緊水灘電廠發(fā)電機鐵損試驗

呂延春，張 巍

（國網(wǎng)浙江省電力公司緊水灘水力發(fā)電廠，浙江 麗水 323000）

緊水灘電廠發(fā)電機鐵損試驗

呂延春，張 巍

（國網(wǎng)浙江省電力公司緊水灘水力發(fā)電廠，浙江 麗水 323000）

發(fā)電機鐵損試驗的目的是檢驗新裝發(fā)電機定子鐵心的絕緣狀況和實際鐵心損耗，判斷發(fā)電機定子鐵心的安裝質(zhì)量、硅鋼片的材質(zhì)是否滿足設(shè)計要求。本文通過緊水灘電廠發(fā)電機鐵損試驗實踐，介紹發(fā)電機鐵損試驗的參數(shù)計算、電源選擇與保證措施、試驗方法和步驟的全過程。

發(fā)電機；鐵損試驗；試驗步驟；數(shù)據(jù)分析

緊水灘電廠位于浙江省云和縣境內(nèi)，在甌江支流龍泉溪上，是國家“七五”重點工程，裝機容量6×50 MW，于1981年正式開工建設(shè)，1987年4月首臺發(fā)電機并網(wǎng)發(fā)電，1988年12月全部6臺發(fā)電機建成并投入運行，設(shè)計年平均發(fā)電量為4.9億kW·h。自2013年起，緊水灘電廠開始了發(fā)電機組改造征程，對水輪發(fā)電機、導(dǎo)水機構(gòu)、發(fā)電機定子進(jìn)行更新，以提升發(fā)電機組的技術(shù)性能。

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程要求，發(fā)電機定子更換后，需進(jìn)行定子鐵心鐵損試驗，以檢驗發(fā)電機定子的產(chǎn)品設(shè)計、現(xiàn)場施工等各個環(huán)節(jié)的質(zhì)量，確保發(fā)電機在投運后安全、可靠。

1 鐵損試驗參數(shù)計算

發(fā)電機鐵損試驗需要提供較大的勵磁電源。因此，需要對鐵損試驗所需的電源要求與電廠實際的廠用電供電方式和容量進(jìn)行核對，以確定可靠的供電方式，既滿足發(fā)電機鐵損試驗所需的勵磁電源，又盡量減少對電廠正常廠用電的影響。

1.1 鐵損試驗依據(jù)

根據(jù)GB/T20835-2007《發(fā)電機定子鐵心磁化試驗導(dǎo)則》，發(fā)電機定子鐵心磁通計算公式如下：

其中：B：磁感應(yīng)強度（一般做1.0 T或1.4 T）

U：提供的勵磁電壓（V）

f：頻率（Hz）

S：鐵心有效截面面積（cm2）

w：勵磁繞組的圈數(shù)

（2）有效鐵心截面面積S計算

鐵心有效長度：L=k×（lt-nb）（cm）

鐵心軛部寬度：ha=（d1-d2）/2-h1（cm）

鐵心有效截面面積：S=L×ha（cm2）

其中：k：鐵心疊壓系數(shù)

lt：鐵心高度（cm）

n：通風(fēng)溝數(shù)量

b：通風(fēng)溝高度（cm）

d1：鐵心外徑（cm）

d2：鐵心外徑（cm）

h1：鐵心槽度（cm）

（3）勵磁電流I計算

其中：H：鐵心單位長度安匝數(shù)（A/cm），一般1.5～1.7

d1：鐵心外徑

ha：鐵心軛部寬度（cm）W1：勵磁繞組匝數(shù)

1.2 鐵損試驗勵磁繞組匝數(shù)計算

根據(jù)發(fā)電機廠家提供的產(chǎn)品技術(shù)資料：

因此，根據(jù)磁通計算公式：

取：w=8

取：w=6

1.3 鐵損試驗勵磁電流計算

根據(jù)發(fā)電機廠家提供的產(chǎn)品技術(shù)資料：

1.4 電源容量核算（表1）

表1 電源容量核算表

通過鐵損試驗電源容量需求與廠用電源容量核算，電廠廠用電系統(tǒng)能夠提供發(fā)電機鐵損試驗時的電源需求。

2 鐵損試驗電源的選擇

2.1 電廠廠用電運行方式

電廠設(shè)Ⅰ、Ⅱ段400 V廠用母線，分別由1號廠變和2號廠變供電。正常運行方式是：1號廠變供Ⅰ段，2號廠變供Ⅱ段，Ⅰ、Ⅱ段母線分段運行，3號廠變作為Ⅰ、Ⅱ段母線的備用電源（圖1）。

2.2 鐵損試驗電源確定

為了確保發(fā)電機鐵損試驗電源的可靠性，同時又要保證電廠正常的廠用電。最終確定將3號廠用變壓器暫時退出廠用電系統(tǒng)，單獨作為發(fā)電機鐵損試驗的電源。由于發(fā)電機鐵損試驗電源為兩相電源，會導(dǎo)致3號廠用變壓器因負(fù)荷不平衡而發(fā)熱等異常現(xiàn)象，電廠制定了《發(fā)電機鐵損試驗臨時供電方案》，并采取以下監(jiān)測措施：

