李玉巖，張慶朋，姚 遠(yuǎn)

（嫩江尼爾基水利水電有限責(zé)任公司，黑龍江 齊齊哈爾 161005）

1 概 述

尼爾基水利樞紐水電站位于嫩江干流黑龍江和內(nèi)蒙古交界的河段上，總裝機(jī)容量為4×62.2 WM，發(fā)電機(jī)定子重135.26 t，機(jī)座外徑12.40 m。由于外徑大，在制造廠(chǎng)做成六瓣，運(yùn)到工地后組裝成型。定子鐵芯采用DW 275-50冷扎無(wú)取向高導(dǎo)磁硅鋼片，厚度為0.5 mm。硅鋼片兩面涂F級(jí)絕緣漆，全圓由45張扇形片組成。定子疊片組裝在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，為檢查硅鋼片質(zhì)量和疊裝工藝和壓緊情況，需要進(jìn)行鐵損試驗(yàn)。

2 鐵損試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)?zāi)康?/h3>

定子鐵損試驗(yàn)的目的，就是檢查硅鋼片在設(shè)計(jì)制造、現(xiàn)場(chǎng)堆積、壓緊等整體質(zhì)量，檢查鐵片間是否有短路現(xiàn)象，絕緣是否良好。發(fā)電機(jī)定子鐵芯是由薄硅鋼片現(xiàn)場(chǎng)疊裝而成，在鐵芯硅鋼片的制造或現(xiàn)場(chǎng)疊裝過(guò)程中，可能存在片間絕緣損壞，造成短路現(xiàn)象從而引起鐵芯過(guò)熱，導(dǎo)致線(xiàn)圈溫度過(guò)高而使其絕緣損壞擊穿，威脅機(jī)組安全運(yùn)行，在定子鐵芯現(xiàn)場(chǎng)組裝完成后必需進(jìn)行定子鐵芯鐵損試驗(yàn)。

2.2 試驗(yàn)基本原理及方法

在發(fā)電機(jī)定子鐵片堆積、壓緊后的鐵芯上纏繞勵(lì)磁繞組，繞組中通入一定的工頻電流，使之在鐵芯內(nèi)部產(chǎn)生接近飽和狀態(tài)的交變磁通，通常取激磁磁感應(yīng)強(qiáng)度為1～1.2 t，鐵芯在交變磁通中產(chǎn)生渦流和磁滯損耗，使鐵芯發(fā)熱，溫度很快升高。同時(shí)，使那些鐵芯中片間絕緣受損或劣化部分產(chǎn)生較大的局部渦流，溫度急劇上升，從而找出過(guò)熱點(diǎn)。

試驗(yàn)中用紅外線(xiàn)測(cè)溫儀或酒精溫度計(jì)測(cè)量定子鐵芯、上下齒壓板的溫度，計(jì)算出溫升和溫差；用紅外線(xiàn)測(cè)溫儀掃描查找定子鐵芯局部過(guò)熱點(diǎn)及輔助測(cè)溫；在鐵芯上纏繞測(cè)量繞組，測(cè)量其感應(yīng)電壓，計(jì)算出鐵芯中不同時(shí)刻的磁感應(yīng)強(qiáng)度，并根據(jù)測(cè)得的勵(lì)磁電流、電壓計(jì)算出鐵芯的有功損耗。把測(cè)量、計(jì)算結(jié)果與設(shè)計(jì)要求相比較，來(lái)判斷定子鐵芯的制造、安裝整體質(zhì)量。

3 發(fā)電機(jī)定子參數(shù)及有關(guān)計(jì)算

3.1 發(fā)電機(jī)定子參數(shù)

發(fā)電機(jī)型號(hào)SF62.5-56/10850，額定功率62.5 MW/71.43 MW，額定電壓13.8 kV，額定電流2.98 kA，功率因數(shù)0.875(滯后)，定子鐵芯外徑D1=1085 cm，定子鐵芯內(nèi)徑D2=1026 cm，鐵芯高度H1=103 cm，通風(fēng)構(gòu)高度b=6 mm，定子槽深H2=120.44mm，填充系數(shù)k=0.93～0.95。

3.2 有關(guān)參數(shù)計(jì)算

1）定子鐵芯軛部有效長(zhǎng)度：L=k（H1-nb）=0.95（103-28×0.6）=81.89 cm。

2）定子鐵芯軛部寬度：H=（D1-D2）/2-hc=（1085-1026）/2-12.044=17.456 cm。

3）定子鐵芯軛部面積：S=L·H=81.89×17.456=1429.47 cm2。

4）勵(lì)磁繞組匝數(shù)：N1=（U1/4.44FSB）×10000=（380/4.44×50×1449.47×1）×10000=11匝（取 10匝）。

5）勵(lì)磁電流：I=π×(D1-H)H0/N1=3.14×（1085-17.456）×2.3/10=771 A。

6）電源容量：S=U1I=380×771=292.98 kVA。

7）測(cè)量繞組匝數(shù)：N2≤U2N1/U1=80×10/380=2 匝。

4 鐵損試驗(yàn)

