向家坝定子磁化试验方案.docVIP

向家坝水电站机电设备安装与调试工程 施工阶段 施工进度计划 向家坝水电站左岸电站机电设备安装与调试工程合同编号：XJB/ME-JA-200904-SJ左岸定子铁芯磁化试验方案编制： 审查： 批准： 中国水利水电第四工程局有限公司 向家坝机电安装工程项目部二一三年元月六日中国水利水电第四工程局有限公司向家坝机电安装工程项目部 1向家坝电站机电设备安装与调试工程 试验方案 定子铁芯损耗试验向家坝水电站右岸定子铁芯损耗试验方案1.概述1.1. 简述金沙江向家坝左岸水电站发电机组由哈尔滨电机制造厂有限责任公司制造。发电电动机定子采用工地现场组装的安装方式，五瓣定子机座在安装间组焊，在机坑内进行铁片叠装与压紧，随后进行铁芯磁化试验，合格后进行定子下线工作。1.2. 磁化试验的目的大、中型水轮发电机组由于运输尺寸、重量等方面的因素限制，发电机定子机座通常采用分瓣制造运输，在安装现场进行组装焊接、铁芯堆积及定子下线等工作。铁芯磁化试验在定子铁芯堆积、初步压紧完成后进行，其目的就是确认定子铁芯硅钢片设计制造、现场堆积、压紧等整体质量，检查铁片间是否有短路情况，绝缘是否良好。发电机定子铁芯是由薄硅钢片现场叠装而成，在铁芯硅钢片的制造或现场叠装过程中，可能存在片间绝缘损坏，从而造成片间短路。为防止运行中因片间短路引起局部过热，威胁到机组的安全运行，在现场定子铁芯组装完成后，必须进行铁芯磁化试验。另外铁芯磁化试验还能通过振动和发热使铁芯下沉，达到仅由加压所不能达到的进一步压紧铁芯的目的。1.3. 试验基本原理铁损试验的基本原理是：在叠装完成的发电机定子铁芯上缠绕励磁绕组，绕组中通入交流电流，使之在铁芯内部产生接近饱和状态的交变磁通，从而在铁芯中产生涡流和磁滞损耗，使铁芯发热。同时，如果铁芯中片间绝缘受损或劣化，这一部分将产生较大的涡流，温度就会很快升高。用埋设的热电偶测量定子铁芯、上、下压板及定子机座的温度，计算出温升和温差；用热成像仪查找局部过热点及辅助测温；在铁芯上缠绕测量绕组，测量其感应电压，计算出铁芯总的有功损耗。根据测量结果与设计要求比较，来判断定子铁芯的制造、安装质量。1.4. 试验标准根据制造厂的试验程序规定，试验时间为90min，试验磁通密度(1.01.1)T，铁损量符合厂家要求,铁芯表面温升小于25K，温差不大于15k为合格。1.5. 编制依据l 水轮发电机组安装技术规范GB/T 8564-2003l 发电机定子铁芯磁化试验导则GB/T30835-2007l 发电机定子磁化试验导则（GB/T20835）。l 哈尔滨电机制造厂有限责任公司技术文件2. 试验计算与试验设备选择2.1. 励磁电源选择 根据现场条件，选用10kV励磁电源，电源从10kV供电点引入。定子铁芯断面图1所示：图1 定子铁芯断面图（d1不包含齿距）2.2. 定子基本参数定子相关基本参数如下：铁芯内径 d1= 19410(mm) 铁芯外径d2 =20400(mm)铁芯高度 h=3250(mm) 铁芯压紧系数取 k=0.95通风沟高度 b=6(mm) 通风沟数量 n=69硅钢片安匝数取 h0=2.0(安匝/cm)， 定子铁芯轭部高度 h：270.5（mm）取 B=10500（高斯） 槽数：84槽槽深 h1：224.5(mm)铁片密度: d=7.60g/cm3 2.3. 试验计算(1) 铁芯有效高度 L=k(h-nb)= 0.95(3250-696)=2694.2(mm)(2) 铁芯轭部高度ha=(d2-d1)/2-h1=(20400-19410)/2-224.5=270.5(mm)(3) 铁芯轭部截面积 S=Lha=2694.2270.5=0.7287811 (m2)(4) 励磁绕组匝数 W1=U1/（4.44fSB）=10000/（4.44500.731.05）=58.759（注：磁通可略大于1T按1.05计算，试验时取59匝）(5) 励磁绕组电流 I=h0(d2-ha)/W1 =3.142.010(20.4-0.2705)/59=214.26(A)h0=2.010A/m(单位长度安匝数)(6) 励磁电源容量 P=U1I1=10000235=2350kVA(7) 测量电压测量线圈取W2=1匝，则测量电压为：U2=U1W2/W1 =169.5(V)(8) 励磁线圈导线的选择：按3A/mm2截流计算，所需励磁电缆芯线截面积为214/372mm2 。3. 试验准备3.1. 技术交底在试验前，本试验方案经监理工程师审查批准后，组织全体试验人员及有关各方参加的技术交底会，由技术负责人详细介绍交代试验技术措施的内容、工作要点、注意事项与组织分工，使每位参试人员都明白自身职责与安全注意事项，确保试验工作顺利完成。3.2. 定子清扫与检查(1) 定子铁芯叠片已完成；(2) 定子铁芯周围已经彻底清扫干净，通风沟等沟槽内要着重吹扫，通风沟、上下端部位置、各环板间各处保证无残留金属物；(3) 移除定子内所有无关铁器；(4) 定子机架用不小于50mm2的铜线与接地网联接；(5) 压紧螺栓分几步拉伸到预定的压强值，所有压紧螺栓绝缘电阻符合要求；(6) 定子基座与地面基础已可靠焊接，确保试验不会从基础上震落；(7) 在安装间试验时，保留防护棚；在机坑试验时，关闭风洞门，以确保试验不受周围环境影响。