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浅析水洛河流域固滴电站#1机组定子铁损试验
[ 发布日期:2017-12-10 12:24:17 | 浏览:577次 ]

华 超
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    摘要:现在大、中型水电站因运输、重量等方面的原因,定子需要在现场进行组装,其中定子铁芯组装就是一道非常关键的工序,为检验其制造及现场组装质量,必须对其进行铁损试验。本文是通过全程参与水洛河流域固滴电站#1机组定子铁损试验后的技术总结,介绍了此类型机组定子现场铁损试验的方法,以及试验数据分析的思路,可作为同类型水电站定子铁损试验的技术参考。
    关键词:定子铁芯 铁损试验 温差 温升 单位铁损
    一、 概述
    固滴水电站位于四川省凉山彝族自治州木里县境内,为金沙江左岸一级支流水洛河“一库十一级”梯级开发方案中的第六个梯级电站。电站装有3台46MW的混流式机组。
    定子由机座、铁芯、绕组等组成,其中定子机座分2瓣制造和运输,在工地组焊后进行叠片、下线。定子铁芯采用高导磁、低耗、优质硅钢片叠压而成, 冲片两面涂F级绝缘漆,定子铁芯高1400mm,全圆由18张冲片叠成,叠片厚度0.5mm,其设计内径为Ф4300m,外径为Ф4980 mm。
    二、铁损试验介绍
    (一)试验目的
    因运输尺寸、重量等方面的条件限制,发电机定子需要在现场进行组装,铁芯在硅钢片制造或现场叠装过程中,可能会存在片间绝缘损坏的现象,造成片间短路或多片形成回路,机组在运行中会引起局部过热,威胁机组的安全运行。因此在定子铁芯叠片完成后,必须进行铁损试验,通过试验结果,分析计算铁芯单位功率损耗以及温升、温差情况,从而判定定子铁芯制造、现场叠装的质量。另外,铁芯磁化试验还能通过振动和发热使铁芯下沉,达到仅由加压所不能达到的进一步压紧铁芯的目的。
    (二)试验原理
    在定子叠片堆积、压紧后的铁芯上缠绕励磁绕组,绕组中通入工频电流,使之在铁芯内部产生接近饱和状态的交变磁通,励磁感应强度取1—1.2T,铁芯在交变磁通中产生涡流和磁滞损耗,使铁芯发热,温度升高。同时,铁芯中片间绝缘受损或劣化部分产生较大的局部涡流,温度急剧上升,从而找出过热点。
试验中用温度计测量定子铁芯的温度,计算出温升和温差,并查找定子铁芯局部过热点;在铁芯上缠绕测量绕组,测量其感应电压,计算出铁芯中不同时刻的磁感应强度,并根据测得的励磁电流、电压计算出铁芯的单位功率损耗。把测量、计算结果与设计要求相比较,来判断定子铁芯的制造、安装整体质量。
    三、铁损试验
    (一)发电机主要技术参数
    固滴电站#1发电机主要技术参数如表1所示:
    表1.固滴电站#1机组主要技术参数

   (二)试验准备计算
    1.励磁线圈匝数计算
    (1)定子铁芯有效长度
L=K(L1-n×b)=0.95(1400-34×8)=1071.6mm
    (2) 定子铁芯轭部高度
hc=(D1-D2)/2-h=(5000-4300)/2-121=229mm
    (3) 定子铁芯轭部截面积
S=L×hc=1071.6×229=2454cm2
    (4)励磁线圈匝数

式中:U1-励磁线圈电源电压(V),f-试验电源频率(HZ),S-定子铁芯轭部截面积(m2),B-铁芯磁通密度(T),取1T。
考虑到漏磁以及线路压降,励磁线圈匝数W1取6匝。
    2.励磁电流计算
    (1)铁芯轭部平均直径
Dav= (D1-hc)=(5000-229)=4771mm
    (2)励磁电流

