水轮发电机定子铁心磁化现场试验方法及实例.pdf
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1、Journal of Electrical Engineering 电气工程电气工程,2023,11(2),82-88 Published Online June 2023 in Hans.https:/www.hanspub.org/journal/jee https:/doi.org/10.12677/jee.2023.112010 文章引用文章引用:张海云.水轮发电机定子铁心磁化现场试验方法及实例J.电气工程,2023,11(2):82-88.DOI:10.12677/jee.2023.112010 水轮发电机定子铁心磁化现场试验方法及实例水轮发电机定子铁心磁化现场试验方法及实例 张海云
2、张海云 甘肃电投九甸峡水电开发有限责任公司,甘肃 临洮 收稿日期:2023年3月28日;录用日期:2023年6月9日;发布日期:2023年6月19日 摘摘 要要 本文结合水电站水轮发电机定子铁心磁化试验现场实例,列举了试验准备、测验方法、试验数据、计算本文结合水电站水轮发电机定子铁心磁化试验现场实例,列举了试验准备、测验方法、试验数据、计算过程及结果判断,通过铁心磁化试验对定子铁心的安装水平、硅钢片质量进行检验,确保水轮发电机定过程及结果判断,通过铁心磁化试验对定子铁心的安装水平、硅钢片质量进行检验,确保水轮发电机定子铁心的制造和装配质量。子铁心的制造和装配质量。关键词关键词 水轮发电机水轮发
3、电机,定子铁心磁化现场试验定子铁心磁化现场试验 Field Test Methods and Examples of Core Magnetization of Hydrogenerator Stators Haiyun Zhang Gansu Power Investment Jiudianxia Hydropower Development Co.,Ltd.,Lintao Gansu Received:Mar.28th,2023;accepted:Jun.9th,2023;published:Jun.19th,2023 Abstract This article combines the
4、on-site example of the magnetization test of the stator core of a hydroe-lectric generator in a hydropower station,and lists the test preparation,testing methods,test da-ta,calculation process,and result judgment.Through the magnetization test of the stator core,the installation level and quality of
5、 the silicon steel sheet of the stator core are inspected to ensure the manufacturing and assembly quality of the stator core of the hydroelectric generator.Keywords Hydrogenerator,Field Test of Stator Core Magnetization 张海云 DOI:10.12677/jee.2023.112010 83 电气工程 Copyright 2023 by author(s)and Hans Pu
6、blishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License(CC BY 4.0).http:/creativecommons.org/licenses/by/4.0/1.引言引言 定子铁心是水轮发电机组的重要部件之一,也是发电机磁路的主要组成部分,在水轮发电机组的能量转换过程中起着至关重要的作用,随着大容量水轮发电机组的生产、安装、投运,因定子铁心故障导致的问题越来越多,且定子铁心故障造成的损失和修复的难度很大。磁化试验是定子铁心硅钢片叠装完成后必须进行的一项重要
7、试验,需要通过测定温升及单位损耗等必要的检验方法检查定子铁心制造、现场安装的整体质量及绝缘情况,及时发现定子铁心缺陷、有效处理可避免高成本损失,并结合定子铁心磁化试验数据与发电机定子铁心温度、铁心损耗等技术规范标准值的比对,综合判断、评价定子铁心的性能水平,确保下道工序的开展。2.试验原理试验原理 定子铁心磁化试验的原理是在叠装完成的发电机定子铁心外部缠绕若干匝数的励磁绕组和测量绕组,励磁线圈通电,从而产生磁场,测量定子铁心总的有功损耗及铁心、机座等各部位的温度,计算铁心的单位损耗及温升,与规定的允许值相比较,发现可能存在的局部缺陷,判断定子铁心的制造、安装质量是否符合要求。在励磁绕组中通入交
