弄另水電站1#發(fā)電機(jī)定子鐵損試驗(yàn)分析

唐 明，周忠輝

(浙江江能建設(shè)有限公司，杭州 310004)

弄另水電站1#發(fā)電機(jī)定子鐵損試驗(yàn)分析

唐 明，周忠輝

科技成果

(浙江江能建設(shè)有限公司，杭州 310004)

大中型水輪發(fā)電機(jī)的定子,因外形尺寸大,受到運(yùn)輸條件的限制,其定子機(jī)座采用分瓣制造運(yùn)輸，在安裝現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝焊接、鐵芯堆積及定子下線。定子鐵損試驗(yàn)是在定子鐵芯沖片疊裝、壓緊后進(jìn)行，通過(guò)測(cè)量鐵損、溫升及溫差的方法檢查定子鐵芯沖片的制造及疊裝整體質(zhì)量，定子鐵芯制造及安裝質(zhì)量好壞關(guān)系著機(jī)組的長(zhǎng)期安全運(yùn)行。文章對(duì)弄令電站1#發(fā)電機(jī)定子鐵損試驗(yàn)的實(shí)施進(jìn)行了研究分析。

弄另水電站；磁滯損耗；渦流；勵(lì)磁；90min;鐵損;溫升;溫差

1 基本原理及機(jī)組參數(shù)

在已疊裝完成的定子鐵芯圓周方向纏繞一定圈數(shù)勵(lì)磁線圈，通上勵(lì)磁交流電流，在鐵芯中產(chǎn)生交變磁通，鐵芯產(chǎn)生磁滯損耗和渦流，從而使鐵芯發(fā)熱溫度升高。若鐵芯制作及安裝質(zhì)量不好將會(huì)局部產(chǎn)生較大的渦流，溫度上升很明顯。通過(guò)測(cè)量溫升、溫差和損耗等值，與設(shè)計(jì)及規(guī)范進(jìn)行比對(duì)，從而檢驗(yàn)定子鐵芯的制造和安裝整體質(zhì)量是否滿足要求。

弄另水電站發(fā)電機(jī)定子采用工地組合的安裝方法，4瓣定子機(jī)座在現(xiàn)場(chǎng)組焊后進(jìn)行疊片組裝，發(fā)電機(jī)型號(hào)SF90-36/9200,定子鐵芯外徑9 200 mm，內(nèi)徑8 420 mm，定子鐵芯長(zhǎng)度1 240 mm。

2 勵(lì)磁容量計(jì)算

2.1 定子鐵芯軛部截面積計(jì)算

1)鐵芯有效長(zhǎng)度

L=k(L1-nb) 中K為疊壓系數(shù)，片間用絕緣漆時(shí)為0.93～0.95此處取0.95，L1為定子鐵芯長(zhǎng)度，n為通風(fēng)溝數(shù)，b為通風(fēng)溝高度，L=0.95×(124-34×0.6)=98.42cm。

2)鐵芯軛部高度

ha=(Da-DI)/2-hc=(920-842)/2-13.7=25.2cm，Da為定子鐵芯外徑，DI為定子鐵芯內(nèi)徑，hc為定子鐵芯齒高度。

3)軛部截面積

Sz=L×ha=98.42×25.2=2480cm2

2.2 勵(lì)磁線圈匝數(shù)計(jì)算

We=U×108/4.44fSzB

(1)

式中：U為勵(lì)磁電壓,選為400V；f為電源頻率,50Hz；Sz為軛部截面積,2 480cm2；B為軛部磁通,10000高斯；We=400×108/4.44×50×2480×10000=7.27匝，實(shí)際取8匝。

2.3 勵(lì)磁電流計(jì)算

Ie=Π(Da-ha)Ho/We

(2)

式中：Da為定子軛部平均直徑；ha為鐵芯軛部寬度；Ho為單位長(zhǎng)度安匝數(shù)，取2.0安匝/cm；Ie=702.4A。

2.4 勵(lì)磁容量計(jì)算

(3)

2.5 測(cè)量線圈計(jì)算

測(cè)量線圈取8匝，測(cè)量電壓為400V。

3 試驗(yàn)步驟

3.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備

3.1.1 線圈纏繞

定子緊壓結(jié)束，具備鐵損試驗(yàn)條件后，可纏繞勵(lì)磁與測(cè)量線圈。為使試驗(yàn)的磁通密度盡量均勻，勵(lì)磁線圈對(duì)稱分布分布于鐵芯表面，測(cè)量線圈纏繞在任意兩個(gè)勵(lì)磁線圈的中間。纏繞線圈時(shí)，電纜要拉緊并緊靠鐵芯，勵(lì)磁線圈要緊貼在鐵芯齒表面，測(cè)量線圈則貼在槽底，棱角處墊橡皮保護(hù)[1]。

3.1.2 定子本體準(zhǔn)備

試驗(yàn)前，定子應(yīng)與基礎(chǔ)可靠固定并妥善接地，認(rèn)真檢查定子槽內(nèi)，不應(yīng)有槽樣棒遺留，將本體及周邊的雜物清理干凈。

3.2 試驗(yàn)步驟

1)試驗(yàn)人員就位，記錄各個(gè)測(cè)量點(diǎn)的原始溫度。

2)合上電源斷路器，全面檢查鐵芯各部，如發(fā)現(xiàn)局部灼熱或火花，立即跳開(kāi)斷路器查明原因。

3)各部無(wú)異常后開(kāi)始試驗(yàn)，每隔10min記錄一次溫度及各試驗(yàn)儀表的讀數(shù)。發(fā)現(xiàn)局部溫度異常時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)視。

4)試驗(yàn)正常進(jìn)行90min后結(jié)束，跳開(kāi)斷路器開(kāi)關(guān)。

3.3 安全注意事項(xiàng)

