锦屏二级水电站1号机定子铁芯磁化试验

丁世全，王 承，李佳佳，李兴易

(四川二滩国际工程咨询有限责任公司，四川成都 610072)

1 前 言

锦屏二级水电站发电机由天津阿尔斯通设计制造，总装机容量4 800MW(8×600MW)。定子铁芯用进口的M250－50冷扎硅钢片在现场堆叠而成，硅钢片厚度0.5mm，具有磁导率高、单位损耗低、无时效、机械性能优良等特点，且两面均采用从法国进口的喷涂机喷涂F级硅钢片绝缘漆，绝缘质量优良。

2 磁化试验的目的

由于受运输条件限制，定子机座分六瓣运输，在现场组焊、叠片及下线。磁化试验的目的是检查定子铁芯硅钢片设计制造、叠片、压紧等整体组装质量，检查铁片间是否有短路情况、绝缘是否良好。在现场叠片过程中，可能发生片间绝缘损坏，从而造成片间短路;或片间存在杂质，由于运行时受振动造成片间绝缘损坏，从而造成片间短路引起局部过热，威胁机组安全运行。所以，定子铁芯组装完成后，必须按照规范及厂家要求进行铁芯磁化试验。

3 试验基本原理及方法

定子铁芯叠装检查合格后，在铁芯上缠绕励磁绕组，通入工频电流，使铁芯内部产生接近饱和状态的交变磁通，通常取激磁磁感应强度为1～1.2T。铁芯在交变磁通中产生涡流和磁滞损耗，使铁芯发热，通过测量铁芯总的有功损耗和铁芯温度，计算出单位重量铁芯损耗，发现可能存在的局部缺陷，以此判断铁芯制造、叠装质量是否符合设计及规程规范的要求。同时，如果铁芯绝缘不好或铁芯装配质量不佳，当铁芯通过交变磁通时，涡流损失就会增加，造成局部过热，温度急剧上升，从而可找出过热点，据此判定缺陷并采取修复措施。。

4 铁芯试验参数

定子铁芯断面见图1。主要试验参数:d2=1 200cm;d1=1 087cm;L1=333cm;通风沟数n=64;通风沟高度b=0.6cm;槽深L2=21.17cm;叠压系数K1=0.96;轭部高度h=(d2－d1)/2－L2=35.33cm;铁芯有效长度 L=K1×(L1－n×b)=282.82cm;密度ρ=7.6 t/m3;标准损耗1.05W/kg(1T时)。

图1 定子铁芯端面

试验参数计算:

(2)励磁线圈总安匝数:AW=π×(d2－h)×aw=8 118.68，取 aw=2.22A/cm;

(3)单匝励磁线圈电压:U2=4.44×f×Q×10－4×B=221.82 V，取 B=1T;

(4)励磁线圈匝数:W1=U1/U2=45.08(U1=10 000V)，取 W1=44(匝);

(5)励磁线圈电流:IL=AW/W1=184.52A，励磁电缆取截面70mm2;

(6)测量线圈:单匝测量线圈电压=10 000/44=222V，测量线圈取1匝;

(7)铁芯轭部重量:G=π×(d2－h)×Q ×10－6×ρ=277 720kg;

(8)试验电源近似容量:S=1.1×U1×IL=2 030kVA;

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(9)保护定值:过流保护时间0.5s;过流倍数1.5倍。

5 试验设备材料(见表1)

表1 试验设备及材料

6 试验接线及试验准备

6.1 缠绕励磁绕组

为使磁通密度分布均匀，采用端面70mm2的10kV单芯软铜电缆沿铁芯分7组均匀分布，每组6匝，并在定子进出线两端各加绕1匝;线圈紧贴铁芯表面，在铁芯棱角处垫足够强度的绝缘橡皮。

6.2 测量线圈布置

测量线圈1匝，选用4mm2铜芯绝缘线。为检查铁芯磁场是否均匀，在铁芯90°方向布置测量线圈，缠绕在任意两个励磁绕组的中间部位，缠绕时线要拉紧，并贴紧槽底。若定子结构允许，测量绕组包绕定子有效铁芯，不包绕机座，测量更加准确。

6.3 测温点布置

按20个等分部位，将60支温度计按上、中、下三层均布在定子铁芯上，温度计的测温端紧贴铁芯表面，用玻璃腻子保温，并按顺序编号。上、下齿压板及定子机座各均布7个测温点。在试验中用远红外测温仪进行测量扫查。测温点布置参见图1。

6.4 设备布置及接线

(1)整定好10kV试验开关柜保护装置，分、合闸应可靠。

(2)试验仪器、仪表布置见图2。

(3)用2 500V兆欧表测量各绕组与定子铁芯的绝缘电阻、10kV开关柜电源电缆的绝缘电阻应符合规程规范的要求。

7 试验步骤

(1)相关人员就位，记录各部位的初始温度及环境温度。

(2)电源断路器合闸，各仪表指示值应与估算值无较大差别。

(3)通电1min，跳开电源断路器。根据电压、电流值核实试验工况，磁通密度应在1T左右，否则应改变励磁绕组匝数。

(4)重新合闸，持续时间90min。每隔10min做一次记录。

(5)90min后跳开断路器，切断电源、结束试验。

(6)测量每根铁芯压紧螺杆对定子机座及铁芯的绝缘，绝缘电阻值应大于或等于10MΩ，并记录。

(7)检查定子机座与定位筋各焊缝应无裂纹，螺杆应无松动。

注意事项:

(1)试验过程中设专人负责试验高压开关柜的操作、监护。

(2)试验过程中设专人监视电源运行情况。

(3)不得随意触摸铁芯，以防触电，禁带金属物品进入定子内部。

(4)如发现有严重发热，出现冒烟、火花、发红、严重异常声响等，须立即跳闸停止试验，查明原因并妥善处理后再行试验。

(5)如果定子铁芯平均温度和定子机座平均温度的差值超过10℃时，需停止试验。

8 试验数据及结果分析

试验数据及计算结果见表2。由于定子结构原因，试验时励磁线圈及测量线圈包绕了定子机座，实测单位铁损值为1.394W/kg，稍大于标准值0.029W/kg;铁芯最大温升11.3K，优于25K的标准值;最大温差6.48K，优于15K的标准值。试验中和试验结束后检查定子各焊缝、机座、压紧螺杆、铁片均无异常。

9 结束语

定子铁芯磁化试验不仅是为了检验组装质量是否符合设计、规范要求，更重要的是对定子组装过程的控制，只有通过精密的过程控制才能保证试验结果的优良。对锦屏二级首台机组定子从机座组焊、定位筋安装、叠片、压紧及试验准备等各重要工序均制定了详细的方案和措施并严格监督实施。试验表明，铁芯单位损耗优越目前国内大多数机组，为机组安全稳定运行奠定了良好基础。

图2 定子铁芯磁化试验接线示意

表2 试验过程采集数据及计算结果