（浙江仙居抽水蓄能有限公司 浙江仙居 317300）
摘要：浙江仙居抽水蓄能电站水轮发电机组单机容量375MW，为国内可逆式机组中最大。本文主要介绍了仙居发电电动机定子铁芯磁化试验过程和遇到的问题，并为日后大容量抽水蓄能机组的相关试验提供借鉴。
关键词：抽水蓄能;发电电动机电子;磁化试验
1 工程简介
浙江仙居抽水蓄能电站地下主厂房，设计安装4台375MW混流可逆式水轮发电机组，型号为SFD375/413-16/7350，总装机容量为1500MW。发电电动机为主轴、半伞式、空冷、可逆式同步电机，由东方电机有限公司负责设计、制造。
定子机座采用斜立筋结构，上、下环的钢板焊接结构，定子机座分2瓣制造和运输，在工地组焊后进行叠片、完成铁损试验后再进行下线工作。
定子铁芯采用高导磁、低耗、优质硅钢片叠压而成，定子铁芯高3050mm，全圆由30张冲片叠成，其设计内径为Φ6000mm，外径为Φ7350mm；为减少附加损耗，铁芯两端叠成阶梯形，并采用非磁性压指以及非磁性端箍；采用双鸽尾筋结构，其铁芯采用穿心螺杆进行压紧，穿心螺杆材料为高强度冷拉圆钢42CrMo，上端采用蝶簧结构；定子上、下两段铁芯冲片采用粘胶片叠压，采用分段预压，叠装完成后刷硅钢片粘接胶。
2 试验目的及检验标准
2.1试验目的
通过定子铁损试验测量定子铁芯的单位损耗，测量铁轭和齿部温度，检查各部温升是否超过标准值,判别发电机定子铁芯质量[2]。综合判断定子铁芯片间绝缘是否良好，有无短路。
2.2检验标准
磁感应强度按1T折算，持续时间为90min[1],满足以下要求。
（1）铁芯最大温升：≤25 K；
（2）铁芯最大温差：≤10 K；
（3）铁芯与机座最大温差：≤15；
（4）铁芯单位损耗：≤1.365W/kg。
3试验过程及方法
3.1试验接线原理简图
注：V1、V2－电压表 f-频率表 CT-电流互感器 W-低功率瓦特表
A－电流表 K-断路器 W1-励磁线圈 W2－测量线圈 PT－电压互感器
3.2试验参数计算
（1）励磁线圈安匝数计算Aω
Aω=π(D外-ha)• H
D外—铁心外径(cm)
ha—轭部宽度(cm)
H—单位长度安匝数，取1.9。
ha=(D外-D内)/2- h
D内—铁心内径(cm)
h—定子铁心槽深 (cm)
ha=(D外-D内)/2- h
=（735-600）/2—22.87
=44.63
Aω=π(D-ha)• H
=3.1416×(735-44.63)×1.9
≈4120.8461448(安匝)
（2）计算励磁绕组匝数ω1
轭部的有效截面积
S=K•(L- n•b)•ha
=0.96×（305-79×0.5）×44.63≈11375.2944(cm2)
K—定子铁心叠压系数。
ω1—励磁绕组匝数
б—考虑漏磁及线路压降后的系数取1.1
U1—励磁电源电压，选10000 (V)
试验时磁通密度B＝1T，频率f＝50 (Hz)
励磁绕组匝数
ω1 =U1/( e•б)= 10000/(4.44fBS•б)
=10000/(4.44×50×11375.2944×10-4×1.1)
≈36（匝）
（3） 计算励磁绕组电流I1（全电流）
I1＝Aω/ω1
＝4120.8461448/36
≈114.4679484667(A)
（4）需要的视在功率近似值为
S视＝U1I/1000
=10000×114.4679484667/1000
=1144.679484667(KVA)
三相供电系统容量应为
√3×1144.679484667
≈1982.585(KVA)
（5）磁通密度测量
当定子铁心轭部磁通密度为B＝1T时，单匝测量线圈之感应电势为:
E2＝4.44BSfω2
＝4.44×1.13752944×50
≈252.53 V
采用单匝测量线圈，500V电压表测量。实际磁通密度：
B=U2/（4.44Sfω2）（T）
