定子鐵心磁化試驗結(jié)果影響因素的分析

李揚帆

（國網(wǎng)新源控股有限公司潘家口蓄能電廠，河北 唐山064309）

發(fā)電機定子鐵心是由薄硅鋼片現(xiàn)場疊裝而成。在硅鋼片的制造或現(xiàn)場疊裝過程中，可能存在片間絕緣損壞從而造成片間短路。為了防止運行中因為片間短路引起局部過熱甚至威脅到機組的安全穩(wěn)定運行，在定子鐵心疊裝完成后，必須進行磁化試驗以檢查定子鐵心片間是否存在短路現(xiàn)象。同時磁化試驗過程中產(chǎn)生的振蕩與發(fā)熱使定子鐵心下沉進而進一步壓緊鐵心。定子鐵心磁化試驗是在定子沖片疊裝、壓緊后的鐵心上纏繞若干勵磁繞組，將交流電流通入繞組內(nèi)，此電流在定子鐵心中產(chǎn)生交變磁場，從而在鐵心中產(chǎn)生渦流損耗與磁滯損耗，使鐵心發(fā)熱。如果鐵心片間絕緣存在損壞，則損壞部分將產(chǎn)生較大的渦流，此部分的溫度會快速升高。磁化試驗通過測量鐵心總的有功損耗與溫度從而計算出單位重量鐵心損耗與溫升，繼而判別鐵心疊裝的質(zhì)量。試驗接線原理圖見圖1。

圖1 定子鐵心磁化試驗接線圖

在現(xiàn)場實際試驗過程中，由于各種因素的存在，實際測量出的試驗結(jié)果會與硅鋼片的牌號存在一定的偏差。

1 硅鋼片制造過程的影響

定子鐵心由無取向電工鋼沖壓或剪壓制成，由于機加工本身的局限性，會在硅鋼片斷面處帶來不同程度的加工應(yīng)力，形成彈性變形區(qū)、彈塑性變形區(qū)以及塑性變形區(qū)，其中塑性變形區(qū)越大，對硅鋼片導(dǎo)磁性能影響程度越大。實際生產(chǎn)中，硅鋼片按照工裝剪壓或沖壓制成，剪壓或沖壓會在硅鋼片的邊沿部位、拉緊螺桿螺孔部位以及定位筋鴿尾槽部位帶來不同程度的加工應(yīng)力。加工中帶來的加工應(yīng)力影響硅鋼片的導(dǎo)磁性能，致使硅鋼片的導(dǎo)磁性低于電工鋼板的初始性能。

2 硅鋼片漆膜的影響

成品硅鋼片需噴涂一定厚度的絕緣漆，但在磁化試驗結(jié)果計算中，定子鐵心的密度一般按照鋼板母材的密度進行計算，雖然絕緣漆膜厚度較薄，但是定子鐵心由數(shù)量較多的硅鋼片疊壓而成，因此，硅鋼片漆膜對定子鐵心磁化試驗也會帶來一定的影響。同時，磁化試驗過程中由于產(chǎn)生的振蕩與發(fā)熱會使硅鋼片表面的絕緣漆膜厚度收縮，進而影響定子鐵心的疊壓系數(shù)與實際高度。

3 定子鐵心結(jié)構(gòu)的影響

采用穿心拉緊螺桿的定子鐵心，定子鐵心軛部每間隔一個槽布置一個拉緊螺桿，磁化試驗中有螺孔位置的磁通密度將增加。此外，沖片上定位筋鴿尾槽部位的磁通密度也將增加。GB/T8546-2003《水輪發(fā)電機安裝技術(shù)規(guī)范》規(guī)定：對直徑較大的定子進行試驗時，應(yīng)注意校正由于磁通密度分布不均勻所引起的誤差?，F(xiàn)場試驗過程中，由于無法具體計量此部分的影響，故而影響磁化試驗結(jié)果。

4 試驗方法的影響

現(xiàn)場試驗中用勵磁電纜纏繞鐵心，由于定子鐵心疊裝完成后無法與定子機座進行分離，所以一般情況下，定子機座也被纏繞進勵磁電纜中。但是由于機座在漏磁路里會感應(yīng)發(fā)熱，是測量總損耗的一部分。所以定子機座的發(fā)熱也會影響測量結(jié)果。