圖1廠用電接線圖

（1）運行人員全過程監(jiān)視3號廠變的電氣參數(shù)。

（2）電氣人員全過程監(jiān)視3號廠變的運行狀況，并進(jìn)行紅外測溫。

（3）派專人監(jiān)視鐵損試驗電壓和電流值。

3 鐵損試驗過程

3.1 鐵損試驗接線圖（圖2）

圖2鐵損試驗接線圖

3.2 鐵損試驗準(zhǔn)備

（1）鐵心疊裝工作結(jié)束，經(jīng)過仔細(xì)清掃檢查，定子鐵心內(nèi)無任何遺留物；定子固定采取臨時有效減振措施、并且至少有兩處與全廠地網(wǎng)可靠連接。

（2）開關(guān)柜布置在定子附近，有足夠安全距離，有足夠操作空間；按要求準(zhǔn)備材料、儀器、設(shè)備。

（3）按圖接線，勵磁線圈在鐵心上分3處集中纏繞6匝，相距120°，鐵心槽口處加墊絕緣橡皮，防勵磁繞組劃傷或漏電，3個勵磁繞組按相同繞向，頭與頭，尾與尾并在一起接至開關(guān)柜的出線端；在定子鐵心上纏繞2匝測量線圈，測量繞組與相鄰勵磁繞組相距60°，做好絕緣措施并盡量靠近鐵心，減少測量誤差；正確接入測試儀表并選合適的量程。

（4）在定子鐵心下部通風(fēng)槽處180°方向臨時各裝一只測溫電阻，在定子機座上、下兩端部180°方向臨時各裝兩只測溫電阻，并在鐵心上均勻分布30只測溫電阻且進(jìn)行準(zhǔn)確命名。

（5）試驗現(xiàn)場有充足照明、應(yīng)急照明，并配備足夠數(shù)量的滅火器材。

3.3 鐵損試驗步驟

（1）定子鐵心疊壓合格并檢查鐵心內(nèi)部有無其他鐵磁材料和雜物。

（2）按試驗接線圖接線，接線應(yīng)正確牢固。

（3）在定子鐵心軛部，齒部均勻放置溫度計，讀取起始溫度并作記錄。

（5）試驗持續(xù)時間，磁通1 T情況下90 min，每隔10 min讀取各溫度計指示值一次，并作記錄。

（6）記錄各表計指示數(shù)值，以及試驗日期、環(huán)境溫度、電機型號等有關(guān)數(shù)據(jù)。

3.4 鐵損試驗結(jié)果分析

（1）試驗時鐵損及溫度值折算至10 000高斯。

（2）定子鐵心的最大溫升和溫差應(yīng)符合制造廠家要求，各部溫升不應(yīng)超過25℃，相同部位最大差值不超過15℃。

（3）單位鐵損應(yīng)符合制造廠家規(guī)定（≤1.43W/k g）。（4）檢查定子鐵心壓緊螺栓應(yīng)無松動現(xiàn)象。

3.5 安全措施及注意事項

（1）注意廠電單段供電過程中防止廠用電全停的情況出現(xiàn)，試驗前安排好緊急備用柴油機的起動試驗工作，并制訂應(yīng)急操作方案。

（2）激磁繞組必須絕緣良好，導(dǎo)線不觸及鐵心，為防止發(fā)生大電流接地引起電弧燒壞鐵心及危及人身安全，激磁繞組與鐵心之間應(yīng)用絕緣膠墊好，繞組轉(zhuǎn)角處應(yīng)加強絕緣。

（3）制定專門安全措施，注意防止觸電及燙傷，防止工具等落入發(fā)電機中。

（4）試驗除實時觀察溫度，還應(yīng)仔細(xì)眼觀耳聽，注意發(fā)現(xiàn)鐵心松動等異常現(xiàn)象。

（5）試驗人員應(yīng)做好防噪音措施。

4 鐵損試驗數(shù)據(jù)分析

4.1 90 min內(nèi)電量磁通試驗數(shù)據(jù)（表2）

表2

4.2 90 min溫度、噪音試驗數(shù)據(jù)（表3）

表3

4.3 90 min試驗數(shù)據(jù)分析

通過整理試驗數(shù)據(jù)，90 min時間內(nèi)，鐵心各部溫度的最高溫升不超過25 K，相同部位最大溫差不超過15 K，單位鐵損沒有超過最高允許值1.43 W/kg，符合制造廠技術(shù)要求，具體數(shù)據(jù)見表4。

表4鐵損試驗數(shù)據(jù)表

5 結(jié)論

通過緊水灘電廠全過程鐵損試驗實踐，不僅驗證了電廠在發(fā)電機改造全過程的質(zhì)量控制、材質(zhì)等符合發(fā)電機廠家設(shè)計要求，還為電廠在發(fā)電機鐵損試驗工作取得了寶貴實際經(jīng)驗，尤其是在廠用電供電方式調(diào)整、安全技術(shù)措施制定、鐵損試驗理論與實際知識等方面。

[1]劉云.水輪發(fā)電機故障處理與檢修[M].北京：中國水利水電出版社，2002.

[2]GB/T20835-2007發(fā)電機定子鐵心磁化試驗導(dǎo)則[S].

TM312

B

1672-5387（2017）11-0001-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.11.001

2017-08-30

呂延春（1975-），男，高級工程師，從事水電廠電氣設(shè)備生產(chǎn)技術(shù)管理工作。