（山西漳泽电力工程有限公司永济分公司山西永济044500）
摘要：采用厂用6kV励磁电源，磁通量为1.4T的试验方法，通过对对晋能长治热电有限公司1号发电机进行定子铁芯试验，检查发电机定子磁轭叠片的绝缘情况、铁芯的压紧程度以及铁芯叠装或检修过程中有无局部损伤，并结合有关标准比对，评价其是否达到相关标准的要求。
关键词：定子铁芯功率损耗和局部温升（K值）6kV励磁电源1.4T
1、试验目的：
本试验是为了测量定子铁芯功率损耗和局部温升（K值），检查发电机定子磁轭叠片的绝缘情况、铁芯的压紧程度以及铁芯叠装或检修过程中有无局部损伤，避免定子铁芯和绕组绝缘在运行过程中出现烧损事故，从而确保系统安全稳定运行。
2、试验标准
（1）根据DL/T596-1996《电气设备预防性试验规程》，励磁磁通密度为1.4T(特斯拉)下持续试验时间为45min。齿的最高温升不超过25K，齿的最大温差不大于15K，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）试验时的各部分温升和铁损值与出厂值比较，不应有明显增大。
3、优点：
此试验采用厂用6KV作为励磁电源，磁通量达到了1.4特斯拉，基本达到设备运行所需的磁通量，且试验时间短45min，试验数据更能准确真实地反映设备的运行状况。
4、发电机有关参数
型号：T255-460
额定功率：330MW
功率因数：0.85
视在功率：388.2MVA
额定电压：24kV
额定电流：9339A
发电机铁芯外径D1：255cm
发电机铁芯内径D2：130cm
铁芯有效长度：383.8cm
铁芯齿高hc：16.4cm（厂家提供）
轭部高度：46.1cm（厂家提供）
铁芯重量：108300kg（厂家提供）
通风沟高度：0.8（厂家提供）
通风沟数：70（厂家提供）
生产厂家：北京北重汽轮电机有限责任公司
5、试验仪器
6、试验内容及方法
6.1试验内容
发电机定子铁芯试验，采用6kV电源，磁通量为1.4T。
6.2参数计算
定子铁芯有效长度：
L=K×(Lfe－nb)=0.95×(460－70×0.8)=383.8cm
其中：为定子铁芯叠压系数，取0.95。
定子铁芯轭部高度：
Ha=（D1－D2）/2-hc=（255－130）/2－16.4=46.1cm
定子铁芯轭部截面积：
S=L×ha=383.8×46.1=17693cm2=1.7693m2
定子铁芯轭部平均直径：
Dav=D1－ha=255－46.1=208.9cm
磁通为1.4T时所需缠绕匝数：
N=U/4.44fBS=6300/(4.44×50×1.7693×1.4)=10.91
其中：为试验电源电压，取6000V；4.44为常数；为电源频率50Hz。为了防止过励磁，励磁匝数取11匝。
磁通量估算值：
B=U/4.44fNS=6000/(4.44×50×11×1.7693)=1.39T
励磁线圈电流估算：
Ie=(πDavH0)/N=(3.14×208.9×2.0)/11=119.26A
其中：为单位长度安匝数，取2.0AT/cm（此值由制造厂规定，此处为估算值）。
励磁电源容量估算：
P=KSUI/1000=1.1×6000×119.26&pide;1000=787.12kVA
其中：为余量系数，取1.1。
试验接线如图1所示。
图1定子铁芯试验接线图
6.3准备工作
（1）用一组三相接地短路线将发电机定子三相短路接地。
（2）投入6kV备用开关过流保护，整定值：500A,0.5秒，将开关柜的事故按钮回路引至发电机试验平台。
（3）试验前摇表测量所用单芯120mm2的耐高压硅橡胶软电缆绝缘。
（4）恢复热工DCS定子铁芯测点。
6.4发电机定子铁芯试验方法
（1）采用厂用6kV电源，磁通量为1.4T，缠绕励磁线圈11匝和测量线圈1匝，励磁电缆使用1根250m长单芯120mm2的耐高压硅橡胶软电缆（硅橡胶镀锡软线），测量线圈使用耐高压4mm2的单股铜芯线，测量线圈应绕在与励磁线圈成90°的位置。在缠绕过程中尽量将除发电机本体以外的金属管路排除在绕线以外，使用绝缘垫将励磁线与发电机本体隔离开，励磁线圈缠绕在发电机膛内中心部位且在两端不能与铁芯或线棒有接触。
（2）按照估算的容量选择试验电源，并按照涌流为励磁电流的6到7倍设定开关柜保护。
（3）将励磁线接入选好的6kV段开关柜，开关柜的分合闸控制回路引致试验平台或设专人在开关柜处等候操作。
（4）试验开始前测量发电机各部位的初始温度，并记录。
（5）试验开始后，测量励磁电流，感应电压及功率损耗，试验时间为45分钟；每隔15分钟记录一次电流、电压、功率，并记录铁芯元件的温度，同时用红外热像仪检查定子膛内的温度分布，寻找局部过热点。
（6）试验中若发现铁芯任何一处温度超过规定值（105℃）或局部过热，甚至出现冒烟或发红时，应立即停止试验。
7、试验数据
实际励磁电压计算：
U测=U1×K2=555.6×11=6112V
其中U1是测量线圈电压；K2为励磁线圈与测量线圈匝数之比：11/1=11。
实际磁通密度计算：
B'=6112/(4.44×50×1.7693×11)=1.41T
硅钢片总功率损耗计算：
PFe=P测×K2×K3=79.2×11×120=104500W
其中：功率表测试值；为励磁线圈与测量线圈匝数之比：11/1=11。为测量CT变比：600/5=120。
硅钢片单位损耗:
ΔPFe=PFe/G=104500/108300=0.97W/kg
其中：P测为铁芯总损耗，G为铁芯轭部重量：108300kg。
折算到1.0T下的单位损耗:
ΔPFe'=ΔPFe×(1.0/B)2=0.97×(1.0&pide;1.41)2=0.49W/kg
折算到1.0T下的最高温升：
t1'=t1×(B'/B)2=10.6×(1.0/1.41)2=5.3K
折算到1.0T下的最大温差：
t2'=t1×(B'/B)2=8.1×(1.0&pide;1.41)2=4.1K
8、试验结论
本次检测的晋能长治热电有限公司1号发电机定子铁芯，最高温度点位于励磁端部#23槽的位置，折算到1.0T下的最高温升为5.3K，最大温差为4.1K，符合DL/T596－1996《电力设备预防性试验规程》中最高温升不超过25K，最大温差不超过15K的要求;折算到1.0T下硅钢片的单位损耗为0.49W/kg，符合厂家不大于2.5W/kg的要求，试验合格。
参考文献：
1、DL/T596－1996《电力设备预防性试验规程》
2、GB/T20835-2016《发电机定子铁芯磁化试验导则》
3、中国电力出版社《电气试验》（中级工）
4、北重汽轮电机制造厂《定子铁芯装配图》
作者介绍：
李采荣（1968-），女，山西永济人，1989年毕业于太原电力专科学校电力系统及其自动化专业，工程师，从事电气检修工作，电子邮箱：zdgclcr@126.com，联系电话：13834376567。