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1、发电机定子铁芯损耗试验施工方案批 准：初 审：编 制： 设备管理部2015年01月14日14发电机定子铁芯损耗试验方案一、 施工项目简介我厂发电机为哈尔滨电机厂生产的QFSN-600-2YHG型汽轮发电机，发电机采用内部氢气循环，定子绕组水内冷，定子铁芯及端部结构件氢气表面冷却，转子绕组氢气内冷的冷却方式。为了防止运行中因片间短路引起局部过热，甚至威胁到机组的安全运行，必须进行铁芯损耗试验。二、 施工方案1、 施工准备1.1 物资准备序号名称数量单位1试验电缆 120mm2130米2电流表1块3电压表1块4功率表1块1.2 人员准备 哈尔滨电机厂现场服务人员负责密封垫更换工作，设备管理部电气专
2、业人员配合。1.3 机械设备准备 根据现场实际情况，准备扳手、螺丝刀、热成像仪等。2、 施工方案2.1试验原理在发电机定子铁芯上缠绕励磁绕组，绕组中通入一定的工频电流，使之在铁芯内部产生接近饱和状态的交变磁通，通常取励磁磁感应强度为11.4 T，铁芯在交变磁通中产生涡流和磁滞损耗，铁芯发热，温度很快升高。同时，使铁芯中片间绝缘受损或劣化部分产生较大的局部涡流，温度急剧上升，从而找出过热点。试验中用红外线测温仪测出定子铁芯、上下齿压板及定子机座的温度，计算出温升和温差；用红外线热成像仪扫描查找定子铁芯局部过热点及辅助测温；在铁芯上缠绕测量绕组，测出铁芯中不同时刻的磁感应强度，并根据测得的励磁电流
3、、电压计算出铁芯的有功损耗。把测量、计算结果与设计要求相比较，来判断定子铁芯的制造、安装整体质量。2.2试验接线图 W1:励磁绕组W2:测量绕组A：测量绕组电流表W：测量绕组功率表V2：测量绕组电压表2.3试验标准2.3.1电力设备预防性试验规程（DL/T 596-1996），励磁磁通密度为1.4T（特斯拉）下持续时间为45min,齿的最高温升不得超过25,齿的最大温差不大于15,单位铁损不得超过该型号硅钢片的允许值(一般在1T时为2.5W/kg).2.3.2电力设备交接和预防性试验规程（大唐集团公司Q/CDT 107 0012005），磁密在1T下齿的最高温升不大于25，齿的最大温差不大于1
4、5，单位损耗不大于1.3倍参考值。在磁密为1T下的持续试验时间为90min，在磁密为1.4T下的持续时间为45min。2.4试验参数2.4.1发电机参数 型号：QFSN-600-2YHG 额定容量：667MVA 额定功率：600MW额定电压：20KV 定子电流：19245A 励磁电流：4128A励磁电压：421.8V 额定频率：50HZ 功率因数：0.9接线方式：YY 定子重量：300T 转子重量：66.5T生产厂家：哈尔滨电机厂2.4.2发电机参数与计算发电机参数定子铁芯长度L=630cm定子铁芯外径Da=267.335cm定子铁芯内径D1=131.6cm定子铁芯间隙数Ns=95定子铁芯间隙
5、宽度bs=0.6cm定子铁芯线棒槽高hz=15.964cm定子铁芯线棒槽宽bz=4.573cm定子铁芯单位体积重量r=7.65kg/cm3波兰硅钢片型号：A270-60-50，铁芯在B=1.4T磁密时，磁化力为H=3.6安匝/cm试验电压取自#7机3kV II段，E=3150V，f=50HZ定子铁芯有效长度Lfe=K(L-Nsbs)=0.94(630-950.6)=538.62cm定子铁芯有效宽度ha=0.5(Da-D1)-hz=0.5(267.335-131.6)-15.964 =51.9035cm定子铁芯有效面积S=Lfeha=538.6251.9035 =27956.26317cm2定子
6、铁芯的重量G=（Da-ha）Sr =3.14(267.335-51.9035) 27956.263177.6510-3=146209.365 kg励磁线圈匝数的计算感应电压：E=4.44WfBS，励磁线圈匝数W1= =3.6取励磁线圈匝数4匝测量线圈匝数励磁线圈电流计算励磁电流I= =608.8A励磁线圈导体截面选择：电流密度原则上不大于5安/mm2，导线截面得应大于 120mm2。励磁容量计算在电源容量足够大的前提下，单侧励磁电源容量为：S0=U1I1=3.15608.6=1917.09KVA如果用一台三相变压器作为励磁电流，则三相变压器的容量至少为：S1=S0=1.7321917.09=3
7、320.39KVA我厂启备变3kV侧容量为6000KVA，容量足够，可用启备变作励磁电源。 2.5试验方案根据以上计算，我厂根据现有材料，发电机铁芯损耗试验选用电压等级为3KV，选取3KV II段#8机3kV II段备用电源开关80BBD12为励磁电源开关，用启备变作为励磁变压器。另选一根测量两芯电缆，耐电压1KV，截面积在1.5mm皆可，在定子绕一圈，接测量仪表。2.5.1试验前应对励磁电缆进行交流耐压试验，电压3KV，1分钟合格后，才能进行电缆敷设，电缆送电前检查电缆绝缘电阻。2.5.2检查所有铁芯螺栓均在规定的紧固力矩下；检查定子内、通风槽沟内、上下端部等处不应有铁磁性物质遗留；用吸尘器
