弄另水電站1#發電機定子鐵損試驗分析

唐 明，周忠輝

(浙江江能建設有限公司，杭州 310004)

弄另水電站1#發電機定子鐵損試驗分析

唐 明，周忠輝

科技成果

(浙江江能建設有限公司，杭州 310004)

大中型水輪發電機的定子,因外形尺寸大,受到運輸條件的限制,其定子機座采用分瓣制造運輸，在安裝現場進行組裝焊接、鐵芯堆積及定子下線。定子鐵損試驗是在定子鐵芯沖片疊裝、壓緊后進行，通過測量鐵損、溫升及溫差的方法檢查定子鐵芯沖片的制造及疊裝整體質量，定子鐵芯制造及安裝質量好壞關系著機組的長期安全運行。文章對弄令電站1#發電機定子鐵損試驗的實施進行了研究分析。

弄另水電站；磁滯損耗；渦流；勵磁；90min;鐵損;溫升;溫差

1 基本原理及機組參數

在已疊裝完成的定子鐵芯圓周方向纏繞一定圈數勵磁線圈，通上勵磁交流電流，在鐵芯中產生交變磁通，鐵芯產生磁滯損耗和渦流，從而使鐵芯發熱溫度升高。若鐵芯制作及安裝質量不好將會局部產生較大的渦流，溫度上升很明顯。通過測量溫升、溫差和損耗等值，與設計及規范進行比對，從而檢驗定子鐵芯的制造和安裝整體質量是否滿足要求。

弄另水電站發電機定子采用工地組合的安裝方法，4瓣定子機座在現場組焊后進行疊片組裝，發電機型號SF90-36/9200,定子鐵芯外徑9 200 mm，內徑8 420 mm，定子鐵芯長度1 240 mm。

2 勵磁容量計算

2.1 定子鐵芯軛部截面積計算

1)鐵芯有效長度

L=k(L1-nb) 中K為疊壓系數，片間用絕緣漆時為0.93～0.95此處取0.95，L1為定子鐵芯長度，n為通風溝數，b為通風溝高度，L=0.95×(124-34×0.6)=98.42cm。

2)鐵芯軛部高度

ha=(Da-DI)/2-hc=(920-842)/2-13.7=25.2cm，Da為定子鐵芯外徑，DI為定子鐵芯內徑，hc為定子鐵芯齒高度。

3)軛部截面積

Sz=L×ha=98.42×25.2=2480cm2

2.2 勵磁線圈匝數計算

We=U×108/4.44fSzB

(1)

式中：U為勵磁電壓,選為400V；f為電源頻率,50Hz；Sz為軛部截面積,2 480cm2；B為軛部磁通,10000高斯；We=400×108/4.44×50×2480×10000=7.27匝，實際取8匝。

2.3 勵磁電流計算

Ie=Π(Da-ha)Ho/We

(2)

式中：Da為定子軛部平均直徑；ha為鐵芯軛部寬度；Ho為單位長度安匝數，取2.0安匝/cm；Ie=702.4A。

2.4 勵磁容量計算

(3)

2.5 測量線圈計算

測量線圈取8匝，測量電壓為400V。

3 試驗步驟

3.1 試驗準備

3.1.1 線圈纏繞

定子緊壓結束，具備鐵損試驗條件后，可纏繞勵磁與測量線圈。為使試驗的磁通密度盡量均勻，勵磁線圈對稱分布分布于鐵芯表面，測量線圈纏繞在任意兩個勵磁線圈的中間。纏繞線圈時，電纜要拉緊并緊靠鐵芯，勵磁線圈要緊貼在鐵芯齒表面，測量線圈則貼在槽底，棱角處墊橡皮保護[1]。

