萬家寨水電站5號機組a級檢修定子鐵損試驗分析

萬家寨水電站5號機組a級檢修定子鐵損試驗分析

0試驗電源的選擇定遠鐵心灰質(zhì)試驗是評價機車定遠鐵心材料質(zhì)量的重要方法，也是測定鐵心絕緣性能的重要過程。其基本方法是在定子鐵心上纏繞若干組激磁繞組,通入50Hz交流電壓,電流在發(fā)電機定子鐵心中產(chǎn)生磁場、磁滯與渦流損耗,導(dǎo)致鐵心發(fā)熱。通過測量繞組得到的感生電壓與激磁電流的有功功率損耗及溫度,計算出單位質(zhì)量定子鐵心損耗(W/kg)與溫升,比較判斷鐵心疊裝質(zhì)量。通過試驗前的理論計算,選擇合適的試驗電源。鑒于萬家寨水電站現(xiàn)場的試驗條件,漏磁的影響會導(dǎo)致勵磁繞組匝數(shù)與理論計算值有一定的偏差,相應(yīng)的試驗接線方法也要符合現(xiàn)場的實際情況。因此,本文重點介紹萬家寨水電站5號發(fā)電機定子鐵心發(fā)生溢出情況處理后定子鐵損試驗在現(xiàn)場實施情況。1發(fā)電機參數(shù)模型萬家寨水電站裝機容量1080MW,年設(shè)計發(fā)電量2.75TWh。6臺發(fā)電機均為哈爾濱電機廠密閉自循環(huán)空氣冷卻的半傘式凸極水輪發(fā)電機,設(shè)備型號為SF180-60/12800。發(fā)電機主要結(jié)構(gòu)參數(shù)見表1。發(fā)電機定子繞組采用雙層條形波繞組,定子槽數(shù)540,極數(shù)2P=60,每極每相槽數(shù)q=3,支路數(shù)a=3Y,繞組節(jié)距1-9-19,鐵心內(nèi)徑1230mm,鐵心長度1850mm。定子繞組為F級桐馬環(huán)氧粉云母多膠帶主絕緣,全模壓一次成形。定子線棒端頭采用連接板銀焊結(jié)構(gòu),端部絕緣結(jié)構(gòu)為絕緣盒封口后灌注膠填充。定子繞組分9個分支,共1080根線棒,9個過橋,36個斜并頭。2發(fā)電機的檢修萬家寨水電站4號機定子鐵心溢出導(dǎo)致定子接地,因此對于同類型的機組電站都進行了檢查,發(fā)現(xiàn)5號、6號機存在同樣的問題。在5號發(fā)電機A級檢修時,拆除所有線棒,進行鐵心、線棒的檢查。對鐵心溢出問題進行處理,重新拉緊,并在現(xiàn)場進行鐵損試驗,以檢驗鐵心疊裝情況。2.1理論計算方法定子鐵心相關(guān)數(shù)據(jù)見表2。2.1.1勵磁電源及勵磁線圈鐵心有效長度:Lef=K(L1-nb)=146.68cm;鐵心軛高:h=(D1-D2)/2-hc=19.504cm;鐵心有效面積:S=Lefh=0.286m2。勵磁電源電壓U1為400V,頻率50Hz。磁感應(yīng)強度B為1T時勵磁線圈匝數(shù)Wl=U1/(4.44fBS)=6.3匝。考慮到漏磁和長距離勵磁電纜電阻影響,為保持1T的磁通密度,勵磁繞組匝數(shù)W1相應(yīng)減少1~2匝,為5匝。2.1.2勵磁電流的確定定子鐵軛的平均直徑Dp=D1-h=1260.496cm;勵磁電流I=πDpHo/W1≈1583.183A,其中,Ho為定子鐵心單位長度所需安匝數(shù),取值2安匝/cm。考慮到鐵心飽和取1.2倍系數(shù),電流最大可達到1899A。2.1.3勵磁視載量q勵磁視在容量Q=U1I≈633.273kVA。