8、清理定子内外、沟槽等处的灰尘和杂质；将定子基座并用50mm2裸铜线与接地网可靠连接。2.5.3试验前停运发电机定冷水系统。2.5.4试验前应测试发电机定子绕组的绝缘电阻，确认绕组无接地故障。2.5.5试验前将发电机出线、中性点出线处软连接拆除，并用50mm2裸铜线与接地网可靠连接。2.5.6试验电源取自#8机3kV II段备用电源开关80BBD12的 A、C两相。2.5.7将#8机3kV II段备用电源开关80BBD12停电，摇至隔离位。合上开关接地刀闸。然后将#8机3kV II段备用电源开关电缆拆除。2.5.8将励磁电缆缠绕在发电机定子上4匝之后经发电机北侧窗户引至8B高厂变3kV共箱母线（
9、先将8B高厂变3kV共箱母线进线开关侧和8B厂变出现处母线拆除1米以上的母线，留出足够的间隔），通过8B高厂变3kV共箱母线，引至#8机3kV配电间8B高厂变3kV工作进线母线处，再通过20米10kV电缆引自#8机3kV II段备用电源开关，接在开关A、C两相。2.5.9控制电缆从13.7米平台经发电机励侧碳刷小间处至汽机房6.9米，通过电缆桥架，接入#8机3kV II段备用电源开关80BBD12。2.5.10电气保护人员将#8机3kV II段备用电源开关80BBD12开关控制方式改为在13.7米处试验地点实现合跳控制。2.5.11电气保护人员将开关保护装置参数设置完成，开关传动试验合格，速断
10、定值按1.75倍额定电流进行设定，试验额定电流600A，速断时间3S，退出开关差动保护。2.5.12测温用红外热成像仪与测温仪应保证良好。2.5.13操作人员、记录人员、监视人员固定专人专位，按照数据记录表格作好初始数据记录。2.5.14将励磁线圈与测量线圈成90度角绕在铁芯周围，并按试验接线图接好线，并测励磁线圈、测量线圈绝缘电阻。2.5.15在集控室记录#8发电机铁芯压指温度测点4个（MKA10CT251、252、243、244）、磁屏蔽温度测点4个（MKA10CT253、254、245、246）、端部铁芯温度测点8个（MKA10CT247-250、255-258）、中部铁芯温度测点8个（
11、MKA10CT259-266）。2.5.16准备好红外测温仪和红外成像仪，测量铁芯初始温度和室温。2.5.17合上#8机3kV II段备用电源开关80BBD12，观察定子铁芯振动状况，全面检查定子铁芯各部状况，当出现冒烟、火花、严重异常响声时，应立即停电检查原因。2.5.18通电后无异常，所有数值与计算值差距不大时，调节分接头位置实现所需磁密（1.2T），即开始试验。2.5.19通电10min后无上述异常现象时，观察各仪表指示状况；均在正常情况下即可用红外热成像仪和红外点温计测量定子各部温度，确定铁芯最热点和最冷点，同时检查铁芯齿部有无松动现象。2.5.20进行90min的试验，每隔10min
12、记录一次数值和各测量表计数值。在试验过程中，应随时检查铁芯各部位发热情况，如发现有新的过热点，应及时纪录，如有发现冒烟或发红现象，应立即停止试验，并对冒烟或发红处作好记号并及时处理。2.5.21 90 min的试验正常后，断开电源，检查定子机座焊缝、定位筋与机座各焊缝应无裂纹，螺杆应无松动，拆除试验连线及激磁绕组、测量绕组等缆线，清除定子铁芯机座等灰尘杂质。2.5.22试验数据记录从090min，每10min记录一次；分别记录励磁电压、励磁电流、感应电压、铁损、平均铁芯温度、平均机座温度。各部位温度通过热电偶进行测量，主要部位为铁芯压指、端部铁芯和中段铁芯。分别填入相应的表格。2.5.23数据
13、处理及结果分析1）磁通密度折算到1.4T（Tesla）时的铁损计算。2）试验时磁通密度的实际值B1=式中：Upt：测量线圈感应的电压值。 W1：励磁绕组的匝数。 S：定子铁芯有效面积。3）定子铁芯磁轭部单位铁损PFe PFe= (PFe/G)*(1/B1）2（W/kg）式中：PFe：功率表W的测量值，即实测总铁损。 G：定子铁芯重量。4）最高齿温差t1() t1=( t1- t2)*(1/B1）2式中：t1：最高齿温。 t2：最低齿温。温差不应超过15。5）铁芯最高温升t2() t2=( t3- t2)*(1/B） 2 式中：t3：最高铁芯温度或齿温。 t2：铁芯初温。温差不应超过25。2.5
14、.24试验结果分析依据：1）单位铁损PFe2.58 W/kg即为不合格。2）铁芯齿部相互间的温差t115即为不合格。铁芯最高温升t225即为不合格。三、 施工组织措施1、 施工组织机构1.1 设备管理部负责人：职责：（1）负责工程的整体协调工作。（2）负责各施工现场的质量抽查工作。（3）负责各施工现场的安全措施抽查工作。1.2 设备管理部项目负责人：职责：（1）负责工程的整体协调工作。 （2）负责各施工现场的质量抽查工作。 （3）负责各施工现场的安全措施抽查工作。 （4）负责施工人员岗前培训和考核。1.3 设备管理部专业点检员： 职责：（1）负责施工现场的总体协调工作。 （2）负责施工现场的质量巡检工作。 （3）负责施工队安全防范措施和安全设备的检查工作。 （4）收集施工现场的工程资料。 （5）负责现场突发事件的处理。 （6）按照施工方案的流程安排施工。（7）施工结束后填写竣工报告。1.4 外委单位施工负责人：职责：（1）负责本队人员的工作分工，确保本队人
