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(jī)鐵損試驗(yàn)

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

發(fā)電機(jī)；鐵損試驗(yàn)；試驗(yàn)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(diǎn)工程，裝機(jī)容量6×50 MW，于1981年正式開工建設(shè)，1987年4月首臺(tái)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)發(fā)電，1988年12月全部6臺(tái)發(fā)電機(jī)建成并投入運(yùn)行，設(shè)計(jì)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(jī)組改造征程，對(duì)水輪發(fā)電機(jī)、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)、發(fā)電機(jī)定子進(jìn)行更新，以提升發(fā)電機(jī)組的技術(shù)性能。

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

1 鐵損試驗(yàn)參數(shù)計(jì)算

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

1.1 鐵損試驗(yàn)依據(jù)

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

其中：B：磁感應(yīng)強(qiáng)度（一般做1.0 T或1.4 T）

U：提供的勵(lì)磁電壓（V）

f：頻率（Hz）

S：鐵心有效截面面積（cm2）

w：勵(lì)磁繞組的圈數(shù)

（2）有效鐵心截面面積S計(jì)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(lì)磁電流I計(jì)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(lì)磁繞組匝數(shù)

1.2 鐵損試驗(yàn)勵(lì)磁繞組匝數(shù)計(jì)算

根據(jù)發(fā)電機(jī)廠家提供的產(chǎn)品技術(shù)資料：

因此，根據(jù)磁通計(jì)算公式：

?。簑=8

?。簑=6

1.3 鐵損試驗(yàn)勵(lì)磁電流計(jì)算

根據(jù)發(fā)電機(jī)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(yàn)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(jī)鐵損試驗(yàn)時(shí)的電源需求。

2 鐵損試驗(yàn)電源的選擇

2.1 電廠廠用電運(yùn)行方式

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

2.2 鐵損試驗(yàn)電源確定

為了確保發(fā)電機(jī)鐵損試驗(yàn)電源的可靠性，同時(shí)又要保證電廠正常的廠用電。最終確定將3號(hào)廠用變壓器暫時(shí)退出廠用電系統(tǒng)，單獨(dú)作為發(fā)電機(jī)鐵損試驗(yàn)的電源。由于發(fā)電機(jī)鐵損試驗(yàn)電源為兩相電源，會(huì)導(dǎo)致3號(hào)廠用變壓器因負(fù)荷不平衡而發(fā)熱等異?，F(xiàn)象，電廠制定了《發(fā)電機(jī)鐵損試驗(yàn)臨時(shí)供電方案》，并采取以下監(jiān)測(cè)措施：

圖1廠用電接線圖

（1）運(yùn)行人員全過程監(jiān)視3號(hào)廠變的電氣參數(shù)。

（2）電氣人員全過程監(jiān)視3號(hào)廠變的運(yùn)行狀況，并進(jìn)行紅外測(cè)溫。

（3）派專人監(jiān)視鐵損試驗(yàn)電壓和電流值。

3 鐵損試驗(yàn)過程

3.1 鐵損試驗(yàn)接線圖（圖2）

圖2鐵損試驗(yàn)接線圖

3.2 鐵損試驗(yàn)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(shí)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(lì)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(lì)磁繞組劃傷或漏電，3個(gè)勵(lì)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(cè)量線圈，測(cè)量繞組與相鄰勵(lì)磁繞組相距60°，做好絕緣措施并盡量靠近鐵心，減少測(cè)量誤差；正確接入測(cè)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(shí)各裝一只測(cè)溫電阻，在定子機(jī)座上、下兩端部180°方向臨時(shí)各裝兩只測(cè)溫電阻，并在鐵心上均勻分布30只測(cè)溫電阻且進(jìn)行準(zhǔn)確命名。

（5）試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)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(yàn)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(yàn)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(jì)，讀取起始溫度并作記錄。

（5）試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間，磁通1 T情況下90 min，每隔10 min讀取各溫度計(jì)指示值一次，并作記錄。

（6）記錄各表計(jì)指示數(shù)值，以及試驗(yàn)日期、環(huán)境溫度、電機(jī)型號(hào)等有關(guān)數(shù)據(jù)。

3.4 鐵損試驗(yàn)結(jié)果分析

（1）試驗(yàn)時(shí)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(dòng)現(xiàn)象。

3.5 安全措施及注意事項(xiàng)

（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(yàn)前安排好緊急備用柴油機(jī)的起動(dòng)試驗(yàn)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(qiáng)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(jī)中。

（4）試驗(yàn)除實(shí)時(shí)觀察溫度，還應(yīng)仔細(xì)眼觀耳聽，注意發(fā)現(xiàn)鐵心松動(dòng)等異?，F(xiàn)象。

（5）試驗(yàn)人員應(yīng)做好防噪音措施。

4 鐵損試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

4.1 90 min內(nèi)電量磁通試驗(yàn)數(shù)據(jù)（表2）

表2

4.2 90 min溫度、噪音試驗(yàn)數(shù)據(jù)（表3）

表3

4.3 90 min試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

通過整理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，90 min時(shí)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(yàn)數(shù)據(jù)表

5 結(jié)論

通過緊水灘電廠全過程鐵損試驗(yàn)實(shí)踐，不僅驗(yàn)證了電廠在發(fā)電機(jī)改造全過程的質(zhì)量控制、材質(zhì)等符合發(fā)電機(jī)廠家設(shè)計(jì)要求，還為電廠在發(fā)電機(jī)鐵損試驗(yàn)工作取得了寶貴實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，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(yàn)理論與實(shí)際知識(shí)等方面。

[1]劉云.水輪發(fā)電機(jī)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(jī)定子鐵心磁化試驗(yàn)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(jí)工程師，從事水電廠電氣設(shè)備生產(chǎn)技術(shù)管理工作。