CCS电站磁化试验浅析

赵贝，李卓

（中国水利水电第十四工程局有限公司机电安装分公司，云南昆明650001）

CCS电站磁化试验浅析

赵贝，李卓

（中国水利水电第十四工程局有限公司机电安装分公司，云南昆明650001）

厄瓜多尔CCS电站共有8台单机容量205 MW水轮发电机组。发电机定子机座由钢板焊接而成，由于运输限制定子机座需分瓣运输，在现场组装。磁化试验是发电机定子铁芯硅钢片叠合组装完成后必须进行的一项重要试验，其目的是检查定子铁芯制造和现场安装的整体质量、片间的绝缘是否良好，如果绝缘损坏会造成短路，在短路区域形成局部过热，威胁机组的安全运行。本文将对磁化试验的方法，试验参数，试验数据进行详细说明，供同类机组试验时借鉴。

定子磁化试验；电源容量；数据分析

1　工程概况

厄瓜多尔辛科雷水电站位于厄瓜多尔纳波省的可卡科多河，距首都基多140 km，电站总装机1 500 MW，电站机组为哈电总承包，电站共有8台单机容量205 MW水轮发电机组。发电机定子机座由钢板焊接而成，由于运输限制，定子机座需分瓣运输，在现场组装。定子铁芯采用0.5 mm低损耗、无时效、高导磁系数、单位磁滞损耗不大于2.4 W/kg（B=1.0 T），频率为60 Hz的优质薄硅钢片叠装成整圆。薄硅钢片的性能符合美国材料和试验协会ASTM A876-09的有关规定。

