李揚(yáng)帆

（國(guó)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(jī)定子鐵心是由薄硅鋼片現(xiàn)場(chǎng)疊裝而成。在硅鋼片的制造或現(xiàn)場(chǎng)疊裝過(guò)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(yùn)行中因?yàn)槠g短路引起局部過(guò)熱甚至威脅到機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，在定子鐵心疊裝完成后，必須進(jìn)行磁化試驗(yàn)以檢查定子鐵心片間是否存在短路現(xiàn)象。同時(shí)磁化試驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的振蕩與發(fā)熱使定子鐵心下沉進(jìn)而進(jìn)一步壓緊鐵心。定子鐵心磁化試驗(yàn)是在定子沖片疊裝、壓緊后的鐵心上纏繞若干勵(lì)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(chǎng)，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(huì)快速升高。磁化試驗(yàn)通過(guò)測(cè)量鐵心總的有功損耗與溫度從而計(jì)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(yàn)接線原理圖見(jiàn)圖1。

圖1 定子鐵心磁化試驗(yàn)接線圖

在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際試驗(yàn)過(guò)程中，由于各種因素的存在，實(shí)際測(cè)量出的試驗(yàn)結(jié)果會(huì)與硅鋼片的牌號(hào)存在一定的偏差。

1 硅鋼片制造過(guò)程的影響

定子鐵心由無(wú)取向電工鋼沖壓或剪壓制成，由于機(jī)加工本身的局限性，會(huì)在硅鋼片斷面處帶來(lái)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(duì)硅鋼片導(dǎo)磁性能影響程度越大。實(shí)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(huì)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(lái)不同程度的加工應(yīng)力。加工中帶來(lái)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(yàn)結(jié)果計(jì)算中，定子鐵心的密度一般按照鋼板母材的密度進(jìn)行計(jì)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(duì)定子鐵心磁化試驗(yàn)也會(huì)帶來(lái)一定的影響。同時(shí)，磁化試驗(yàn)過(guò)程中由于產(chǎn)生的振蕩與發(fā)熱會(huì)使硅鋼片表面的絕緣漆膜厚度收縮，進(jìn)而影響定子鐵心的疊壓系數(shù)與實(shí)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(gè)槽布置一個(gè)拉緊螺桿，磁化試驗(yàn)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(jī)安裝技術(shù)規(guī)范》規(guī)定：對(duì)直徑較大的定子進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，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(chǎng)試驗(yàn)過(guò)程中，由于無(wú)法具體計(jì)量此部分的影響，故而影響磁化試驗(yàn)結(jié)果。

4 試驗(yàn)方法的影響

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中用勵(lì)磁電纜纏繞鐵心，由于定子鐵心疊裝完成后無(wú)法與定子機(jī)座進(jìn)行分離，所以一般情況下，定子機(jī)座也被纏繞進(jìn)勵(lì)磁電纜中。但是由于機(jī)座在漏磁路里會(huì)感應(yīng)發(fā)熱，是測(cè)量總損耗的一部分。所以定子機(jī)座的發(fā)熱也會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。

勵(lì)磁電纜纏繞是否均勻，也對(duì)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(yàn)儀器與試驗(yàn)人員對(duì)同一定子鐵心進(jìn)行磁化試驗(yàn)，第1次勵(lì)磁電纜不是均勻纏繞，測(cè)量的結(jié)果為1.555W/kg，第2次勵(lì)磁電纜采用均勻纏繞的方式，則第2次的試驗(yàn)結(jié)果為1.448W/kg。

5 調(diào)整片帶來(lái)的影響

定子鐵心疊片和分段壓緊過(guò)程中，對(duì)于定子鐵心波浪度有很高的要求，如果波浪度達(dá)不到要求會(huì)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(huì)在鐵心軛部存在一些間隙，增加磁阻，增大勵(lì)磁電流，導(dǎo)致測(cè)量損耗和單位鐵損增加。同時(shí)如果增加過(guò)多的調(diào)整墊片，將無(wú)法有效估算定子鐵心的實(shí)際重量，這樣同樣會(huì)影響磁化試驗(yàn)的結(jié)果。

6 疊壓系數(shù)的影響

定子鐵心疊裝時(shí)，需要進(jìn)行分段壓緊。定子鐵心疊裝完成后，疊壓系數(shù)測(cè)量一般通過(guò)拉緊螺桿的伸長(zhǎng)量進(jìn)行計(jì)算。通過(guò)此種方式測(cè)量時(shí)，疊壓系數(shù)的計(jì)算存在一定的誤差。所以進(jìn)行最終結(jié)果計(jì)算時(shí)，一般按照定子鐵心疊壓系數(shù)的理論值進(jìn)行計(jì)算。但理論值又同實(shí)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(huì)對(duì)磁化試驗(yàn)的計(jì)算結(jié)果有一定的影響。

7 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)局限性的影響

對(duì)于硅鋼片的檢測(cè)，在試驗(yàn)室中采用愛(ài)潑斯坦方圈法來(lái)檢測(cè)硅鋼片的比損耗。愛(ài)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(jī)定子鐵心采用的是無(wú)取向電工鋼，但是實(shí)際在橫縱方向卻會(huì)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(jìn)行定子鐵心磁化試驗(yàn)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(yàn)計(jì)算出的單位鐵損值會(huì)大于硅鋼片的比損耗基值。

8 結(jié)語(yǔ)

磁化試驗(yàn)作為一種檢測(cè)定子鐵心疊裝質(zhì)量的檢測(cè)方法，有很多影響試驗(yàn)結(jié)果的因素。GB/T20835-2016《發(fā)電機(jī)定子鐵心磁化試驗(yàn)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(yàn)經(jīng)過(guò)規(guī)定的時(shí)間后，50Hz/60Hz發(fā)電機(jī)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(yàn)經(jīng)過(guò)規(guī)定的時(shí)間后，50Hz/60Hz發(fā)電機(jī)鐵心最大溫差極限小于或等于15K。同時(shí)在附錄A中又對(duì)定子鐵心的比損耗限值進(jìn)行要求。其中水輪發(fā)電機(jī)中額定功率小于500MW的機(jī)組，P1≤1.3Ps（1.0）。額定功率大于500MW的機(jī)組，P1≤1.4Ps（1.0）。個(gè)人認(rèn)為，正因?yàn)槎ㄗ予F心磁化試驗(yàn)存在諸多不確定因素會(huì)導(dǎo)致試驗(yàn)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。