U2—测量线圈端电压（V）
ω2—测量线圈匝数（匝）
S—铁心轭部的有效截面积（m2）
3.3试验设备选择
（1）试验电源容量选择
根据东电提供的发电机定子结构尺寸，选用10kV作为试验电压，选择一台 630kVA变压器，进线采用YJV22-3*50mm2铝芯电缆，经核查其允许电流载流量为180A，满足试验要求。试验过程，在安装间布置一面10KV高压开关柜，作为试验电源开关，试验电压的调整通过调节有载调压开关调节。
（2）励磁线圈匝数和截面面积
根据计算励磁线圈为36匝，励磁线圈均匀缠绕在定子铁芯上，依据激励磁线圈电缆截面积每平方毫米铜线电流密度不大于3安培的原则来计算，即载流量系数β取3.0 A/mm2，计算励磁线圈电流为114.4679484667A，故：
计算励磁电缆截面积
SL= I1/β
=114.4679484667÷3.0
≈38.16mm2
所以，励磁电缆拟选用YJV 1×70mm2的10kV绝缘软铜芯电力电缆，其载流量为294A。
（3）绕组测量线圈
测量线圈拟选用一根测量两芯电缆，耐电压1kV，截面积为2.5mm2，采用同样的绕制方法在定子铁芯两激励磁绕组区域位置缠绕一圈，接测量仪表。线圈紧放槽底，包绕定子有效铁芯，不应包括整个机座，并使励磁绕组和测量绕组互相垂直。
3.4线圈缠绕、接线及测温点布置
（1）线圈缠绕
由于发电机定子直径较大，为降低由于磁密不均所引起的误差，励磁线圈分期4组均匀缠绕分布，每组9匝，共36匝。选用电缆型号为YJV-1×70㎜²的铜芯交联电力电缆，励磁线圈紧贴在铁心齿表面（不入槽）。测量线圈一匝，用2.5mm2的铜线缠绕在铁心适当位置紧贴在槽底，铁心棱角处垫以5mm厚的胶皮或木方保护，测量线圈应绕在与励磁线圈成90度的位置。
（2）测温点布置
试验过程中用红外线测温仪巡检铁芯四周各个部位温度，并作记录，另外，辅之以红外线成像仪检测定子局部温升及发热情况。必要时采用酒精温度计作为备用温度测量工具。
3.5磁化试验步骤
（1）记录各测温点原始温度。注意：首次通电后要根据读数校核磁化时磁通密度在1T左右，如偏差过大要调整励磁线圈匝数。
（3）合上断路器 3～6min后断开，确认无冒烟、局部过热、发红、冒火花（应关灯检查）等异常，即开始试验。
（4）四组测量人员每隔10分钟同时记录一次铁心各部分温度及表计读数，当铁心各部分的最高温升超过25℃，温差超过10℃或铁心和机座间最高温差超过15℃(为折算到1T时的数值)时，终止试验。在试验中，定期检查铁心温度以发现铁心的“过热点”。整个磁化试验持续90分钟，试验表格见表1、表2。
6.6试验结论及总结
从试验结果来看，铁芯最大温升、最大温差、铁芯与机座最大温差均在要求范围内；铁芯单位损耗最大值为1.3491，小于规定的上限值1.365W/kg，试验达到了预期要求。
根据试验过程遇到的一些问题，试验过程应注意以下事项。
（1）测量线圈应布置于磁通均匀的区域，电缆应放置在木头上，避免直接搁在定子上。
（3）试验过程中发现有局部过热点，经检查后发现为定子铁芯磁轭片在组装工具被拆除时不慎刮伤造成局部粘连短路，后经薄刀片拨开后热点消除。
（2）试验过程若发现局部过热点，且温差不显著，可适当提高磁通密度到1.2～1.4高斯，即适当提高电压或减少匝数，以缩短试验时间，又可找到缺陷部位。
参考文献
［1］ GB/T8564—2003 水轮发电机组安装技术规范［S］
［2］ GB/T20835—2007 发电机定子铁心磁化试验导则［S］
作者简介：
张飞(1988-)，男，助理工程师，主要水利发电技术方面。
论文作者:张飞
论文发表刊物:《电力设备》2017年第3期
论文发表时间:2017/4/26
标签：定子论文; 线圈论文; 铁心论文; 测量论文; 铁芯论文; 励磁论文; 绕组论文; 《电力设备》2017年第3期论文;