李鲲
（江苏华电戚墅堰发电有限公司 江苏 常州 213011）
摘要：大型发电机定子铁心层间绝缘检测试验近年来用铁心磁化试验的方法，通过实际中试验参数的确定，试验准备及试验流程的阐述，为其他电厂进行同类型试验提供参考。
主题词：发电机定子铁心磁化试验 原理 准备 步骤
0 引言
发电机运行中的损耗主要为铜损和铁损，其中发电机铁损包括磁滞损耗和涡流损耗，通过定子铁心发热的形式表现出来。而减少发电机铁心涡流损耗的方法是用互相绝缘的0.35mm或0.5mm厚度的薄硅钢片间叠制成铁心。理想状态下，在材料、频率、电压恒定情况下，涡流损耗产生的发热应该各部分是均匀的。如硅钢片层间绝缘被破坏，则会产生较大涡流损耗致使破损点发热。在铁心在重新组装、更换或修理硅钢片后，可通过定子铁心磁化试验，测定铁心各部温度、温升，判断硅钢片质量是否符合要求。本文以某燃机电厂发电机定子铁心现场硅钢片修理后进行的磁化试验为例，介绍了燃机发电机定子铁心磁化试验的方法及注意事项。
1 设备概况
某燃机电厂2011年11月投产的三菱M701DA燃气蒸汽-联合循环机组，分轴布置，燃机侧发电机为东方电机股份有限公司QFR-150-2-15.75发电机。在2018年机组检修时，发现发电机定子铁心内筒壁上有金属件碰擦，存在铁心匝间绝缘损坏的痕迹，对碰擦点进行处理后，需进行铁心磁化试验检验铁心硅钢片层间绝缘的修复情况。
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2 试验原理
定子铁心磁化试验的基本原理，是将发电机转子抽出后，用外皮绝缘的高压电流作为励磁线圈缠绕在定子线圈处，通以工频交流电，使之在铁心内部形成交变磁通，在铁心表面产生涡流损耗，若铁心局部存在硅钢片的层间绝缘损坏，由于导磁体截面积增大后，会在损坏处会产生较大的涡流，该区域温度会异常升高。检查铁心片间绝缘修复效果，主要用红外线成像仪和点温仪测量各部分的温升，查找明显热点，来确定定子铁心硅钢片的质量。
3 试验参数的确定
为了确定试验电源容量，励磁线圈匝数等，对照国标GB/T 20835-2016《发电机定子铁心磁化试验导则》中的要求，对试验参数进行了计算确定。
3.1 国标要求试验参数与合格标准规定
（1）隐极式发电机要求1.4T的磁场，试验时间45分钟。
（2）每隔15分钟测量记录一次温度，铁心最高温升不超过25K，各点温差不超过15K为合格。
3.2 试验参数的计算
1.（1）铁心有效长度：Lef=K×(L1-n×L2)=0.96×(4.65-0.006×92-0.008×32)=3.688m
（2）铁心铁轭高度：Hj1=(D1-D2)/2-HN=0.43m
（3）铁心有效面积：S=Lef*Hj1=3.688*0.43=1.59m2
（4）定子铁轭平均直径：Dav=D1-Hj1=2.47-0.43=2.04m
（5）励磁电流：IW=3.14*Dav*h0=3.14*2.04*270=1729(安匝)
(H0：查B-H曲线取270安匝/M)
（6）励磁线圈匝数：W1=U1/4.44BSF=6200/4.44*50*1.59*1.4*1.1=11.4(匝)
（隐极发电机B取1.4，感应电动势压降取1.1）
选取匝数为12匝
（7）电源电流Ie=IW/W1=144(安)
3.3 试验电压及容量的确定
试验励磁电源接自本机组6KV工作母线，母线线电压为6.2KV。
电源容量：S=UIe=892.8KVA
4 试验准备
4.1 试验电源的布置
试验需要使用电压等级6KV的两相单线制电源，采用原燃机启动电机拆除后的电缆，该电缆为3*95mm2。单线120mm2的非铠装电缆从启动电机就地电缆头A相转接，绕发电机铁心12圈后接在启动电机电缆头C相。断路器为厦门ABB公司的VD4-1206-32真空断路器，额定电流630A，开断电流31.5KA，能满足试验要求。选取AC相转接，绕定子12匝。试验接线见图1