勵磁電纜纏繞是否均勻，也對總損耗產(chǎn)生影響。纏繞不均勻，將導(dǎo)致鐵心磁通密度不均勻，導(dǎo)致?lián)p耗增加。例如，相同的試驗儀器與試驗人員對同一定子鐵心進行磁化試驗，第1次勵磁電纜不是均勻纏繞，測量的結(jié)果為1.555W/kg，第2次勵磁電纜采用均勻纏繞的方式，則第2次的試驗結(jié)果為1.448W/kg。

5 調(diào)整片帶來的影響

定子鐵心疊片和分段壓緊過程中，對于定子鐵心波浪度有很高的要求，如果波浪度達不到要求會加調(diào)整片，這是常規(guī)的工藝。但如果調(diào)整片加的比較多，就會在鐵心軛部存在一些間隙，增加磁阻，增大勵磁電流，導(dǎo)致測量損耗和單位鐵損增加。同時如果增加過多的調(diào)整墊片，將無法有效估算定子鐵心的實際重量，這樣同樣會影響磁化試驗的結(jié)果。

6 疊壓系數(shù)的影響

定子鐵心疊裝時，需要進行分段壓緊。定子鐵心疊裝完成后，疊壓系數(shù)測量一般通過拉緊螺桿的伸長量進行計算。通過此種方式測量時，疊壓系數(shù)的計算存在一定的誤差。所以進行最終結(jié)果計算時，一般按照定子鐵心疊壓系數(shù)的理論值進行計算。但理論值又同實際的疊壓系數(shù)存在一定的偏差，所以定子鐵心的疊壓系數(shù)會對磁化試驗的計算結(jié)果有一定的影響。

7 現(xiàn)場試驗局限性的影響

對于硅鋼片的檢測，在試驗室中采用愛潑斯坦方圈法來檢測硅鋼片的比損耗。愛潑斯坦方圈使用的式樣為橫縱各半的標(biāo)準(zhǔn)式樣。在各異性方面，橫縱向比損耗的各異性不大于17%。沿軋制方向（發(fā)電機定子鐵心采用的是無取向電工鋼，但是實際在橫縱方向卻會存在所謂的縱向）式樣的導(dǎo)磁性能優(yōu)于垂直軋制方向（即所謂的橫向）的式樣。但在進行定子鐵心磁化試驗中，是在定子鐵心軛部形成連續(xù)的環(huán)形磁通，磁軛方向基本與軋制方向垂直。這樣，磁化試驗計算出的單位鐵損值會大于硅鋼片的比損耗基值。

8 結(jié)語

磁化試驗作為一種檢測定子鐵心疊裝質(zhì)量的檢測方法，有很多影響試驗結(jié)果的因素。GB/T20835-2016《發(fā)電機定子鐵心磁化試驗導(dǎo)則》中規(guī)定：定子鐵心質(zhì)量判別的方法為鐵心最大溫升極限以及鐵心相同部位（定子齒或槽）溫差的極限。其中鐵心最大溫升極限為在規(guī)定的磁通密度下，試驗經(jīng)過規(guī)定的時間后，50Hz/60Hz發(fā)電機鐵心最大溫升極限小于或等于35K。鐵心相同部位（定子齒或槽）溫差的極限為在規(guī)定的磁通密度下，試驗經(jīng)過規(guī)定的時間后，50Hz/60Hz發(fā)電機鐵心最大溫差極限小于或等于15K。同時在附錄A中又對定子鐵心的比損耗限值進行要求。其中水輪發(fā)電機中額定功率小于500MW的機組，P1≤1.3Ps（1.0）。額定功率大于500MW的機組，P1≤1.4Ps（1.0）。個人認(rèn)為，正因為定子鐵心磁化試驗存在諸多不確定因素會導(dǎo)致試驗的比損耗存在一定的誤差。所以才將定子鐵心的比損耗限值作為定子鐵心疊裝的輔助判別方法。