2　试验基本原理及方法

2.1定子磁化试验接线（图1）

图1　定子磁化试验接线简图

2.2发电机额定值及与定子铁芯磁化性能测试相关的参数

型号：SF184.5-24/6800

额定容量：184.5 MW/205 MVA

额定功率因数：0.9

额定电压：13.8 kV

额定电流：8 576.6 A

额定转速：300 r/min

定子铁芯槽数：324槽

定子铁芯外径：D外=6 800 mm

定子铁芯内径：D内=5 950 mm

定子铁芯高度：L=2 700 mm

定子铁芯槽深：h=157.2 mm

定子铁芯通风沟层数：n=64

定子铁芯通风沟高度：b=6 mm

定子铁片厚度：0.5 mm（平均值）

定子铁片标准损耗：≤2.4 W/kg（1.0 T 60 Hz）

铁芯比重：ρ=7.6 T/m3

3　试验理论计算

3.1励磁线圈安匝数（AW）计算

h—定子铁芯槽深15.72（cm）

ha—轭部宽度：ha=（D外-D内）/2-h=（680-595）/2-15.72=26.78（cm）

H0—单位长度安匝数，磁通在1 T时，暂取2.2安匝/cm。

D外—铁芯外径680（cm）D内—铁芯内径595（cm）

AW=π（D外-ha）·H=3.1416×（680-26.78）× 2.2≈4515（安匝）

3.2励磁绕组匝数W1的计算

S=k·（L-n·b）·ha

=0.95×（270-64×0.6）×26.78≈5892（cm2）

S—定子铁芯轭截部面积（cm2）

k—定子铁芯叠压系数，片间用绝缘漆时取0.93～0.95，这里取0.95。

因输入电压为13.8 kV电源，则：

W1—励磁绕组匝数，

σ—考虑漏磁及线路压降后的系数，这里暂取1.1 U1—励磁电源电压，选13 800（V）

试验时铁芯扼部磁通密度B=1.0 T，频率f=60（Hz）

3.3励磁绕组电流I1（全电流）的计算

CCS水电站定子铁芯磁化试验采用13.8 kV电源，则：

流量系数β取3.0 A/mm2，考虑实际测试时的试验余量，励磁电流按1.15倍考虑为65 A。

励磁电缆截面积SL=I1/β=65.0/3.0≈21.7（mm2）

考虑电缆发热留1.4倍余量，励磁电缆采用无铠装软铜芯13.8 kV单芯35 mm2交联电力电缆。

3.4试验时需要电源提供的视在容量近似值计算

该容量要求安装现场的电网必须具备：900kVA、13 800 V两相长期供电运行的能力。

3.5磁通密度测量计算

当定子轭部磁通密度为B=1.0 T时，单匝测量线圈感应电势为：

采用13.8 kV电源，则：

采用单匝测量线圈，300 V电压表测量。

实际磁通密度：

U2—测量线圈端电压（V），W2—测量线圈匝数（匝），S—有效铁芯轭部的截面积（m2）

3.6试验时磁通密度的实际值

试验结束后，将试验数据换算到1 T时，判断温升、温差及单位铁损是否合格。

U2—测量线圈感应电压值（V）

W2—测量线圈匝数（匝）

f′—实测频率

B′—试验时磁通密度（T）

3.7铁芯重量

Dav—铁芯平均直径（D外-ha）（m）

3.8 1 T时定子有效铁芯单位铁损

△P=（Pfe/G）×（1/B′）2（W/kg）

Pfe—实测总损耗（W）

按照主机合同相关条款，实测单位铁损应不大于2.4 W/kg。

3.9铁芯最高温升

t3—最高铁芯温度t0—铁芯起始温度按标准规定，△t1不得大于25℃。

3.10铁芯最高温差

t1—90 min时最高铁芯温度

t2—90 min时最低铁芯温度

按标准规定，△t2不得大于15℃。

4　试验数据分析

4.1磁化试验数据

磁化试验数据见表1所示。

（1）电源电压测量值U1′是励磁线圈PT二次侧电压表读数，电源电压实际值U1是励磁线圈电压（V）。

（2）电流测量值I1′是励磁线圈CT二次侧电流表读数，电流实际值I1是励磁线圈电流（A）。

（3）感应电压U2是测量线圈端电压（V）。

（4）频率f是频率表读数（Hz）。

（5）实际磁通密度B=U2/4.44fSW2（T）

（6）PFe：实测铁芯总损耗PFe=P×（W1/W2）×n变比（W）×K

K=电压量程×电流量程×功率因数/读数量程=300×5×0.2/150=2。

表1　CCS电站8号机定子磁化试验数据试验时间：2015.06.23

（7）折算到1 T时铁芯轭部单位质量铁损△P=（PFe/G）×（1/B）2（W/kg）。

（8）P是功率表读数。

（9）（1/B）2为折算系数。

（10）n变比为CT变比。

（11）W1/W2为电压变比。

4.2 CCS电站8号机定子磁化试验温升记录

磁化试验温升记录如表2所示。

表2　磁化试验温升记录

4.3数据分析

通过对8号机定子磁化试验数据进行分析：铁芯单位铁损平均值为1.644 9 W/kg，最高温升为9.768 K，最大温差为5.192 K，3项指标均满足要求。

4.4磁化试验要点分析

由于CCS电站地处厄瓜多尔山地区域，且厂用电及生活用电均采用柴油发电机组并网供电，所以现场磁化试验电源只能采用柴油发电机组供电。考虑到定子磁化试验冲击合闸励磁涌流为正常值的4～5倍，将理论计算所得900 kVA考虑安全系数为4所得试验容量为3 600 kVA，实际CCS电站现场柴油发电机保障供电为4 100 kW，通过了8台定子的磁化试验。

5　结束语

CCS电站安装精度要求高，定子安装工期紧张，我们通过理论计算与实际试验取值相结合的方法，制定了详细的试验方法，较好的保证了定子铁芯安装质量的验收。电源容量考虑安全系数为4，可靠的保证了CCS定子8台机组的定子磁化试验顺利通过。

TK730.7

B

1672-5387（2016）09-0007-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.09.003

2016-04-15

赵贝（1987-），男，助理工程师，从事电气试验工。