2.1.4鐵心有效重量的估計和總能耗的估計2.1.5測量電壓測量繞組用W2=U2W1/U1,普通導(dǎo)線繞2匝(考慮使測量電壓在電壓表量程的合適位置)。測量電壓U2=U1W2/W1=160V。2.2現(xiàn)場試驗2.2.1勵磁測量圈的安裝(1)鐵心進行壓緊,具備鐵損試驗條件后,可纏繞勵磁線圈和測量線圈。為使試驗的磁通密度盡量均勻,勵磁線圈采用5個支路并聯(lián),每個支路電流380A,選用95mm2單芯軟電纜。5個勵磁線圈盡量呈72°對稱分布。測量線圈纏繞部位與勵磁線圈錯開36°角呈72°對稱分布。纏繞線圈時,電纜要拉緊并緊靠鐵心,勵磁線圈應(yīng)貼在鐵心齒表面,測量線圈則貼在槽底,棱角處墊橡皮及木板、紙板保護。測量線圈應(yīng)布置于磁通均勻或接近均勻的區(qū)域,所有繞線應(yīng)注意使磁通在同一方向。(2)采用0~100℃量程,誤差為±1℃的酒精溫度計,將36只溫度計每間隔45槽放3只,按上中下3層均勻布置,插入定子鐵心通風(fēng)溝內(nèi)。(3)試驗電源由廠用變壓器低壓柜400V母線引出,經(jīng)大容量斷路器接入試驗回路,將低壓開關(guān)柜布置在定子外適當位置。(4)用1000V兆歐表測量勵磁及測量線圈對地絕緣,均應(yīng)良好。(5)按試驗接線圖(見圖1)進行接線,表計量程正確,經(jīng)反復(fù)檢查無誤。(6)使用紅外測溫儀測量定子鐵心冷態(tài)值。(7)合上電源開關(guān),穩(wěn)定后同時讀數(shù),核算鐵心的磁通密度。(8)接通電源開始試驗,10min后,使用紅外測溫儀及成像儀掃描鐵心各部位溫度,在最熱點和最冷點加裝酒精溫度計。(9)每隔10min記錄1次各表計的讀數(shù),各部位的溫度以及電流、電壓、有功功率值,保持磁感應(yīng)強度為0.9~1T,總試驗時間為90min。2.2.2溫度、溫升測量發(fā)電機定子鐵損試驗電氣數(shù)據(jù)記錄及計算結(jié)果見表3,測溫結(jié)果見表4、表5。從表4數(shù)據(jù)可以看出:采用紅外成像儀測溫,當時間為90min、磁感應(yīng)強度為1T時,齒部的最高溫升Δt1Tmax=Δtmax(10000/B′)2,為10.4℃,小于DL/T596—1996規(guī)定的25.0℃;最高齒部溫差Δt1Tmax=(t2max-t2min)(10000/B′)2,為4.8℃,小于規(guī)程規(guī)定的15.0℃。紅外成像儀掃描的是齒部放置酒精溫度計周圍區(qū)域鐵心表面的最高溫度。由于沒有定點測量,所以溫度總體是上升趨勢,但過程中可能有升有降;鐵心槽靠下部溢出經(jīng)過處理的部分,溫度、溫升不明顯,說明經(jīng)過處理的矽鋼片片間絕緣未損壞。采用酒精溫度計測溫,最高齒部溫升為10.2℃;最高齒部溫差為7.9℃。軛部采用紅外測溫儀測溫結(jié)果:最高軛部溫升為9.2℃,小于規(guī)程規(guī)定的25.0℃;最高軛部溫差為4.5℃,小于規(guī)程規(guī)定的15.0℃。2.2.3試驗結(jié)果的分析2.2.3.應(yīng)力電壓—1試驗數(shù)據(jù)的計算功率計算公式:式中P1T—1T時的鐵心損耗功率;PFe—實測鐵心損耗功率;B′—實測磁通密度;U2—測量線圈感應(yīng)電壓,160V;f′—實測頻率,若B′換算到50Hz,則f為50Hz;W2—測量線圈匝數(shù),取值2;S—鐵心有效面積,0.286m2。