结果整理 (8)
.8 试验表格 (8)
定子铁损试验技术方案
.1 概述
.1.1 概述
水电站水轮发电机组设备由水电设备有限公司制造供货。

定子机座由8瓣组成，外径Ф14100mm，定子铁芯内径Ф13400mm，定
子铁芯高度1578mm。

铁芯共由44小段组成，中间有43个通风沟。

铁芯重129t。

定子在安装间内进行机座组圆、合缝焊接、铁芯叠装等工作，铁损试验在定子组装叠片完毕，定子下线开始之前进行。

.1.2 试验目的
发电机定子铁芯是由薄硅钢片现场叠装而成。

在铁芯硅钢片的制造或现场叠装过程中，可能存在片间绝缘损坏，从而造成片间短路。

为了防止运行中因片间短路引起局部过热，甚至威胁到机组的安全运
行，在定子铁芯组装完成后，必须进行铁损试验，以检查铁芯片间绝
缘是否短路，压紧螺栓是否压紧。

试验中，测量定子铁芯的总有功损耗、磁轭的温度，查找局部过热点，从而计算出铁芯的单位损耗及温升，发现可能存在的局部缺陷，
综合判断定子铁芯的制造、安装质量是否符合设计要求。

.1.3 试验基本原理
铁损试验的基本原理是：在叠装完成的发电机定子铁芯上缠绕励磁绕组，绕组中通入交流电流，使之在铁芯内部产生接近饱和状态的
交变磁通，从而在铁芯中产生涡流和磁滞损耗，使铁芯发热。

同时，
使铁芯中片间绝缘受损或劣化部分产生较大的涡流，温度很快升高。

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点及辅助测温；在铁芯
上缠绕测量绕组，测量其感应电压，计算出铁芯总的有功损耗。

根据
测量结果与设计要求比较，来判断定子铁芯的制造、安装质量。

.2 编制依据
(1)GB50150-91 《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》
(2)SD287-88 《水轮发电机定子现场组装工艺导则》
(3)主机厂家图纸及安装说明书
铁芯内径d1=13400 mm
铁芯外径d2=14100 mm
铁芯高h=1578 mm
铁芯压紧系数取k=0.96
通风沟宽度b=6 mm
通风沟数量n=43
硅钢片安匝数取H=1.7安匝/厘米
槽深h1=159.6mm
2)计算
(1)铁芯有效长度L=k×（h-n×b）=0.96*（1578-43*6）＝
1267.2mm=126.7cm
(2)铁芯轭部宽度ha=（d2-d1）/2-h1=（14100-13400）/2-159.6＝190.4
mm=19.04cm
(3)铁芯截面积S=L×ha=126.7*19.04＝2412.368cm2 =0.2412 m2
(4)励磁线圈匝数W1=U1/(4.44f×S×B)×108=162.214（取B=1.05×104
高斯）
考虑到压降的影响，取W1=184匝
(5)励磁绕组电流I=π（d2- ha）H/ W1=40.4A （令H=1.7）
(6)电源容量P=3U1I=699.7KVA
若测量线圈取W2=1匝，则测量电压U2= U1 W2/ W1=10000/184=54.35V
励磁线圈导线的选择：按每mm2载流量3.5A计算，所需励磁电缆芯线截面积为40.4 /3.5=11.54mm2，拟选用25mm2的10KV电缆
缠绕，缠绕长度约为1122米，过渡长度为260米，所需励磁电缆长
度约为1382米。

.4 试验
1)准备工作
a对定子进行彻底的清扫，全面检查机座和铁芯；
b将所有的槽样棒取出；
c检查通风沟、上下端部等位置、各环板间，保证各处无残留金属物件；
d完成紧固定子铁芯所有拉杆螺丝等全部机械工作；
e用不小于50mm2的铜编织线将定子机座可靠接地，接地点在±Y方向两点；
f检查试验仪器、仪表满足试验要求；
g检查供电电源已具备试验条件；
h试验用高压开关柜经调试、试验合格，然后不带负荷分、合闸操作3次，正常；
i准备数台应急灯和手电筒。

2)试验布置
a
图2铁损试验区域布置
b在测量区域设置两张桌子，放置测量仪表，按图4接线。

c励磁电源布置：铁损试验在发电机机坑里进行，励磁电源进线高压开关柜布置在机组发电机层下游方向第四象限，电源从安装间上部10KV 配电房引入高压开关柜。

d励磁线圈：按图4在定子铁芯上按相同方向缠绕励磁线圈，为了试验期间可能需要的绕组数的变更，励磁电缆长度需留有缠绕定子铁芯两圈约20米的余量，再制作高压电缆头。

e测量装置的布置：测温装置及铁损测量表计布置在机组发电机层下游方向第四象限高压开关柜旁，信号从各测量点引入；另用远红外测温仪随时监测各位置温度，重点监视各过热区域的温度。

f测量线圈的布置：为了检查铁芯磁场是否均匀，在铁芯180°方向对称布置两组测量线圈，测量线圈用2.5mm2的导线，按图4在铁子铁芯上缠绕好测量线圈，引至测量仪表并接线。

