弄另水电站1#发电机定子铁损试验分析

唐 明，周忠辉

(浙江江能建设有限公司，杭州 310004)

弄另水电站1#发电机定子铁损试验分析

唐 明，周忠辉

科技成果

(浙江江能建设有限公司，杭州 310004)

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、铁芯堆积及定子下线。定子铁损试验是在定子铁芯冲片叠装、压紧后进行，通过测量铁损、温升及温差的方法检查定子铁芯冲片的制造及叠装整体质量，定子铁芯制造及安装质量好坏关系着机组的长期安全运行。文章对弄令电站1#发电机定子铁损试验的实施进行了研究分析。

弄另水电站；磁滞损耗；涡流；励磁；90min;铁损;温升;温差

1 基本原理及机组参数

在已叠装完成的定子铁芯圆周方向缠绕一定圈数励磁线圈，通上励磁交流电流，在铁芯中产生交变磁通，铁芯产生磁滞损耗和涡流，从而使铁芯发热温度升高。若铁芯制作及安装质量不好将会局部产生较大的涡流，温度上升很明显。通过测量温升、温差和损耗等值，与设计及规范进行比对，从而检验定子铁芯的制造和安装整体质量是否满足要求。

弄另水电站发电机定子采用工地组合的安装方法，4瓣定子机座在现场组焊后进行叠片组装，发电机型号SF90-36/9200,定子铁芯外径9 200 mm，内径8 420 mm，定子铁芯长度1 240 mm。

2 励磁容量计算

2.1 定子铁芯轭部截面积计算

1)铁芯有效长度

L=k(L1-nb) 中K为叠压系数，片间用绝缘漆时为0.93～0.95此处取0.95，L1为定子铁芯长度，n为通风沟数，b为通风沟高度，L=0.95×(124-34×0.6)=98.42cm。

2)铁芯轭部高度

ha=(Da-DI)/2-hc=(920-842)/2-13.7=25.2cm，Da为定子铁芯外径，DI为定子铁芯内径，hc为定子铁芯齿高度。

3)轭部截面积

Sz=L×ha=98.42×25.2=2480cm2

2.2 励磁线圈匝数计算

We=U×108/4.44fSzB

(1)

式中：U为励磁电压,选为400V；f为电源频率,50Hz；Sz为轭部截面积,2 480cm2；B为轭部磁通,10000高斯；We=400×108/4.44×50×2480×10000=7.27匝，实际取8匝。

2.3 励磁电流计算

Ie=Π(Da-ha)Ho/We

(2)

式中：Da为定子轭部平均直径；ha为铁芯轭部宽度；Ho为单位长度安匝数，取2.0安匝/cm；Ie=702.4A。

2.4 励磁容量计算

(3)

2.5 测量线圈计算

测量线圈取8匝，测量电压为400V。

3 试验步骤

3.1 试验准备

3.1.1 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。为使试验的磁通密度尽量均匀，励磁线圈对称分布分布于铁芯表面，测量线圈缠绕在任意两个励磁线圈的中间。缠绕线圈时，电缆要拉紧并紧靠铁芯，励磁线圈要紧贴在铁芯齿表面，测量线圈则贴在槽底，棱角处垫橡皮保护[1]。

3.1.2 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。

3.2 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10min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90min后结束，跳开断路器开关。

3.3 安全注意事项

1)检查铁芯温度时，不得用双手同时接触摸铁芯齿表面，以防触电。进入定子内部的人员，身上不得带有金属物品。

2)试验过程中，注意监视施工变及电缆的运行情况，发现异常应立即报告。

3)试验过程中如有个别部位发热严重，出现冒烟或发红现象时，必须立即停止试验，待查明原因并妥善处理后，再行试验。

4)试验现场周围布置围栏并挂警示牌，无关人员不得入内。

5)现场配备一定数量的灭火装置。

4 试验标准

铁损试验结束后，需将试验数据按下述公式换算到10 000高斯时的标准值，最终确定定子铁损试验是否合格。

4.1 实际磁通密度

B′=Ue×108/4.44f′SzWe(高斯)

(4)

式中：Ue为测量线圈感应电压值；f′为实测频率。

4.2 铁轭重量

G=π×Dav×Sz×d×10-3=53305kg

(5)

4.3 单位铁损

△pfe=(pfe/G) ×(10000/B′)2(W/Kg)

(6)

式中：Pfe为实测总铁损(功率表读数乘以变比)

按昆明电机厂标准，实测总铁损应小于标准总铁损，即89.93kW。

4.4 最高温升

△t1=(t3-t0) ×(10000/B′)2℃

(7)

式中：t3为铁芯最高温度；t0为原始温度。按标准规定，△t1≤25 ℃。

4.5 最高齿温差

△t2=(t1-t2) ×(10000/B′)2℃

(8)

式中：t1为最高齿温升；t2为最低齿温升；按标准规定，△t2≤15 ℃。

5 定子铁损试验结果分析

弄另水电站1#发电机定子铁损试验，于2008年1月14日 进行，试验从19点05分开始，至20点35分结束，历时90min。

5.1 电气参数记录

电气参数记录见表1。

表1 电气参数记录表

5.2 温度测量记录

温度测量时，使用红外线测温仪，测量铁芯温度，其值对应于表2,铁芯齿表面温度，其值对应于表3。

5.3 试验数据换算

5.3.1 有关参数

铁轭面积Sz=2480cm2

铁轭重量G=53305kg

铁轭直径Dav=894.8cm

总铁损应小于标准总铁损，即89.98KW。

5.3.2 磁密、单位铁损及温升计算

将所测数据进行计算，得出各测点对应的磁通密度及单位铁损，再将其换算至10000高斯，结果见表3。

表2 铁芯温度记录表 ℃

表3 磁密及单位铁损换算表

5.4 试验结果分析

按照标准要求，铁损试验合格的3项指标为：

1)总铁损(换算至10000高斯时)<89.93kW。

2)最大铁芯温升(换算至10000高斯时)<25℃。

3)最大齿温差(换算至10000高斯时)<15℃。

由上述结果表明，总铁损换算至10000高斯时最大值为84.32kW。

最大铁芯温升为9℃，换算至10000高斯时为：9×(10000/9136)2=10.8℃。

最大齿温差为8℃，换算至10000高斯时为：8×(10000/9200)2=9.5℃。

试验结论：3项指标均符合要求规定，弄另水电站1#定子铁损试验合格。

[1]侯小文.托口水电站水轮发电机定子铁损试验[J].湖南水利水电，2014(01)：82-84.

Analysis on Iron Loss Test of 1#Generator Stator in Nongling Hydropower Station

TANG Ming and ZHOU Zhong-hui

(Zhejiang Jiang Energy Construction Ltd，Hangzhou 310004，China)

Large and medium-sized hydro-generator stator，because of large dimensions，the restriction of the transportation conditions，the stator frame is manufactured and transported in split parte，installing，assembly welding，iron accumulation and stator winding on site.The stator iron loss test is in the stator iron core punching sheet stacking，pressing.By measuring the iron loss，temperature rise and the temperature difference，manufacturing and stacking the overall quality of the stator iron core punching sheet is inspected.The stator core manufacturing and installation quality is of significance for long-term safe operation of the unit.This paper carried on the research and analysis for 1#generator stator iron loss test in Nongling Hydropower Station.

Nongling Hydropower Station；hysteresis loss；eddy current；excitation；90min；iron loss；temperature rise；temperature difference

1007-7596(2015)01-0001-03

2014-04-12

唐明(1976-)，男，浙江杭州人，工程师，一级建造师，研究方向为机电设备安装。

TV734.2

B