桐柏抽水蓄能電站定子磁化試驗技術

2017-06-23 09:38:12牛延東

四川水力發電 2017年3期

牛延東

(中國水利水電第五工程局有限公司，四川成都 610225)

桐柏抽水蓄能電站定子磁化試驗技術

牛延東

(中國水利水電第五工程局有限公司，四川成都 610225)

桐柏抽水蓄能電站定子鐵芯通過采用磁通密度1.15 T磁化試驗技術，檢驗了鐵芯堆裝質量并進行了熱磁振蕩、二次壓緊工序以保證鐵芯的壓緊度，值得同類工程施工時借鑒。

桐柏抽水蓄能電站；定子；磁化試驗；1.15 T 熱磁振蕩

1 概述

根據我國規范要求，在現場完成堆裝的定子鐵芯要進行90 min 0.8～1 T(特斯拉)磁化試驗(鐵損試驗)，以檢驗鐵芯堆裝質量并根據試驗數據計算鐵芯損耗。國外將該試驗稱為定子鐵芯感應試驗(satorcore induction test)，其試驗時間和試驗目的亦與國內有所不同。桐柏抽水蓄能電站發電機由VATECH公司提供，在現場進行了定子機架組圓、鐵芯堆片以及現場定子鐵損試驗。試驗采用VATECH公司標準。

按VATECH公司標準進行的鐵芯磁化試驗的主要目的有兩點：首先檢查在鐵芯硅鋼片的制造或現場疊裝過程中，片間絕緣損壞是否短路？防止運行中因片間短路引起局部過熱而威脅到機組的安全運行。另外，定子鐵芯磁化試驗還能通過振動和發熱使鐵芯下沉，達到僅通過外力壓緊所不能達到的、進一步壓緊鐵芯的目的。鐵芯磁化試驗時間也遠遠大于90 min(SIEMENS公司磁化時間為24 h；VATECH公司磁化時間為12 h)。在進行磁化試驗后定子鐵芯需要經過再次壓緊，根據試驗目的的不同采用了不同的磁通密度。磁化試驗開始的前30 min進行鐵芯的片間短路檢查，磁通密度選擇1.15 T。熱磁振蕩過程前7 h磁通密度選擇1.15 T，后5 h選用1 T。

2 桐柏抽水蓄能電站定子鐵芯參數

(1)定子鐵芯外徑:D1=7 600 mm；

(2)定子鐵芯內徑：D2=6 500 mm；

(3)定子鐵芯高度:H=2 630 mm；

(4)頻率:f=50 Hz；

(5)通風槽高度：l=6 mm；

(6)定子鐵芯疊裝系數 :K≈0.95；

(7)鐵芯鐵齒高度:h1=187.5 mm；

(8)安匝數：h0=2.2(安匝/cm)；

(9)磁通密度：B=1.15 T；

(10)鐵芯總重： 217 t。

3 試驗設備的選型及計算

桐柏抽水蓄能電站廠房內配有10 kV和400 V兩個電壓等級的施工電源和一臺800 kVA的10 kV變壓器。在變壓器容量允許的情況下，可以選擇400 V電源作為試驗電源，否則必須以10 kV電源作為試驗電源。桐柏電站投標時因缺少定子鐵芯詳實數據而無法確定具體的試驗容量，預計將來的磁化試驗電源容量可能大于800 kVA，故10 kV施工電源采用3×50 mm2的銅芯電纜敷設，留足了容量。試驗前，根據已有數據重新進行了計算，計算結果表明試驗電源容量為1 730 kVA，故決定采用10 kV電源作為試驗電源。試驗接線方式見圖1。試驗數據的計算如下：

(1)鐵芯有效高度=0.95(2 630-6×55)=2 185(mm)。

(2) 鐵芯軛部寬度：

(3) 鐵芯截面積=2 185 mm×362.5 mm =0.792 062 5(m2)。

(4) 勵磁線圈匝數：

圖1 定子磁化試驗接線圖

故：W1≈50匝。

(5) 勵磁繞組電流。

(6)電源容量。

(7)測量電壓。

測量線圈取W2=1匝，則測量電壓為U2=U1W2/W1=200(V)左右。

勵磁線圈導線的選擇：按3 A/mm2載流量計算，所需勵磁電纜芯線截面積為99.82/3=33.37 mm2，最終選用50 mm2的10 kV銅芯軟電纜纏繞。

4 試驗的基本要求

為達到通過磁化熱振蕩壓緊鐵芯的目的，VATECH公司要求定子鐵芯的溫度應保持在80 ℃±10 K。定子鐵芯和機架的溫差不超過40 K，磁化時間保持12 h，磁通密度為1.15 T。

5 試驗步驟

5.1 試驗準備

對定子各部位進行徹底的清掃，全面檢查機座和鐵芯，移走所有與試驗無關的設備；檢查通風溝、上下端部位置、各環板間，保證各處無殘留金屬物件；用2根35 mm2銅線保證定子機座兩點接地。試驗時，因定子振動較大，對定子支墩進行了加固處理。為了保證在磁化試驗過程中定子鐵芯上、下受熱均勻，在定子機座下部均勻布置了2 kW電加熱器25個，并對定子進行包裹、保溫。

在定子鐵芯上按相同方向均勻纏繞勵磁線圈,勵磁繞組采用50 mm2銅芯軟電纜。勵磁繞組分兩部分：一部分纏繞50匝，另一部分纏繞6匝，其目的是為了變更勵磁繞組數方便。勵磁線圈纏繞時，在鐵芯和機座棱角處用絕緣襯墊防止損傷電纜絕緣。將高壓盤柜布置在定子附近，要求保證其安全、便于操作。敷設高壓盤柜至10 kV電源的高壓電纜(YJV-3×50 mm2)。對10 kV電源電纜和勵磁繞組進行直流耐壓檢查，對10 kV盤進行交流耐壓檢查。在定子鐵芯的下部第一層通風槽內安裝了兩個溫度探測器用于檢測溫度，在定子機架上安裝了4個溫度探測器用于檢測機架溫度，鐵芯內埋設的12只測溫電阻也被引出、接至測溫儀。

按試驗電流的1.2倍整定過流繼電器，定值為1.2×173/60=3.46(A)，電流互感器變比為300/5。

根據試驗參數要求進行了勵磁線圈纏繞，共纏繞56匝。采用VATECH公司提供的50 mm2單芯電纜均勻纏繞在定子鐵芯上，將繞組兩端接至高壓柜的出線端。在定子鐵芯200槽方向纏繞1匝測量線圈。

5.2 試驗過程

為了驗證試驗前推算的試驗數據的準確性，先用56匝勵磁繞組進行了5 min試驗，檢查了儀表及定子無異常并記錄了各儀表讀數，根據儀表讀數計算出56匝勵磁繞組時的磁通量為0.961 2 T。將勵磁繞組改為50匝，正式開始試驗。30 min后操作人員進入定子內部，用紅外線測試儀檢查定子鐵芯溫度均勻、無過熱點。繼續加熱7 h后將勵磁線圈改為56匝，開始熱磁振蕩過程。磁化試驗電量記錄見表1。