维普资讯 http://www.cqvip.com 技术改造 ＳＭＡＩＩ．ＨＹ１）Ｒ０ ＰＯＷＥＲ ２００７Ｎｏ４，Ｔｏｔａｌ Ｎｏ１３６ 界牌水电厂１号发电机定子改造铁损试验 熊东亮（江西省界牌枢纽管理处 江西鹰潭３３５０００） 【摘要】针对界牌／ｒ－￣）－１号发电机多次出现的定转子轻微扫膛现象，对其进行检修，详细介绍了改造后的定子铁损 铁芯试验试验原理试验方法 试验前的准备、试验方案的确定、试验过程以及试验结果。图２幅，表２个。 【关键词】定子改造１概述 ２铁损试验 ２．１试验目的 江西省界牌枢纽管理处水电厂（简称“界牌水 电厂”）位于江西省信江中下游，设计单机容量为 １０ＭＷ的灯泡贯流式水轮发电机组２台。水轮发电 机组由天津发电设备总厂制造，机电设备由广东水 电安装公司安装，２００２年８月１８ Ｅｌ正式投产运行。 对于在施工现场进行定子铁芯叠片的大型发电 机，叠片叠合组装完成后需进行铁芯损耗试验。目 的：１）测定铁芯单位重量损耗，检查硅钢片的制 造工艺和质量是否符合设计的单位重量损耗。２） 测量铁芯轭部和齿的温升，检查定子铁芯在安装过 程中是否存在质量不良，有无因片间绝缘损坏形成 由于库区淹损问题，蓄水位比设计降低了２ｍ，单 机运行时最大出力只有７ＭＷ。 ２Ｏ０４年９月ｌ号发电机多次出现异常，当时水 机竖井内冒出胶木气味，发电机火警电铃响，机组 运行声音异常，立即停机检查，发现定子一Ｙ方向 定转子有轻微扫膛现象；为彻底解决此类铁芯松动 问题，２００５年５月将ｌ号发电机进行拆机改造，实 施厂家为天津市天发重型水电设备制造有限公司， 改造项目主要有： 铁芯局部短路过热及有无铁芯各部位置温升超过规 定值，从而综合判断铁芯制造、安装质量是否良好， 为发电机进行下一道工序的安装提供重要依据。 ２．２试验的基本原理 定子铁芯上缠绕若干个励磁绕组，绕组接通交 通电源，在定子铁芯中产生一定强度的交变磁场， 铁芯将产生涡流损耗和磁滞损耗，使铁芯发热。测 １）更换全部定子铁芯硅钢片，新换的定子硅 钢片其鸽尾槽采用双面与定位筋鸽尾相配合的鸽尾 槽形，承载能力比原硅钢片增大一倍。 ２）更换所有鸽尾筋，安装过程中严格控制鸽 尾筋的安装半径、弦距等参数。 ３）采用７６根８．８级高强度的拉紧螺杆，原设 计拉紧螺杆采用２０号钢材，此材料的机械性能指 标较低，其屈服限只有２０～２３ｋｇｆ／ＩＩ ，而改造后 的拉紧螺杆屈服限达６４￣ｆ／Ｉｌ 。 量铁芯温升，并根据试验数值计算出单位重量铁芯 损耗。把温升和单位重量铁芯损耗折算成标准磁通 量（１．ｏＴ）下的数值，并与硅钢片制造厂所提供的 单位重量铁芯损耗设计值和国家相关标准规定进行 比较，从而达到判别铁芯制造、安装质量的目的。 ２．３相关的国家标准规定 １）国标ＧＢ５０１５０－－－９１规定，铁损试验采用０．８ ～１．０Ｔ的磁通密度进行试验。当各点温度按１．０Ｔ ４）更换上下齿压板，其压指采用高强度材料 ４０Ｍｎｌ８Ｃｒ３代替原来的１Ｃｒｌ８Ｎｉ９Ｔｉ，从而减小压指 的变形量，保证铁芯的压紧度。 ５）更换受损的定子线棒。 ２００５年７月２１日铁芯装配完工，７月２２日进 行铁损试验。 ・磁通密度折算时，新安装机组铁芯齿部温升不应超 过２５℃，温差不应超过ｌ５℃。试验持续时间为 ９０ｍｉｎ；２）国标ＳＤ２８７－－８８（水轮发电机定子现场 装配工艺导则）要求，按测量绕组感应电压值计算 实际磁感应强度（磁通密度）应在１．