1)檢查鐵芯溫度時(shí)，不得用雙手同時(shí)接觸摸鐵芯齒表面，以防觸電。進(jìn)入定子內(nèi)部的人員，身上不得帶有金屬物品。

2)試驗(yàn)過(guò)程中，注意監(jiān)視施工變及電纜的運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)立即報(bào)告。

3)試驗(yàn)過(guò)程中如有個(gè)別部位發(fā)熱嚴(yán)重，出現(xiàn)冒煙或發(fā)紅現(xiàn)象時(shí)，必須立即停止試驗(yàn)，待查明原因并妥善處理后，再行試驗(yàn)。

4)試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)周圍布置圍欄并掛警示牌，無(wú)關(guān)人員不得入內(nèi)。

5)現(xiàn)場(chǎng)配備一定數(shù)量的滅火裝置。

4 試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

鐵損試驗(yàn)結(jié)束后，需將試驗(yàn)數(shù)據(jù)按下述公式換算到10 000高斯時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)值，最終確定定子鐵損試驗(yàn)是否合格。

4.1 實(shí)際磁通密度

B′=Ue×108/4.44f′SzWe(高斯)

(4)

式中：Ue為測(cè)量線圈感應(yīng)電壓值；f′為實(shí)測(cè)頻率。

4.2 鐵軛重量

G=π×Dav×Sz×d×10-3=53305kg

(5)

4.3 單位鐵損

△pfe=(pfe/G) ×(10000/B′)2(W/Kg)

(6)

式中：Pfe為實(shí)測(cè)總鐵損(功率表讀數(shù)乘以變比)

按昆明電機(jī)廠標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)測(cè)總鐵損應(yīng)小于標(biāo)準(zhǔn)總鐵損，即89.93kW。

4.4 最高溫升

△t1=(t3-t0) ×(10000/B′)2℃

(7)

式中：t3為鐵芯最高溫度；t0為原始溫度。按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，△t1≤25 ℃。

4.5 最高齒溫差

△t2=(t1-t2) ×(10000/B′)2℃

(8)

式中：t1為最高齒溫升；t2為最低齒溫升；按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，△t2≤15 ℃。

5 定子鐵損試驗(yàn)結(jié)果分析

弄另水電站1#發(fā)電機(jī)定子鐵損試驗(yàn)，于2008年1月14日 進(jìn)行，試驗(yàn)從19點(diǎn)05分開(kāi)始，至20點(diǎn)35分結(jié)束，歷時(shí)90min。

5.1 電氣參數(shù)記錄

電氣參數(shù)記錄見(jiàn)表1。

表1 電氣參數(shù)記錄表

5.2 溫度測(cè)量記錄

溫度測(cè)量時(shí)，使用紅外線測(cè)溫儀，測(cè)量鐵芯溫度，其值對(duì)應(yīng)于表2,鐵芯齒表面溫度，其值對(duì)應(yīng)于表3。

5.3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)換算

5.3.1 有關(guān)參數(shù)

鐵軛面積Sz=2480cm2

鐵軛重量G=53305kg

鐵軛直徑Dav=894.8cm

總鐵損應(yīng)小于標(biāo)準(zhǔn)總鐵損，即89.98KW。

5.3.2 磁密、單位鐵損及溫升計(jì)算

將所測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得出各測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的磁通密度及單位鐵損，再將其換算至10000高斯，結(jié)果見(jiàn)表3。

表2 鐵芯溫度記錄表 ℃

表3 磁密及單位鐵損換算表

5.4 試驗(yàn)結(jié)果分析

按照標(biāo)準(zhǔn)要求，鐵損試驗(yàn)合格的3項(xiàng)指標(biāo)為：

1)總鐵損(換算至10000高斯時(shí))<89.93kW。

2)最大鐵芯溫升(換算至10000高斯時(shí))<25℃。

3)最大齒溫差(換算至10000高斯時(shí))<15℃。

由上述結(jié)果表明，總鐵損換算至10000高斯時(shí)最大值為84.32kW。

最大鐵芯溫升為9℃，換算至10000高斯時(shí)為：9×(10000/9136)2=10.8℃。

最大齒溫差為8℃，換算至10000高斯時(shí)為：8×(10000/9200)2=9.5℃。

試驗(yàn)結(jié)論：3項(xiàng)指標(biāo)均符合要求規(guī)定，弄另水電站1#定子鐵損試驗(yàn)合格。

[1]侯小文.托口水電站水輪發(fā)電機(jī)定子鐵損試驗(yàn)[J].湖南水利水電，2014(01)：82-84.

Analysis on Iron Loss Test of 1#Generator Stator in Nongling Hydropower Station

TANG Ming and ZHOU Zhong-hui

(Zhejiang Jiang Energy Construction Ltd，Hangzhou 310004，China)

Large and medium-sized hydro-generator stator，because of large dimensions，the restriction of the transportation conditions，the stator frame is manufactured and transported in split parte，installing，assembly welding，iron accumulation and stator winding on site.The stator iron loss test is in the stator iron core punching sheet stacking，pressing.By measuring the iron loss，temperature rise and the temperature difference，manufacturing and stacking the overall quality of the stator iron core punching sheet is inspected.The stator core manufacturing and installation quality is of significance for long-term safe operation of the unit.This paper carried on the research and analysis for 1#generator stator iron loss test in Nongling Hydropower Station.

Nongling Hydropower Station；hysteresis loss；eddy current；excitation；90min；iron loss；temperature rise；temperature difference

1007-7596(2015)01-0001-03

2014-04-12

唐明(1976-)，男，浙江杭州人，工程師，一級(jí)建造師，研究方向?yàn)闄C(jī)電設(shè)備安裝。

TV734.2

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