发电机铁损试验及定子铁芯局部过热处理

摘 要：发电机铁损试验是通过发电机定子铁心损耗及温升试验，检查定子铁心的铁损值和铁齿各部分的温升状况，判断铁心片间的绝缘状况的重要方法，本文通过北海电厂2007年＃2机组B修实例，介绍如何根据发电机铁损试验，分析并解决发电机定子铁芯局部过热问题。

关键词：铁芯片间绝缘； 铁芯损耗； 温升； 红外成像

中图分类号：TB857+.3 文献标识码：A 文章编号：

0 引言

发电机作为发电企业的核心设备，定子槽楔修理是其大修重点项目之一。为防止出现波纹板紧力不足而引发的槽楔松动、线棒振动磨损的严重情况。必须使用专用工具测量波纹板峰谷差，判断波纹板紧力是否达标。经测量，北海电厂＃2发电机波纹板峰谷差普遍超过了厂方规定的0.40～0.50mm的标准。为检验打紧过程中是否有损伤铁芯绝缘的情况，在槽楔修理结束后对＃2发电机进行铁损试验。以下主要对试验情况、发现问题、原因分析、处理过程及结果进行简要介绍

1 铁损试验简介

1.1 试验原理图：

图中：

K：空气开关 T：调压器 B：补偿变压器

C：补偿电容器组 CT：电流互感器 V：电压表

G：被试发电机铁心 Wl：励磁绕组 W2：测量绕组

1.2 试验项目及标准

根据DL/T596-1996《电气设备预防性试验规程》，励磁磁通密度为1T(特斯拉)下持续试验时间为90min。齿的最高温升不超过25K，齿的最大温差不大于15K，单位铁损不得超过该型号硅钢片的允许值（一般在1T时为2.5W/kg）。 试验时的各部分温升和铁损值与出厂值比较，不应有明显增大。

发电机相关数据及试验前的计算

型号：QFSN-300-2 额定容量：353MVA

额定电压：20kV 额定电流：10190A

额定励磁电压：364V 额定励磁电流：2500A

功率因数：0.85 额定频率：50Hz

生产日期：2004年1月生产编号：3-60384

生产厂家：哈尔滨电机厂

定子铁心总长度：L1=5.20m 齿高：hc=0.1635m

定子铁心外径：D1=2.537m 定子铁心内径：D2=1.25m

通风沟数：n=63个 通风沟宽：b=0.008m

定子铁心重量：G=104649kg 铁心密度：ρ=7.65×103kg/m3

定子铁心轭部截面积

S=L×H=k(L1-nb)×[(D1-D2)/2-hc]=2118835.2mm2 （k取0.94）

励磁线圈匝数

试验时取磁通密度B=1.0T，电源频率f=50Hz，励磁线圈匝数W1=1匝时，确定励磁电压U1＝470.4V。

取测量线圈匝数W2 =1匝，则当铁心轭部磁通密度达到B=1.0T时，二次测量电压为：

U2=U1×W2/W1 =470.4V

2铁损试验过程及铁芯局部处理

2.1 首次铁损试验

按照计算结果，二次电压升到468.7V，励磁电流达到619.2A，当试验进行了7min时，用红外线成像仪发现定子铁心励侧至汽侧方向47与48槽之间第12段铁心温度上升很快，超过了60℃，试验进行到15min时该点已达到89℃，铁心平均温度40℃，温差达到49℃，不符合标准要求。考虑到过热点温度上升过快，为避免温升继续增加损伤铁心及线棒绝缘，试验人员中止了试验，发热点具置如下图

图A1 试验进行至7分钟时过热点1的红外热像图

图A1中AR01点的温度明显高于其它部位，同时可以看到有大约7～8个点的温度也比平均温度要高8℃左右，由于试验时间较短，无法判断这几个点温升是否合格。

2.2 定子铁芯局部过热处理

处理铁芯要先将发热位置两侧的槽楔退出，查找短路点。需要把相邻两槽的风区隔板，挡风胶圈，工艺槽楔全部拆除，再用专用打板将槽楔一次退出。在退打槽楔的时候要必须由熟悉的人员操作，稍有不慎就可能损伤铁芯。

图A2 将发热点槽楔退出后发现的短路点

在图A2中可以看出，贴白胶布的这段铁芯下方鸽尾槽的肩部（红色框内部位）绝缘漆膜已经破坏，并有过热产生的轻微变色。

处理时先用窄而薄的钢片将短路齿片撬开，在被撬开的缝隙中插入用环氧树脂粘合剂浸渍过的薄云母片，大约每隔3～5片都要进行处理。然后将铁芯清理干净，刷环氧漆固化。

图3 厂方人员将云母片放入撬开的缝隙中

2.3 第二次试验

厂家对过热点1处理后，进行第二次铁心损耗试验，检查处理效果并查找是否存在其它的过热点。

（1）铁心损耗结果

试验时实际磁密为：

B=U2/(4.44fWS)=465.3/(4.44×50×1×2.118835)=1.0T

持续90min试验后，单位重量铁损值为107.23kW

P测/G=107230W/104649kg=1.025W/kg，

上述结果小于2.5W/kg，符合标准要求。

（2）温升结果

试验中用PM595型红外热像仪测温。

铁心表面铁齿起始温度：37.2℃，环境温度：31.2℃。

B=1.0T，t=90min后铁心平均温度：40.0℃，最高温度：73.0℃。

齿的最高温升为35.8K（标准为不超过25K），最大温差为33.0K（标准为不超过15K）。

结果不符合标准要求。

本次试验检查发现过热点1已消失，处理效果较理想。但另外发现7个过热点与铁心平均温度温差大于10K，其位置及温度如下：

上述温升虽然没有超过规程标准，但相比其它部位温度确实有明显差异，分析可能在修理槽楔过程中铁芯受到了一些损伤。为保证机组运行的可靠性，我们同厂家技术人员一起，对上述热点部位的铁芯绝缘进行了细致的处理，处理方法同热点1的方法相同，但这次要处理的点比较多，工作量也成倍增加。

2.3 第三、四次试验

第三次试验先进行了30分钟，目的主要检查热点的处理情况及还有没有其它温升明显的点

试验30min时的过热点温度如下：

因过热点4温升较明显（见图A4），我们决定对该点进行更细致的处理后再恢复槽楔及档风板，增加第四次试验通过的可能性。

图A4 试验30分钟时从汽侧向励侧成像

从图A4中可以看出AR01也就是上表中第3点温升还是比较明显

在对该过热点进行了更细致的处理并恢复铁心槽楔及档风板后，进行了第四次铁心损耗试验。

（1）铁心损耗结果

试验时实际磁密为：

B=U2/(4.44fWS)=464.2/(4.44×50×1×2.118835)=1.0T

持续90min试验后，单位重量铁损值为106.71kW

P测/G=106710W/104649kg=1.020W/kg。

（2）温升结果

试验中用PM595型红外热像仪测温。

铁心表面铁齿起始温度：41.6℃，环境温度：33℃。

B=1.0T，t=90min后铁心平均温度：45.1℃，最高温度：48.8℃。

齿的最高温升为7.2K（标准为不超过25K），最大温差为3.7K（标准为不超过15K）。

结果符合标准要求。

3 结束语

定子铁芯是发电机的重要部件之一，其表面和片间绝缘比较薄弱。在检修过程中尤其是进入定子膛内检修一定要小心仔细，防止工具及一些硬物与铁芯直接接触。在达到试验周期和必要时一定要进行铁损试验，这是检查铁芯局部缺陷的直接有效的方法，从而保证发电机定子铁芯在运行中的温升在合格范围内。