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图1 定子磁化试验接线图
4.2 试验电源保护定值的更改
原启动电机额定运行电流为185A，断路器采用南自rcs-9626微机综合保护装置，过流Ⅰ段定值1932A/0.02S，过流Ⅱ段定值1435A/0.05S，过流三段定值240A/28S，负序过流定值185A/1.7S。在进行定子铁心磁化试验时电源计算电流为144A，但考虑断路器合闸时试验电缆的励磁涌流，将保护临时试验定值改为过流Ⅰ段2000A/0S，过流Ⅱ段300A/1S，其余保护退出。
6KV母线备用电源开关过流Ⅰ段定值5600A/0.7S，复压过流定值1528A/1.7S（负序电压动作值360V），启动变高压侧开关复压过流定值168A（220KV）/6160A（6KV）/1S。定值及保护未做改变。
4.3 定子本体准备
检查所有定子铁心螺栓在特定力矩下紧固；检查定子内各部无铁磁物质遗留；吹除通风沟、机架的灰尘；除去附近地面上的所有杂物和金属颗粒。
5 试验步骤
（1）运行人员在试验前将试验的6KV母线上的负载移走，确保6KV母线进线电源开关不会过流误动。
（2）因试验电源点为启动变所带的6KV母线，若试验过程中另一台运行机组跳闸，其厂用电会切换至启动变供电，可能造成启动变复压过流误动，造成全厂厂用电全失，运行人员做好事故预想。
（3）试验现场、试验电缆头周围用安全围栏，挂设“止步、高压危险”牌，机房各通道由保卫部派人值守，防止非相关人员误入。
（4）试验前记录用铁心各部位温度及环境温度。
（5）试验前启动电机的断路器分合闸控制回路在开关室外接临时线，所有试验期间该断路器分合在室外操作。
（6）由运行专业对试验回路进行摇测绝缘合格后，在试验位置试分合断路器正常，将断路器送至运行位置热备用状态。
（7）合上试验电源后，立即检查试验电缆是否有发热、冒烟现象；定子铁心各部是否有过热现象。如异常立即断开电源开关。
（8）铁心磁化试验时间为45分钟，每隔5分钟记录一次测量温度值，加强监视，并作准确记录。
（9）当铁心最高温升超过25℃，或铁心齿部之间最高温差超过15℃时，立即终止试验。
（10）定子磁化试验结束后，再次检查定子机座与各部无异常，螺栓无松动。
（11）进行铁心磁化试验时，与对空载变压器充电可能会励磁涌流过大造成跳闸，在本次试验第一次合上试验断路器后，综保过流Ⅰ段动作使断路器跳闸，动作电流2144A，停电后现场检查电缆及接头正常，对绝缘摇测合格，再次合闸后即又跳闸。经分析后认为是励磁涌流造成过流Ⅰ段动作。继电保护将定值改为3000A/0S后重新合闸正常。
6 试验结果
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根据实测数据，45分钟内铁心最大温升为15.7K（标准值≤25K），铁心最大温差值为9.6K（标准值≤15K），铁心与机座最大温差为13K（标准值≤15K）。单位铁损1.98W/KG(≤标准要求1.3*2.06w/kg)。由试验结果看，定子铁心温升发热较小，振动无异常，综上所述，发电机定子铁心层间绝缘处理符合运行要求。
7 结束语
本文对于燃机发电机定子铁心试验的原理及过程进行了阐述，作为近年来对应铁心层间绝缘检测的新方法，对于其他燃机电厂的发电机定子铁心修后效果试验有一定的借鉴意义。
作者简介：
李鲲（1976—），男，江苏常州人，工程师、高级技师，从事电厂运行管理方面工作（E-mail：cedelao7667@126.com）。
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