8、流电源,使铁心内部产生接近饱和状态的交变磁场,产生铁心损耗,铁心中的绝缘劣化部分将产生较大的涡流使铁心发热、温度升高快,铁心中的松动部分将产生较大的磁噪声,用红外线点温计、埋设的温度计测量铁心、上、下压板及定子机座的温度,计算定子铁心的整体温升和定子铁心相同部位不同测点的温差。利用电气仪表测量感应电压、励磁功率损耗,计算铁心单位重量损耗的功率。试验接线见图 1。V1励磁电压测量交流电压表;V2感应电压测量交流电压表;A励磁电流测量交流电流表;W低功率因数瓦特表;f频率表。Figure 1.Test wiring diagram 图图 1.试验接线图 Open AccessOpen Access
9、张海云 DOI:10.12677/jee.2023.112010 84 电气工程 3.测试实例测试实例 定子铁心磁化试验前需根据发电机定子基本参数计算试验变压器容量、励磁绕组匝数、试验励磁电流等。某水轮发电机(型号 SF20-44/6500)定子分瓣运输至水电站1,在安装间完成机座组圆、合缝焊接及铁心叠装2。3.1.试验参数计算试验参数计算 3.1.1.定子铁心轭部截面定子铁心轭部截面 1)定子铁心有效高度()feLk Lnb=定子铁心长度feL 80 cm,通风槽数量 n 18 个,通风沟高度 b 0.6 cm,定子铁心叠压系数 k 取值 0.95,则定子铁心有效高度()0.9580 18
10、0.665.74 cmL=;2)定子铁心轭部高度122acDDhh=定子铁心外径1D 650 cm,定子铁心内径2D 595 cm,定子铁心齿高ch 14.5 cm,定子铁心轭部高度65059514.513cm2ah=;3)定子铁心轭部截面2854 cmzaSLh=。3.1.2.励磁绕组匝数励磁绕组匝数 电源参数频率 f 50 Hz,电压 V 400 V,相对导磁率取 1.0 T 时,则励磁绕组匝数 411400 10214.444.44 50 854 1zUWfS B=匝。3.1.3.励磁励磁绕组绕组电流及电流及试验电源试验电源容量容量 定子铁轭平均直径avD 637.1 cm,轭部磁密 B
11、 取 1.0 T 时,0H推荐值 2.152.3 安匝/cm,取 2.3 安匝/cm,则励磁绕组电流()013.14 637.1 2.3219.10 A21aveD HIW=,励磁绕组选择截面每平方毫米不大于 3 A 电流密度的铜芯电缆。测量绕组取 2 匝,电源参数电压 V 400 V,测量电压为()1122 40038.10 V21UVW=,sK一般取 1.1,则试验电源容量()331101.1 400 10219.1096.40 kVAseSK U I=,试验电源容量选择大于 96.4 kVA 的变压器。3.2.试验要点试验要点 1)定子铁心磁化试验设备、仪表有电源变压器、电流互感器、酒精
12、温度计、红外线点温计、兆欧表、噪音声压计、交流接触器、交流电压表、频率表、低功率因数瓦特表等,橡皮绝缘铜芯软电缆、导线若干。2)定子铁心紧压结束3,具备磁化试验条件后,励磁绕组采用 50 mm2铜芯橡皮电缆缠绕,电缆应拉紧并贴在铁心齿表面,不得放在线槽内。定子圆周四等分,每隔 90缠绕,4 个励磁支路并联均匀分布于定子铁心上。4 个支路一端全部穿过电流互感器,接至变压器低压侧开关一相,另一端接至变压器低压开关另一相。3)测量绕组采用 4 mm2导线缠绕定子有效铁心,不包绕机座,电缆应拉紧放在线槽内并贴紧槽底,缠绕部位在任两个励磁绕组中间。张海云 DOI:10.12677/jee.2023.11
13、2010 85 电气工程 4)沿定子铁心圆周上、下轭部和齿部均匀布置 24 个温度计,用橡皮泥固定,用于监视铁心温度,并用红外线点温计测量机座和铁心各部位温度。测温点位置布置见表 1,测温点位置象限如图 2 所示。Table 1.Layout of temperature measurement points 表表 1.测温点位置布置表 测温点位置 铁心 齿部 上 中 下 上 中 下 第四象限 13 14 15 第一象限 17 16,18 5 4,6 第二象限 21 20 19 9 8 7 第三象限 22,24 23 10,12 11 Figure 2.Quadrant diagram of
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