变频电源在大型机组定子磁化试验中的应用.pdf
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1、第4 6 卷第11期602023年11月水电站机电技术Mechanical&Electrical Technique of Hydropower StationVol.46 No.11Nov.2023变频电源在大型机组定子磁化试验中的应用张应超,闫晨(中国水利水电第十一工程局有限公司,河南郑州4 5 0 0 0 0)摘要:通过对磁化试验原理、定子测试源的选择、定子测试源原理及其主要特点、试验步骤、试验数据处理等关键节点的论述,总结出一整套采用变频测试电源来进行大型发电机定子铁心磁化试验方法,为大型水轮机组定子磁化试验提供新的思路。关键词:磁化试验;水轮机安装;变频电源技术中图分类号:TV734
2、DOl:10.13599/ki.11-5130.2023.11.018文献标识码:B文章编号:16 7 2-5 3 8 7(2 0 2 3)11-0 0 6 0-0 4天津TOK项目单机容量3 5 5 MW,额定电压1概述15.75kV,采用10 kV电源后端衔接变频电源的方式进随着机组容量的不断扩大,国内大中型水电站定子均采用现场组装方式,发电机定子铁心作为发电机的一个重要大型部件,它由硅钢片叠片组装而成。在发电机定子铁心结束组装后,需要对发电机定子铁心进行相关的磁化试验,检查发电机定子铁心的温度是否存在异常,单位铁心损耗是否在规定的范围内,从而综合判断定子铁心是否存在缺陷,比如:在进行交接
3、时、局部或者全部局部修理结束时、或者在运行过程中发电机定子铁心状态出现不确定因素时。发电机定子铁心损耗试验是检验发电机定子铁心装配质量的重要工序,也是检查铁心绝缘情况的有效方法。若铁心内有短路存在现象,在交变磁通通过时,会使涡流损失增大,局部过热,加速铁心绝缘和定子线圈绝缘老化,严重时可造成铁心绕组烧伤和线棒击穿。当前发电机定子铁心磁化试验,试验电源一般采用5 0 Hz工频电源,试验电源电压的选择根据机组容量大小、定子基本技术参数及现场现有电源等因素来确定。对于大型发电机组而言,定子铁心固有频率与试验电源频率相近时,试验时会产生异常震动或共振,给定子造成不同程度的损伤。定子铁心固有频率是无法改
4、变的,只有通过改变电源频率或降低磁通密度的方式来进行常规磁化试验。行定子铁心的磁化试验。试验人员根据外方业主提出的要求,制定了切实可行的试验方案,通过试验前多方面的细致周密准备,保证了试验工作的顺利进行。2磁化试验的原理发电机定子铁心叠装完成后,遵循GB/T20835发电机定子铁心磁化试验导则的要求进行常规磁化试验。通过缠绕励磁线圈,线圈中通入交流电流,使之在铁心内部产生接近饱和状态的交变磁通使铁心磁化,从而在铁心中产生涡流和磁滞损耗,使铁心发热。如果铁心中片间存在绝缘受损或者劣化部分将产生较大的涡流,温度升高更快。通过预先埋设的热电偶或热成像仪测量铁心、上下压板及定子机座的温度,计算出温升和
5、温差。同时用红外线测温仪查找局部过热点及辅助测温;在铁心上缠绕测量绕组,测量其感应电压,计算出铁心总的有功损耗,最后根据测试结果与设计要求比较,判断定子铁心的制造、安装质量。3磁化试验参数计算以天津TOK项目定子铁心磁化试验为例,试验收稿日期:2 0 2 3-10-2 3作者简介:张应超(19 7 0-),男,高级工程师,从事水电站机电设备安装、检修、运维等管理工作。第11期参数计算如下(试验电源按照工频方式来计算):(1)铁心有效高度计算L=K (h-n b)=0.94 (2 650-46 6)=2 231.56(mm)(2)铁心轭部宽度计算d2-d11 015-10 000ha=2(3)铁
6、心截面积计算S=L h=2 231.56 307.9=6 870.973 24(cm)(4)励磁线圈匝数计算(按照 1.3 T时)U,108W=4.44x/xSxB10 000 1084.44 506870.973241.310*50.43(匝)(按照1.2 T时)W=4.44x/x5xBU,10810 000 1084.44506 870.973 241.2104 5 4.6 3 (匝)根据计算结果,按照1.3 T时激磁线圈取5 0 匝,按照1.2 T时激磁线圈取5 5 匝。(依据现场实际情况调整)(5)励磁绕组电流(激磁绕组取5 0 匝时)1xTxWd2-haH=元 268.96(A)激磁
7、绕组取5 5 匝时d2-ha 244.51(A)(6)电源容量激磁绕组取5 0 匝时所需电源容量:P=V3 U,I=V3 10 000 268.96 4 658.39(kVA)激磁绕组取5 5 匝时所需电源容量:P=V3 U,I=V3 10 000244.51 4234.91(kVA)(7)测量线圈取W2=2匝,测量电压张应超,等:变频电源在大型机组定子磁化试验中的应用W=10 000 50=400(V)激磁绕组取5 5 匝时U2=U,xTWW=10 000 2=363.6(V)552-199.6=307.9(mm)11 015-307.950011 015-307.955061W22U-U,
8、X励磁线圈导线的选择:按4 A/mm载流量计算,所需励磁电缆芯线截面积为2 6 8.9 6=4=6 7.2 4 mm,选1根9 5 mm的橡套绝缘铜芯软电缆缠绕(实际载流量为2.8 1A/mm),长度约为7 6 0 m。4试验前准备工作(1)定子检查检查所有铁心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;用空压机气体清扫吹除定子内外、沟槽等处的灰尘和杂质;检查确认定子机架与基础支墩可靠固定;检查定子铁心是否可靠接地。(2)定子测试电源整套装置检查高压开关柜、降压变压器、变频器柜及升压变压器等设备已安装调试完成,并已安全接地。(3)缠绕励磁线圈定子铁心压紧
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