尼爾基水利樞紐施工用電高壓為10.5 kV，選用1臺(tái)300 kVA，10.5 kV/400 V的三相電力變壓器，供鐵損試驗(yàn)用。為使磁通密度盡量均勻，采用10組勵(lì)磁線(xiàn)圈。按最遠(yuǎn)端的導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度繞制，以保證每組線(xiàn)圈中流過(guò)基本相同的電流，勵(lì)磁線(xiàn)圈用50 mm2的單股多芯軟電纜繞在包括定子外殼在內(nèi)的鐵芯上，測(cè)量線(xiàn)圈選在任意兩組勵(lì)磁線(xiàn)圈的中間部位。勵(lì)磁線(xiàn)圈和測(cè)量線(xiàn)圈的纏繞要拉緊并靠近鐵芯，線(xiàn)圈經(jīng)過(guò)棱角處需要加強(qiáng)絕緣。

1）試驗(yàn)所需主要設(shè)備：1臺(tái)三相電力變壓器（S7-6/0，4-300 kVA），1臺(tái) 1000 A 空氣開(kāi)關(guān)（10 kV，800 A），0～300 V和0～100 V交流電壓表各1塊，1塊0～10 A交流電流表，1塊0.5級(jí)低功率瓦特表，頻率計(jì)1臺(tái)，標(biāo)準(zhǔn)電流互感器（2000/5）1臺(tái)，500 mm2單股多芯軟電纜400 m，紅外線(xiàn)測(cè)溫儀1臺(tái)。

2）試驗(yàn)接線(xiàn)如圖1所示。

圖1 試驗(yàn)接線(xiàn)示意圖

3）試驗(yàn)步驟。

根據(jù)技術(shù)要求，鐵芯壓緊，機(jī)械調(diào)整各項(xiàng)工序完成后，才能進(jìn)行鐵損試驗(yàn)。試驗(yàn)之前首先檢查試驗(yàn)接線(xiàn)及儀表，并準(zhǔn)備好試驗(yàn)記錄表格，記錄鐵芯軛部齒部各測(cè)量不為初始溫度及環(huán)境溫度，選擇溫度測(cè)量點(diǎn)，將定子鐵芯按24各點(diǎn)等分，在鐵芯齒部按圓周30°分上中下放置溫度計(jì)，在軛部放置6只酒精溫度計(jì)，并對(duì)酒精溫度計(jì)編號(hào)。

合上電源開(kāi)關(guān)，待表計(jì)指示穩(wěn)定后，立即讀取各表計(jì)指示值，然后迅速切斷電源，計(jì)算實(shí)際磁通密度，若與選定值相符，繼續(xù)試驗(yàn)，若相差較大，應(yīng)調(diào)整勵(lì)磁繞組和測(cè)量繞組的匝數(shù)。

次合上電源，15 min后記錄各部溫度值，并用紅外線(xiàn)測(cè)溫儀檢查定子各部溫度，確定出最熱點(diǎn)和最冷點(diǎn)，并加放溫度計(jì)，同時(shí)檢查鐵芯有無(wú)松動(dòng)現(xiàn)象。并隨時(shí)檢查鐵芯各部分的發(fā)熱情況，如有新的過(guò)熱點(diǎn)，應(yīng)增放溫度計(jì)，若發(fā)現(xiàn)鐵芯任何一處的溫度超過(guò)規(guī)定值或個(gè)別地方發(fā)紅冒煙，應(yīng)立即停止試驗(yàn)并做好標(biāo)記。

每隔15 min讀取一次各表計(jì)和溫度計(jì)的指示值并記錄，90 min時(shí)切斷電源，結(jié)束試驗(yàn)。

5 檢測(cè)報(bào)告

檢測(cè)環(huán)境條件為溫度15℃，濕度56%。溫度測(cè)量檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1，電量測(cè)量計(jì)算結(jié)果列于表2，齒表溫度測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表3。

6 試驗(yàn)結(jié)果分析

根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及廠(chǎng)家技術(shù)要求，磁通密度換算到1 T時(shí)，不得大于規(guī)定值的1.3倍，最高溫升不得超過(guò)25℃，最大溫差不得超過(guò)15℃。在90 min試驗(yàn)中，鐵芯齒部最大溫差7.34℃，單位鐵損1.42 W/kg，試驗(yàn)時(shí)鐵芯無(wú)異常發(fā)熱點(diǎn)，機(jī)組無(wú)異常聲響，符合國(guó)家及廠(chǎng)家技術(shù)要求，試驗(yàn)通過(guò)。

表1 溫度檢測(cè)結(jié)果 ℃

表2 電量測(cè)量計(jì)算結(jié)果

表3 齒表溫度測(cè)量量結(jié)果 ℃

尼爾基水利樞紐4號(hào)機(jī)，3號(hào)機(jī)，2號(hào)機(jī)1號(hào)機(jī)分別于2004年11月到05年11月完成，4臺(tái)機(jī)組鐵損試驗(yàn)都順利通過(guò)。