600MW发电机定子铁芯损耗试验

600MW发电机定子铁芯损耗试验

杨临民

（国家能源集团霍州发电厂山西省霍州市031413）

摘要：大型发电机的铁心是由相互绝缘厚为0.35mm或0.5mm的硅钢片叠压而成，铁心压装之后，凭借端部的压圈、齿压板和底部的定位筋，使铁心紧固成一个整体，它是发电机的重要组成部分，磁路方面，使发电机的磁通获得低磁阻的磁路，机械方面，起着固定发电机定子绕组的作用。

关键词：发电机定子铁心；修复处理；试验

一、概述：

霍州发电厂#2发电机为东方电机股份有限公司生产QFSN-600-2-22F型隐极式同步汽轮发电机，定子铁心采用武钢产品，材质50WW310，厚度为0.5mm；圆周共用21片叠压而成，硅钢片约28万张175吨。

二、发电机铁芯损耗试验事由：

2017年2月，按照#2机组计划性A级检修安排，开始对发电机解体检修。

1、发电机抽出转子后，发电机膛内发现：

第3～4槽之间第4段铁心单边、第5段铁心局部磨损。

第4～5槽之间第8、9、18、19、20、21段铁心侧边磨损。

第11～12槽之间第26～33段铁心单边磨损。

第13～14槽之间第14段铁心表面磨损痕迹、第31、32段铁心有被异物撞伤约35×22×7.5（深）的“坑”。

第14～15槽之间第33段铁心被异物撞伤约31×15×4.5（深）的“坑”。

2、拆除发电机两侧导向风挡、内端盖后发现：

励端正上方十二点半位置（X1引出线靠右侧），铜支架内侧固定螺栓一颗脱落、螺栓锁片松动，发电机定子铁心部分位置受损，局部有疑似过热和放电痕迹。

三、发电机定子铁心处理工序：

发电机膛内通风孔、槽锲做密封→局部磨削法→电腐蚀（电极法）→退定子槽锲→EL-CID试验检测→电极法重新处理→铁损试验→定子铁芯表面涂刷绝缘漆→定子打槽锲→预防性试验。

各处理阶段工序要求：

1、检查铁心损伤，用记号笔标记位置；用白布将事故点周围的风道塞好。

2、局部磨削法：先用旋风锉磨削铁心损伤处，将铁心粘连片分开；用磁铁吸去各处的铁粉，用吸尘器清理铁心表面。

3、电腐蚀法：用于去掉铁心毛刺及硅钢片漆膜。使用220/24V变压器，将24V火线接极板，极板裹上薄毛毡后蘸20%磷酸直接接触硅钢片表面、，零线接地。

20%磷酸液体配置比例：磷酸/乙醇/蒸馏水=1：1：1

4、EL-CID试验方法：

4.1、试验原理：是通过给定子铁心上的一个附加励磁线圈施加很小的励磁电流，使得在铁心内沿周向产生4％的额定磁通密度。当铁心轴向的叠片之间发生短路故障并与周向磁通形成一个闭合回路时，故障区会感应出很小的故障电流，通过使用Chattock磁位计测量该故障电流所产生的磁位差，即可以实现对故障点的定位和故障程度的判定。

4.2EL-CID判断分析标准：

（1）EL-CID试验技术对故障的诊断通常是以100mA的故障电流限制值作为试验标准，超过100mA以上的值，必须对铁心做进一步详细的检查。

（2）故障诊断标准（100mA电流限制值）是通过两种试验方法对相同铁心故障点所检测结果进行对比和等效分析来建立的，在4％额定励磁情况下，对于100mA的故障电流相当于铁心有5℃的温升；励磁匝数为1，测励磁电39.5V、测励磁电流2A左右。

四、发电机定子铁心试验过程：

1、试验执行标准：

试验采用1.4T的磁通密度，持续时间为45min，温度用红外热成像仪检测。

在规定的磁通密度下，经过规定时间，发电机铁心最大温升限值≤25K、发电机相同部位（齿或槽）温差限值≤15K、实测单位比损耗限值≤1.3P1.55

2、发电机及定子铁心有关数据：

3、试验前有关数据计算：

3.1计算励磁线圈匝数N1：

其中：U1—励磁线圈电源电压（kV），按10.5kV考虑。

Q—定子铁心轭面积（m2），Q=Luhys：Lu=Re（L-nvbV）、hys=（D1-D2）/2-hs.

B1—试验时铁心轭部磁通密度，取1.4T。f-频率，一般为50HZ。

3.2励磁电流I：

I=πDavH/N1=493.3A

其中：Dav定子铁扼平均直径=（D1-hys）。

H单位长度安匝数（磁场强度）。

3.3励磁容量S：

S=Ks×U1×I=5697.62kVA。

其中：Ks-一般取1.1或根据实际确定

3.4定子铁心轭部质量m：

M=π（D1-hys）Qρ=103544Kg.

3.5测量线圈匝数N2：

测量线圈匝数N2取1匝。

3.6试验接线图：

图定子铁损试验图

4、试验时保护定值核算：

励磁线圈电流通过计算为493.3A，合闸瞬间励磁电流按6～8倍考虑，约4000A。

4.1#2机脱硫电源（二）52B22开关保护定值：

将差动保护（HN2043）退出，综合保护（HN2011）定值整定。

4.210kV2B段备用进线电源开关52B02保护定值整定。

5、试验过程规范要求：

5.1励磁线圈使用绝缘良好的电缆，并有足够绝缘强度；励磁电缆与铁心之间放置支撑电缆的绝缘木方，将励磁电缆使用尼龙绳均匀固定在木方上，避免集中布置，以防漏磁造成试验误差。

5.2励磁线圈与测量线圈应同方向缠绕，并使其在空间相差90°角。

5.3试验中，随时检查铁芯各部发热情况，做好记录；如有个别齿部过热（超过105℃）或冒烟发红，应立即断开电源，安排处理。

5.4查阅#01启/备变故障录波器，试验合闸时，发电机励磁涌流瞬时达到2700A左右，衰减到650A，所需时间约0.339S，电源开关保护定值有往下调整的裕量。

3月30日，第1次试验，N1=11匝，励磁电流=610A、测量线圈电压=926V，核算磁通密度1.45T，将励磁线圈增加至12匝。

3月31日，第2次试验，N1=12匝，励磁电流=405A、测量线圈电压=860V，核算磁通密度1.39T。

重新处理部分超温点，4月4日～5日，重新试验，直至各参数全部满足技术标准。

6、试验数据：

6.1试验数据（2017.4.5）

6.2铁芯温度（磁通密度1.4T）

结论#2发电机定子铁芯铁损试验合格。

结束语：

发电机定子铁心是由硅钢片叠合组装而成，铁心损伤修复后必须进行铁损试验，通过测量铁心单位质量损耗和局部温度及温升，检查铁心的修复质量、铁心各部温升是否超过规定值，从而综合判断铁心片间的绝缘是否良好，以确定定子铁心是否良好。

参考文献：

[1]GB/T20835-2016《发电机定子铁心磁化试验导则》。

[2]DL/T596-2005《电力设备预防性试验规程》。#2发电机制造厂技术资料。

作者简介：

杨临民工程师从事电气检修国家能源集团霍州发电厂。