3.1.2 定子本體準備

試驗前，定子應與基礎可靠固定并妥善接地，認真檢查定子槽內，不應有槽樣棒遺留，將本體及周邊的雜物清理干凈。

3.2 試驗步驟

1)試驗人員就位，記錄各個測量點的原始溫度。

2)合上電源斷路器，全面檢查鐵芯各部，如發現局部灼熱或火花，立即跳開斷路器查明原因。

3)各部無異常后開始試驗，每隔10min記錄一次溫度及各試驗儀表的讀數。發現局部溫度異常時，應加強監視。

4)試驗正常進行90min后結束，跳開斷路器開關。

3.3 安全注意事項

1)檢查鐵芯溫度時，不得用雙手同時接觸摸鐵芯齒表面，以防觸電。進入定子內部的人員，身上不得帶有金屬物品。

2)試驗過程中，注意監視施工變及電纜的運行情況，發現異常應立即報告。

3)試驗過程中如有個別部位發熱嚴重，出現冒煙或發紅現象時，必須立即停止試驗，待查明原因并妥善處理后，再行試驗。

4)試驗現場周圍布置圍欄并掛警示牌，無關人員不得入內。

5)現場配備一定數量的滅火裝置。

4 試驗標準

鐵損試驗結束后，需將試驗數據按下述公式換算到10 000高斯時的標準值，最終確定定子鐵損試驗是否合格。

4.1 實際磁通密度

B′=Ue×108/4.44f′SzWe(高斯)

(4)

式中：Ue為測量線圈感應電壓值；f′為實測頻率。

4.2 鐵軛重量

G=π×Dav×Sz×d×10-3=53305kg

(5)

4.3 單位鐵損

△pfe=(pfe/G) ×(10000/B′)2(W/Kg)

(6)

式中：Pfe為實測總鐵損(功率表讀數乘以變比)

按昆明電機廠標準，實測總鐵損應小于標準總鐵損，即89.93kW。

4.4 最高溫升

△t1=(t3-t0) ×(10000/B′)2℃

(7)

式中：t3為鐵芯最高溫度；t0為原始溫度。按標準規定，△t1≤25 ℃。

4.5 最高齒溫差

△t2=(t1-t2) ×(10000/B′)2℃

(8)

式中：t1為最高齒溫升；t2為最低齒溫升；按標準規定，△t2≤15 ℃。

5 定子鐵損試驗結果分析

弄另水電站1#發電機定子鐵損試驗，于2008年1月14日 進行，試驗從19點05分開始，至20點35分結束，歷時90min。

5.1 電氣參數記錄

電氣參數記錄見表1。

表1 電氣參數記錄表

5.2 溫度測量記錄

溫度測量時，使用紅外線測溫儀，測量鐵芯溫度，其值對應于表2,鐵芯齒表面溫度，其值對應于表3。

5.3 試驗數據換算

5.3.1 有關參數

鐵軛面積Sz=2480cm2

鐵軛重量G=53305kg

鐵軛直徑Dav=894.8cm

總鐵損應小于標準總鐵損，即89.98KW。

5.3.2 磁密、單位鐵損及溫升計算

將所測數據進行計算，得出各測點對應的磁通密度及單位鐵損，再將其換算至10000高斯，結果見表3。

表2 鐵芯溫度記錄表 ℃

表3 磁密及單位鐵損換算表

5.4 試驗結果分析

按照標準要求，鐵損試驗合格的3項指標為：

1)總鐵損(換算至10000高斯時)<89.93kW。

2)最大鐵芯溫升(換算至10000高斯時)<25℃。

3)最大齒溫差(換算至10000高斯時)<15℃。

由上述結果表明，總鐵損換算至10000高斯時最大值為84.32kW。

最大鐵芯溫升為9℃，換算至10000高斯時為：9×(10000/9136)2=10.8℃。

最大齒溫差為8℃，換算至10000高斯時為：8×(10000/9200)2=9.5℃。

試驗結論：3項指標均符合要求規定，弄另水電站1#定子鐵損試驗合格。

[1]侯小文.托口水電站水輪發電機定子鐵損試驗[J].湖南水利水電，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，工程師，一級建造師，研究方向為機電設備安裝。

TV734.2

B