发电机铁芯磁化试验方法分析及应用

2020-08-19毛本立

电力与能源系统学报·中旬刊 2020年2期

关键词：温度

毛本立

摘要：本文对发电机铁芯磁化试验在实际应用过程中，励磁线圈电源的选择进行阐述，在对励磁电源送电过程会出现的跳闸问题进行分析，在试验过程中要注意的问题及对试验结果进行了描述。

关键词：发电机铁芯、磁化试验、励磁线圈、温度

在叠装完成的发电机定子铁芯上缠绕励磁绕组，绕组中通入交流电流，使之在铁芯内部产生接近饱和状态的交变磁通使铁芯磁化，从而在铁芯中产生涡流和磁滞损耗，使铁芯发热。如果薄硅钢片间绝缘受损或劣化将产生较大的涡流，温度较快升高。用红外线测温仪查找局部过热点及辅助测温;在铁芯上缠绕测量绕组，测量其感应电压，计算出铁芯总的有功损耗。最后根据测试结果与设计要求比较，判断定子铁芯的制造、安装质量。

某電厂发生定子接地故障，在拆除定子线棒后，为了及时发现和消除铁芯缺陷，进行了发电机铁芯磁化试验。该发电机为隐极同步发电机，额定功率：400MW;额定电压：19kV;额定频率：50H_Z.根据发电机定子铁心磁化试验导则（GBT 20835-2016）需要，发电机厂家提供下列参数：

根据试验导则要求，试验前要计算出励磁线圈匝数及电源容量。试验导则中励磁线圈匝数，由公式可以看出电源电压U₁来确定励磁线圈的匝数W₁。因为实际中电源频率f，发电机定子铁芯面积S是固定不变的;定子铁芯磁通密度B要求是在1.4T，假设是固定不变的。以该厂发电机参数为例，根据导则公式计算出Q值为2.1634m²，若采用400V低压电缆作为励磁线圈，根据公式计算W₁不到一匝;现场也不具备两台厂用变压器低压侧串联提供800V励磁线圈的条件，因此在试验中我们采用厂用6kV作为励磁线圈电源，根据公式计算出匝数W₁=9.37匝，励磁线圈电流I₁W₁=π（D₁-h_s）按照9匝线圈计算I₁=28.42A。励磁线圈主要作用是来提供磁场，必须使用无屏蔽层电缆。在磁化试验中为了使磁场均匀分布，不发生畸变，在缠绕励磁线圈时采用对称布置。在磁化试验中，励磁电流主要是对发电机铁芯产生交变磁场，所以在测量损耗时要使用低功率因素表。

根据发电机铁芯磁化试验如下图接线：

铁心试验接线检查正确无误后，在对励磁线圈W₁送电过程中，励磁线圈接的6kV断路器保护出现过流跳闸情况。对励磁线圈检查，绝缘正常，经分析断路器保护跳闸情况应该是由于合闸瞬间的电压不在最大值，使铁芯中的磁通量不为零，所产生的励磁涌流造成的过流跳闸。根据计算值I₁=28.42A，可以视为额定电流为28.42A的变压器在送电冲击情况下进行整定。在选择6KV断路器柜的时，最好能采用带变压器保护的断路器柜，利用变压器保护的励磁涌流限制功能，避免在对励磁线圈送电时出现多次因励磁涌流跳闸的情况。本次试验励磁线圈接的是带电动机保护的断路器，在励磁涌流造成跳闸后，检查保护装置动作正常，核对保护定值正确后再次试送后任然跳闸。检查励磁线圈、断路器及保护装置后第三次试送电成功。

提前准备好红外线测温仪，并记录试验时的环境温度。试验前定子铁芯初始温度和环境温度的温差应不超过5K，避免试验时铁芯温度升高无法判断原因，是由于外界气温影响还是铁芯质量问题造成。通入励磁电流后用红外线测温仪在定子腔内寻测，若发现有过热处再用温度计测量。若发现温度有异常升高，应立即停止试验以防铁心烧坏，并随即进入检查。通入励磁电流后用红外线测温仪在定子腔内寻测，若发现有过热处再用温度计测量。若发现温度有异常升高，应立即停止试验以防铁心烧坏，并随即进入检查。

根据铁芯磁化试验导则，为了使铁芯可靠接地，我们用一根软铜线将铁芯与厂房接地扁铁连接。在试验过程中，用红外线测温仪查看局部是否存在过热点时，发现软铜接地线有明显过热显现，立即断开励磁线圈电源，拆除接地软铜线。磁化试验导则的要求对于发电机制造厂来说，在发电机铁芯进行出厂试验时，铁芯要可靠接地。实际在电厂中进行铁芯磁化试验时，发电机铁芯、壳罩、底座已紧密连接并可靠接地。若再将铁芯接地，则会出现铁芯两点接地的情形，软铜接地线和底座形成回路，在强磁场的情况下产生电流，如果回路电阻稍大，就会出现发热情况。在对安装好的发电机进行铁芯磁化试验时，要检查发电机铁芯无多余的接地点，避免在强磁场的情况下，造成多点接地形成环流发热。

测量绕组感应电压值为696.7V，根据公式计算出实际磁感应强度B=1.393T，满足隐极同步发电机磁通密度应在1.4T左右的要求，且试验时间为45分钟，不需要进行试验时间修正。