锦屏一级水电站水轮发电机定子磁化试验

摘要:大型水轮发电机在工地现场组装完成后,为检查定子铁芯绝缘情况及叠压质量保证发电后的安全运行,必须进行铁芯磁化试验。本文结合锦屏一级#6发电机定子磁化试验,介绍了大型水轮发电机定子磁化实验的实验目的、方法和实验措施。

关键词:铁芯 铁芯损耗 #6发电机定子磁化实验

1、概述

磁化试验是发电机定子铁心叠片完成后必须进行的一项重要试验,其目的是检查定子铁心制造和现场安装的整体质量、片间的绝缘是否良好,如果绝缘损坏会造成短路,在短路区域形成局部过热,威胁机组的安全运行。磁化试验以测定铁心单位质量的损耗,铁心轭部、齿部温升值参数来综合判断定子铁心的安装质量。

锦屏一级电站有6台单机容量为600MW的混流式水轮发电机组,定子铁心装配由机座、双鸽尾筋、托块、扇形片、拉紧螺杆、调整板等组成。定子铁心在工地叠装,铁心外径φ13130mm,内径φ12000mm,铁心高度3250mm。铁心沿轴向共分布67个通风槽,通风槽高度为6mm。定子铁心整圆由42片扇形冲片组成,圆周共504槽。

2、发电机参数及试验参数

发电机有关参数:

额定容量:647.5 MW/700 MVA

功率因数:0.925(滞后)

额定电压:20kV

额定电流:20207 A

额定转速:142.9r/min

定子铁心槽数:504 槽

定子铁心外径:D外=1313cm

定子铁心内径:D内=1200cm

定子铁心长度:L=325cm

定子铁心槽深:h=22.852cm

铁心通风沟层数:n =67

铁心通风沟高度:b=0.6cm

定子冲片损耗:1.05(W/kg)(1 特斯拉时)

铁心比重ρ:7.6t/m3

3、试验相关计算

(1)励磁线圈安匝数计算Aω。

Aω=π(D 外-ha)·H≈8842(安匝)

(2)计算励磁绕组匝数ω1。

ω1=U1/(e·)≈45(匝)

计算励磁绕组电流 I1(全电流)

I1=Aω/ω1≈196.5(A)

(3)需要的视在功率近似值为。

S视=U1I/1000=1965(KVA)

三相供电系统容量应为3400(KVA)

(4)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≈202.1V

4、试验接线原理简***(***1)

5、准备工作

5.1 电源准备

根据磁化试验电源容量,将厂房安装间施工用10KV电源的接入点改在厂房侧电缆分接箱处,进线主变容量为40000KVA,10kV CT为400/5保护定值为一段8A,时间0S,二段4A,时间0.5S。

5.2 清扫检查

试验前,对定子各部位进行彻底的清扫,全面检查机座和铁心,检查通风沟、上下端部位置、各环板间无残留金属物件和其它杂物,定子槽内不得有槽样棒遗留。将定子机座与基础支墩再次紧固,使定子机座可靠接地。同时,铁心测温RTD也必须短接接地。检查 10kV开关柜断路器操作回路,校验开关柜保护装置动作正确,保护装置整定值及延时时间应小于上级10kV馈线柜保护整定值,10kV电源电缆、励磁电缆做绝缘检查。

5.3 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,励磁线圈采用1个支路均匀缠绕分布,选用70mm2铜心交联电力电缆,励磁线圈紧贴在铁心齿表面(不入槽),缠绕励磁线圈45匝。测量线圈一匝,用2.5mm2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的位置。

5.4 测温点布置

将测温点按上、中、下三层均匀布置在定子铁心上,紧贴铁心,测点处用石棉泥保温,按约定顺序进行编号。测温点布置从1槽为起点依次编号,酒精温度计共选24槽均匀布置,每槽布置在上、中、下三部(共计72个测点)。另外,辅之以红外线测温仪巡检铁心四周各个部位温度。

6、试验程序

(1)检查完成后,在确认上级主回路开关断开的情况下,作分合闸操作试验,分合闸应正确可靠。

(2)试验指挥发令,试验人员就位,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,全面检查铁心各部位有否过热现象,如发现冒烟、局部过热、发红、冒火花(应关灯检查),应立即跳闸停止试验,查明原因;若无异常,即正式开始试验(对个别温度较高处加设测温点)。

(4)四组测量人员每隔15分钟同时记录一次铁心各部分温度及表计读数(读数时应尽量做到同时性),当铁心各部分的最高温升超过 25℃,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”。对温度超过铁心平均温度10℃以上的“过热点”进行修补。试验重复进行,直到没有温度超过铁心平均温度 10℃以上的“过热点”出现。整个磁化试验持续 90 分钟。

7、安全注意事项

(1)因本试验负荷大,且两相供电,故不得有与之相关的其它工作面作业。

(2)多余励磁和供电电缆用无磁绕法缠绕,以免形成过大压降。

(3)试验过程中,中心柱的回臂必须与定子脱开,不得有任何连接。禁止将金属梯子放在定子内进行测量工作。

(4)试验人员不能带铁磁物资进入定子内,并关闭手机或其它可能因强磁场损坏的设备。

(5)严禁使用水银温度计测量。

(6)检查所有RTD绝缘电阻并将引出线可靠接地、检查定子铁心拉紧螺杆绝缘电阻符合要求。发电机机座可靠接地。

(7)试验过程中若发现铁心任何一处温度超过规定值(硅钢片极限受热温度为:105℃),或其他区域发热厉害、冒烟或发红,应立即停止试验。

(8)现场配备一定数量干粉灭火器。

(9)试验区域用警示带围起来,悬挂警示牌,由专职安全员监守,非工作人员禁止入内。

8、试验结果

励磁线圈电压:9600-9800V;励磁电流:180-208.8A;测量线圈端电压:212-216V;噪音:99.6-111.7dB;最高温差:4.527K;最高温差:12.430K;单位铁损:1.52W/kg;试验时间:90min;环境温度:21℃;相对湿度:66%。

9、结语

实验表明,依据上述计算及实验方案,#6及铁损试验获得成功,各项指标满足要求。试验过程中无异常现象。#6机铁芯叠装质量良好,为下一步工序定子下线工作尽早进行提供了有力保证。

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