單位鐵損計算公式:ΔPFe=(P1T/GFe),其中,PFe為實測鐵損,已知GFe為86055.6327kg,單位鐵損計算結(jié)果見表3。2.2.3.油鋼片的緣緣處理出現(xiàn)火炬熱升不高時鐵心槽出現(xiàn)鐵心槽鐵心槽出現(xiàn)內(nèi)通過試驗結(jié)果看出,通過對矽鋼片溢出情況進行處理,鐵心槽靠下部經(jīng)過處理的部分,溫度、溫升不明顯,說明經(jīng)過處理的矽鋼片片間絕緣未損壞。重新壓緊鐵心后,進行鐵損試驗,試驗數(shù)據(jù)符合規(guī)程要求。3現(xiàn)場規(guī)定試驗操作容易出現(xiàn)偏差,需注意使用的事項在5號發(fā)電機鐵心溢出處理并重新拉緊后,通過現(xiàn)場完成的定子鐵損試驗,分析試驗結(jié)果并提出建議如下:(1)從萬家寨水電站5號發(fā)電機定子現(xiàn)場鐵損試驗來看,鐵損試驗最好有專用的試驗變壓器,保證所提供試驗的勵磁電壓不會因為太長的電源引線產(chǎn)生壓降。試驗電壓為400V,現(xiàn)場試驗空氣斷路器處電壓為360V,甚至更低,這樣可能無法保證試驗的磁通密度。(2)對于鐵心直徑較大的水輪發(fā)電機,勵磁繞組與測量繞組要求盡量對稱均勻布置。由于采用了5個并聯(lián)支路,所以采取72°對稱分布,測量繞組則采用錯開36°呈72°對稱分布,這樣可降低由于磁通密度不均勻引起的誤差,但現(xiàn)場操作難度較大,費時、費力。進行現(xiàn)場定子鐵損試驗時,漏磁的影響比較明顯。一次側(cè)勵磁繞組測量的電壓和二次側(cè)測量繞組測量的一次電壓有45~50V差異?；蛘卟捎酶唠妷旱燃墑畲烹妷?勵磁電纜的并聯(lián)支路及線徑相對就會減少,這樣布線相對方便,漏磁相對會減少。(3)勵磁繞組及測量繞組的繞向都必須一致,使磁通在同一方向,即同名端問題,這是現(xiàn)場試驗要注意的重要事項之一。(4)做定子鐵損試驗,試驗前應(yīng)對定子進行全面清掃檢查,確保定子鐵心內(nèi)無其他金屬異物;鐵心必須接地;試驗和測溫人員不得帶任何金屬物進入定子膛;用手觸摸定子鐵心溫度時,應(yīng)穿絕緣鞋,禁止用雙手直接接觸,應(yīng)用1只手觸摸,以免發(fā)生觸電危險。此類大型試驗安全的技術(shù)措施和組織措施必須完全齊備。(5)此次試驗對定子鐵心齒部分別進行紅外成像儀測溫和酒精溫度計測溫,通過數(shù)據(jù)分析,兩者數(shù)據(jù)存在差異,試驗結(jié)果均為合格。但兩者的工作量相差甚大,紅外成像測試2—3人即可完成,而酒精溫度計測量的用人數(shù)量則是其的數(shù)倍。而且紅外成像能發(fā)現(xiàn)酒精溫度計測溫所不能發(fā)現(xiàn)的過熱點,直觀且測量過程安全可靠,能消除由于人為因素產(chǎn)生的誤差。國家現(xiàn)有規(guī)程推薦使用紅外成像測溫儀測溫。(6)試驗完畢后要對整個定子基座、鐵心所有部位進行檢查,對發(fā)現(xiàn)有松動、裂痕的部位要進行處理。4發(fā)電機現(xiàn)場定期維護通過萬家寨水電站5號發(fā)電機定子鐵損試驗的現(xiàn)場實施,得出了進行該項試驗的一些技術(shù)經(jīng)驗:根據(jù)發(fā)電機的幾何尺寸及其他參數(shù)進行的理論計算,選擇合適的