式中:H0—单位长度安匝数,磁密在1T时,取1.6(安匝/厘米)
    3.励磁绕组电缆截面积计算

式中:β—电缆载流量,取5A/mm2
考虑安全裕量,试验采用120mm2的软电缆。
    4.测量线圈匝数确定
当定子铁芯轭部磁通密度为1T时,单匝测量线圈感应电动势e:
e=4.44BSf=4.44×1×0.2454×50=54.5V
试验现场采用的150V的电压表,考虑便于读数,测量线圈匝数W2取2匝。
则定子铁芯轭部磁通密度为1T时,测量线圈感应电压E2=2×54.5=109V。
    5.试验实际磁通密度计算

式中:U2-试验时线圈实际测量电压
    6.铁芯重量
G=πDavSρ=3.14×4.771×0.2454×7.85×103=28859kg
    (三)试验接线
    励磁绕组沿铁芯均匀缠绕,共6匝线圈,每隔60°机械角一匝,经冷却器下部穿过,测量绕组在励磁绕组进线端相差90°时集中绕2匝,励磁绕组和测量绕组要可靠绝缘,绕组间和绕组对地(铁芯)的绝缘电阻用1000V兆欧表测量不低于100ΜΩ,接线图如图1所示。

    图1.试验接线图
    (四)布置测温点
    测温点按上、中、下、上齿压板、下齿压板均匀布置在定子铁芯上,共布置20个点,紧贴铁芯,用温度计进行测温,测温点布置图如图2所示。

    图2.测温点布置图
    (五)试验步骤
    1.检查所有试验设备接线正确。
    2.确认电源稳定,试验电源电控柜和空载分合空气开关动作可靠。
    3.操作、记录、观察人员各就其位,试验人员记录各温度计的原始温度及所在位置。
    4.试验指挥下令合上电源,监视试验仪表,观察定子铁芯振动情况,全面检查定子铁芯各部有无异常,如出现冒烟、火花、严重异常声音时,应立即跳闸查明原因后方可再进行试验,如无任何异常试验正式开始,同时记录时间。
    5.试验开始时,记录初始电气数据,然后现场核算定子铁芯实际磁通密度是否在0.9~1T间,如果在此范围,继续试验;如果小于此值,则停止试验,调整励磁线圈匝数,重新核算定子铁芯磁通密度,到满足要求为止。
    6.开始试验后,每隔30min,由指挥下令统一记录一次铁芯温度及各试验仪表的读数。试验过程中对整个定子铁芯内表面进行循环探测。试验过程中发现的局部热点用红外线测温计来校核测量温度,如出现冒烟、火花、发红、严重异常声音时,应立即跳闸查明原因后方可再进行试验。
    7.试验正常进行90min后,指挥下令跳开断路器,结束试验,待确定试验结果后,再断开远方开关,并拆除接线。
    8.定子铁损试验全面结束后,检查定子机座与定位筋各焊缝应无裂纹,螺杆应无松动。
    (六)试验数据分析
    1.试验数据
    试验电气数据记录如表2所示,测点温度记录如表3所示。
    表2.试验电气数据记录

 
    表3.测点温度记录

    2.试验结果计算

    3.试验结果判断
    定子铁芯轭部单位铁损实测值1.09 W/kg,小于标准值1.15 W/kg;最大铁芯温升实测值8.8K,小于标准值25K;定子铁芯最高齿温差4.9K,小于标准值15K;试验过程中和试验结束后检查定子各焊缝、机座、压紧螺杆、铁片均无异常,铁芯磁振动声音正常。
所以,判断#1机组定子铁芯质量合格。
    四、结语
    定子铁损试验是现场叠片的发电机必须进行的一项大型电气试验,设备及人力投入多,试验准备工作繁琐,严谨的理论计算及试验仪器、仪表选用是保证铁芯损耗试验成功进行的前提,本文是对现场试验后的技术提炼,以固滴电站#1机组的实际情况,详细介绍了铁芯试验的目的、原理、试验准备计算、试验过程以及试验数据的分析及判断方法,可以作为该类型机组定子铁芯损耗试验的技术参考。
参考文献
[1].李华1,陈泓宇2.《清远抽水蓄能电站#1机组定子铁芯磁化试验浅析》。
[2].陈秀芝.《水轮发电机机械检修》.中国电力出版社,2002年。
作者介绍:
华超,男,四川乐山人,中国华电集团公司兴发娱乐xf881水轮发电机机械检修工。
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