测量绕组应包绕定子有效
图4铁损试验接线原理图
图中：U1---励磁电压测量电压表U2---感应电压测量电压表
A----励磁电流测量电流表W----低功率因素瓦特表
PT---电压互感器CT---电流互感器DL---断路器
励磁线圈采用10KV多股柔性软电缆，按均匀励磁的需要，励磁电缆整圆均匀缠绕定子铁芯。

测量线圈用2.5mm2塑胶线，紧靠定子
铁芯在两组励磁线圈中间位置缠绕一圈。

在线圈经过定子铁芯棱角处
用足够强度的绝缘垫防护，以防止线圈受损。

5)试验过程
(1)试验有关人员全部就位；
(2)试验过程中，关闭有可能照射到定子铁芯上的所有照明；
(3)预合试验用断路器给铁芯励磁，观察铁芯及测量表计有无异常，然后
分断断路器；
(4)各部位正常以后，记录好各表计的初始值，合试验用断路器，同时开
始计时；
(5)每隔十分钟记录一次各表计读数，并用红外测温仪随时监测各部位温
度，找出高温区进行重点监测；
(6)试验过程中温度控制：
a定子铁芯各部分的最高温升≦25℃；
b定子齿或槽温差≦15℃；
c铁芯和机座温差符合厂家标准。

若不能满足要求，需立即向总指挥汇报，由总指挥结合各部位情
况决定是继续试验观察还是终止试验，进行检查；
(7)整个试验持续90分钟。

(8)铁损试验合格后，重新检查压紧螺杆力矩值，如果力矩值减小，重新
拧紧压紧螺杆，直到每根拉紧螺杆受力值达到厂家要求。

(9)整个试验完成以后，所有试验设备撤除、退场，然后将试验区域清理
干净。

(10)试验终止及重新开始
a试验终止及重新开始必须由试验总指挥下令，一般情况下，其他人无权下令终止或重新开始试验。

b下列情况下，试验终止：
整个试验持续90分钟。

折算到1T时，铁芯的最高温升超过25℃。

折算到1T时，铁芯与机座间的最高温差超过15℃。

试验过程中有局部打火、发红甚至冒烟或振动过大等现象发生。

c重新开始试验
当试验因异常情况终止后，应检查处理异常点。

处理完后经监理、制造厂各方检查验收认为合格后，方可重新开始试验。

.5 安全措施
1)施工人员进入现场，必须戴安全帽，穿工作服及工作鞋。

2)高空作业时，必须系好安全绳。

3)在定子上面施工时，不得敲打、碰撞定子铁芯。

4)在发电机层、水轮机层的试验区域设立警戒线，警戒线范围内的试验
区域全封闭管理，持铁损试验区域专用通行证进入。

5)未经试验总指挥批准，在试验测量及高压开关柜布置区域半径5m范围
内，无关人员不得进入；无关人员不得进入发电机定子风洞、机坑。

6)在试验的过程中，设立专人负责试验高压开关柜的操作、监护。

7)在发电机层机坑四周、定子风洞内四周、下机架基础处，设置足够数
量且符合使用要求的干粉灭火器。

所有消防设备由专人负责，并经使
用培训。

8)励磁线圈必须按同一方向缠绕，在铁芯和机座棱角处用3mm的绝缘橡
皮包绕励磁电缆并用扎带固定在电缆上。

9)试验期间，厂房桥机严禁经过试验区域上空。

10)不得携带任何金属物品进入试验封闭区域。

11)试验过程中任何人不得双手同时触及铁芯，严防触电事故的发生。

12)整个试验，由试验总指挥统一指挥，其他人无权指挥试验。

13)故障处理服从试验总指挥的统一安排，不得有使故障扩大的行为发生。

14)试验区域内不得放置易燃易爆物品。

15)试验区域附近不得进行可能产生大噪音的其它作业。

.6 试验仪器仪表
试验用仪器仪表如下：
电压表3块；
电流表1块；
低功率因素瓦特表1块；
电压互感器1只；
电流互感器1只；
红外测温仪2台；
酒精温度计24只；
环境噪音测量仪1块
.7 试验结果整理
试验过程中记录定子铁芯温度、记录铁损测量结果，之后整理铁损试验报告。

结果分析有关公式:
a实际高斯值B1=45 U2×104/（W2×S）
b换算至10000高斯时的单位铁损P0=W/G×（10000/B1）2，式中，W为实际测量得到的总铁损，G为铁芯重，B1为计算出的实际磁通密
度。

.8 试验表格
表1各部位温度测量记录汇总表；
表2励磁电压、励磁电流、测量电压记录表；
表3 异常点温度记录表；
表4 铁芯损耗试验参数分析表。