０Ｔ左右，最 低不应低于０．９Ｔ，否则应改变励磁绕组匝数。 ４８・ 维普资讯 http://www.cqvip.com 小水电２０Ｏ７年第４期（总第１３６期） 技术改造 Ａｉ＝ＬＦｅ×ｈｉ＝１３７．７５×７．４＝１ ０１９．３５ｅｒｎ￣ ３试验参数计算 ３．１发电机有关参数 １）发电机型号ＳＦＷＧ１０－－－７６／４８７０，额定功率 １０ｂｌＷ，额定电压６．３ｋＶ，额定电流１ ０１８Ａ，额定 转速７８．９ｒ／ｍｉｎ，额定功率因数０．９０（滞后），额定 频率５０Ｈｚ。 ４）定子铁芯轭部平均直径： Ｄｊ印＝Ｄｌ—ｈｊ＝４８７—７．４＝４７９．６ｃｍ ５）定子铁芯轭部重量： Ｃｊ＝ＩＩ×Ｄｊ印×Ａｊ×ｙ×１０３＝３．１４×４７９．６× １ ０１９．３５×７．６５×１０一 １１ ７４３ｋｇｆ ２）新换硅钢片型号：冷轧５０ＤＷ３１０，其比重 ６）励磁线圈匝数（一次匝数）： ７＝７．６５ｇｆ／ｃｍ３。 ３）定子铁损试验所需的基本数据和计算图示 如下（见图１）： 定子铁芯外径：Ｄ１＝４８７ｃｍ 定子铁芯内径：Ｄ，＝４５２ｃｍ 定子铁芯高度：Ｌ，＝１４５ｃｍ 通风沟宽度：ｂ＝０（本厂发电机无径向通风沟） 通风沟数量：ｒ／．＝０ 定子槽深：ｈ ＝１０．１ｃｍ 铁芯叠压系数：Ｋ ＝０．９５ ２ ＩＩ ｈｉ ———－１卜—一 厂］－ ’｜ 目 二Ｔ． －｜ ｌＥ ｌ － ＜ ＪＥ审 Ｅ±一 ｝＝ 仁＃＝＝ 图１ 定子铁损试验计算图 ３．２励磁线圈匝数与励磁电流计算 １）定子铁芯有效长度： ＬＦｅ＝ＫＦｅ×（Ｌｌ—ｎｂ）＝０．９５×１４５＝１３７．７５ｃｍ ２）定子铁芯轭高： ｈ；＝（Ｄｌ—Ｄ２）／２一ｈ。＝（４８７—４５２）／２— １Ｏ．１＝７．４ｃｍ ３）定子铁芯轭部载面积： ＝丽ＵＩ×１０８ ＝ ４４ ５０ １—４× × ０１９ ３５ １０ ． × ０００×１＾ ０８ｕ ． ＝１６．７９匝 式中： 为励磁线圈电压（Ｖ），本厂发电机 铁损试验一次电压采用３８０Ｖ厂用电；．厂为电源频 率，ｆ＿－５０Ｈｚ；Ｂ为磁通密度，Ｂ＝１０ ０００（Ｇ）；取 为１６匝。 ７）测量线圈（二次）可按电压表、瓦特表电 压量程选定 电压。再按 计算出二次匝数 （取整数值），即： ＝Ｕ２，ｕ 。 ８）励磁电流（一次）： ，＝ 一 一 ： ：鱼 ： １６ ＝１８８．２４（Ａ） 式中：蚴为定子铁芯轭部单位长度所需要安 匝数，一般取蚴＝１．８—２．４（Ａｆｆｃｍ）；ＩＩ×Ｄ冲× 蚴为定子铁芯轭部周长全部安匝数（Ａｔ）。 ４试验方法 １）根据励磁电流选择导线。考虑到导线长时 间载流过热，所选择的导线载流量应大于１．４倍的激 磁电流，每—ｍ 按４Ａ计算，导线绝缘应完好无损。 ２）测量线圈（二次）与励磁线圈（一次）的 空间位置互成９ｏ。分布。绕线时应尽可能穿在机座 内壁接近处，使测量尽可能准确。 ３）沿圆周上、中、下位置选１Ｏ个温度较高的 点做好记号，并测量铁芯初温及室内温度，并作好 记录。 ４）按下图接线（见图２）。 ・４９・ 维普资讯 http://www.cqvip.com 技术改造 ｖ电源 图２发电机定子铁芯铁损试验接线图 ５）详细检查接线无误后方可投入电源，分别 记录电压、电流、功率及频率后，切除电源，初步 计算铁芯磁通密度为８ ０００ １０ ０００Ｇ方可进行正式 试验。计算如下： Ｂ＝ （Ｇ）×ｌ０８ ６）试验时间为９０ｍｉｎ，每隔３０ｍｉｎ记录１次数 据，并随时用红外线测温计测量铁芯各部温度。 ７）试验过程中的安全措施与注意事项： ①试验必须由试验组织机构统一指挥。 ②有专门的安全人员检查安全注意事项，防止 无关人员进入试验场所。 ③记录铁芯温度的工件人员，不得用双手同时 接触铁芯表面，以防触电。 ④试验中若发生铁芯任何一处温度超过规定值 １００￣Ｃ，或个别地方发热厉害、甚至冒烟发红时。 应立即停止试验。 ５试验操作 １）试验组织机构人员到位，记录原始温度 （若进行噪音测量也应记录原始噪音数值）。 ２）试验开始，试验人员进行操作，合电源， 全面检查铁芯各部有无异常；严密监视电压、电流 各表计情况并进行记录。若有异常如冒烟、局部发 热、异常声响等，立即切开电源，停止试验。 ３）通电５ｍｉｎ后暂停试验。检查核实试验情况是 否正常，并根据记录本的数据计算磁感应强度应在 ８ ０１３０—１０ ０００Ｇ范围内，否则应改变励磁绕组匝数。 ４）开始９０ｍｉｎ持续试验。每３０ｍｉｎ记录１次各 测量表计读数及温度值，有经验的试验人员还可用 单手触摸铁芯表面，寻找局部过热点，发现局部过 热点立即对其进行重点测试。 ５）到试验时间，切断电源，结束试验。 ・ ５０・ ＳＭＡＩＬ ＨＹＤＲＯ ＰＯＷＥＲ ２００７Ｎｏ４，Ｔｏｔａｌ Ｎｏ１３６ ６）试验数据如下（见表ｌ、表２）： 表１铁损试验记录 时间 激磁电压 激磁电流 二次电压 总损耗 （ｍｉｎ） ＵＩ（Ｖ） ＪＩ（Ａ） （Ｖ）Ｐ１０／５０（Ｗ） ０ ３９０ １０３．７５ １２０ １３ ５８９．３３ ３ｏ ３９０ １０８．７５ １２０ １３ ７９８．４ ６０ ３８８ １０８．７５ １１９ １４ １ｏ２ ９０ ３８８ １１５ ｌｌ９ １４ ５２７．３ 室温：２６．７℃ 总损耗： １４ ５２７．３Ｗ 表２温升试验记录 时间 Ｔ３ ｔｏ ｔ ７：５ｏ ２６．７ ２６．７ ２６．７ ２６．７ ２６．７ ２６．７ ２６．７ ２６．７ ２６．７ ２６．７ ２６．７ ８：加 ．５ ．５ ２８ ２８ ２８ ．９ ．９ ．５ －４ ．５ ２６．７ ８：５ｏ ２８．５ ２８．５ ３ｏ ３ｏ ３ｏ ３ｏ ．５ ．５ ．５ ９：加３ｏ．５ ３１．８ ３１．２ ３２ ３２．１ ３１．５ ３２ ３１．７ ３１．８ ３１．４ ．８ 最高温升：１．６℃ 最大温差：４．３℃ ６试验数据计算分析 １）９０ｍｉｎ磁通密度：Ｂ ｔ－／１ （Ｇ）× ｌ ＝ ３８ ８ ×ｌＯ＊＝１０ ７２１．０７（Ｇ） ２）１０ ０００Ｇ时的铁损： ＰＩＯ：Ｐ（ ） ：１４ ５２７．３×（１０ ０００／ １０ ７２１．０７） ＝１２ ５６４．６６（Ｗ） ３）单位损耗：Ｐ１０／５０＝ＰＩＯ／Ｇ １２ ５６４．６６／ １１ ７４３＝１．０７（Ｗ／ｋｇ） ４）定子铁芯为高导磁低损耗的冷轧５０ＤＷ３１０ 型硅钢片，根据厂家技术标准为９０ｍｉｎ试验后单位 铁损不应大于１．６２５Ｗ／ｋｇ。试验结果是９０ｍｉｎ试验 后铁芯单位铁损为１．０７Ｗ／ｋｇ，单位铁损合格。 ５）９０ｍｉｎ试验最大温升为１．６￣Ｃ，最在温差为 ４．３￣Ｃ，小于国家标准规定的“新安装发电机组最 大温升小于２５ｃＩ＝，最在温差小于１５￣１２”的规定。 由试验数据叛定定子铁损试验合格，定子铁芯安 装质量良好，可以进行下一道工序定子下线施工。 ■ 熊东亮（１９７１一），男，工程师，主要从事水电厂机电 设备安装、监理、检修及运行管理工作。 ＥＩＴｌａｉｌ－，ｐａｎｄａｘｄｌ＠ｙａｈｏｏ．ｃ彻．ｃｎ 责任编辑吴昊