3.3. 励磁线圈缠绕(1) 定子紧压结束，清扫彻底，具备磁化试验条件后，可缠绕励磁与测量线圈；(2) 为使试验的磁通密度尽量均匀，59匝励磁线圈分为6组，每组10匝，对称分布串联缠绕。采用70 mm单芯电缆缠绕到规定部位，缠绕线圈时，电缆要拉紧并紧靠铁芯，励磁线圈应贴在铁芯齿表面，棱角处垫厚度为5mm的橡皮进行保护。缠绕线圈时，每个线圈的缠绕方向必须一致，缠完线圈后，在每个线圈的头部作好标记；(3) 测量线圈采用2.5 mm的铜芯电缆线，按180方向缠绕在任意两个励磁线圈中间部位，在齿部和槽底缠绕2个测量线圈，在缠绕测量线圈时，绕组导线应从上下齿压板的缝隙中穿过，只包绕定子有效铁芯而不包绕定子机座，测量线圈匝数为1匝。缠绕完毕后，用1000V兆欧表测量励磁及测量线圈对地绝缘，应大于10M。3.4. 设备及表计连线(1) 将高压开关柜、隔离开关、变压器及测量表计等布置在安装场下游适当位置，按照图2所示试验接线图接线。其中，10kV高压电缆箱式变电源侧和试验变压器低压侧暂不连接。设备外壳必须可靠接地；图中：V1、V2-感应电压测量电压表 V3-感应电压测量电压表 f-频率计A-励磁电流测量电流表 W-低功率因素瓦特表 PT-电压互感器 CT-电流互感器 图2 定子铁芯磁化试验接线图(2) 接线结束后，仔细检查各设备、表计接线的正确性与可靠性，用1000V兆欧表测量回路绝缘电阻；(3) 进行10kV断路器的电动操作试验，分合闸应灵活可靠；(4) 可靠断开10kV断路器并确保在试验开始前不能合闸。断开10kV远端跌落保险，T接10kV箱式变电源侧电缆；(5) 合上跌落保险，10kV电源送至断路器上侧。3.5. 温度传感器布置温度测量传感器的布置：铁芯上按+X、-X、+Y、-Y四个方向的上、中、下部各安装一个温度传感器，总共安装12个温度传感器；在+X、-X方向的上下压板上，也各安装一个温度传感器，上下压板安装的温度传感器总共是4个；在对应上下压板安装温度传感器的位置上，定子机座上按对应中下部铁芯温度传感器的位置安装2个温度传感器，然后用测量线将所有温度传感器的信号接入测温装置，测温装置和温度传感器以及专用测温线由发包方提供。若现场无测温装置和温度传感器及测温线，则用酒精温度计代替。传感器布置如图3图5所示： 图3 测量布置剖面图 图4定子铁芯温度传感器布置方位图（单号在上，双号在下）图5 定子齿压板及机座温度传感器布置方位图（定子齿压板测温传感器单号在上、双号在下）4. 试验程序(1) 试验与警戒人员根据分工就位，测量并记录原始温度。试验区安全隔离后，试验开始；(2) 断开励磁电缆，合10kV断路器，检查PT及表计工作是否正常；(3) 断开10KV断路器，确保其不能合闸。将励磁电缆与开关柜可靠连接；(4) 合上10KV断路器，密切观察励磁回路及定铁芯有无异常情况，检查各表计读数是否正常，并记录起始励磁电压、励磁电流、功率、感应电压，记录各测点的原始温度；(5) 试验过程中严密监视设备与定子情况，每隔10min记录一次各表计数据；(6) 用热成像仪不间断的扫差各部位温度；(7) 90min后断开10kV断路器，试验结束；(8) 拆除10kV电源电缆。恢复10kV供电。5. 试验结果分析5.1. 实际磁通密度：B=Uc108/4.44fWeSz(高斯)Uc测量线圈感应电压值f-实测频率5.2. 铁轭重量：G=DavSz7.60103=3.1420.12950.72878117.60103=350084.859774(kg)5.3. 单位铁损：2.1 Pfe=(Pfe/G)(10000/B)2(W/kg)Pfe实测总铁损(功率表读数乘以变比)单位铁损应符合厂家设计要求5.4. 最高铁芯温升：3.1 t1=(t3-t0) (10000/B)2()t3铁芯最高温度 t0原始温度按制造厂规定, t1不得大于25K.铁芯与机座温差小于15。5.5. 最高铁芯温差： t2=(t1-t2) (10000/B)2()t1铁芯最高温度 t2铁芯最低温度(90分钟时)4.1 t2不得大于155.6. 试验结果分析有下列情形之一，即认为铁芯不合格，要查明原因消除缺陷：(1) 红外测温个别点突出平均温度10；(2) 铁芯最高温升t2超过25；(3) 铁芯温度与机座温度差超过15。6. 试验设备序号名称规格型号单位数量1高压开关柜10kV台12电源电缆10kV 395+125米3励磁电缆10kV 70mm2米7504标准PT10kV 0.2级台15标准CT多变比 0.2级台16功率表150W 0.5级台17电压表300V 0.5级台18电压表150V 0.5级台19电流表1A 0.5级台110频率计0100Hz台111噪声仪25130db台112酒精温度计0100支5013红外线点温计-50500台214测试线2.5 mm2 600V米5015兆欧表1000V台116兆欧表5000V台117 红外线成像仪台1中国水利水电第四工程局有限公司向家坝机电安装工程项目部 97. 试验组织机构总 指 挥： 孙德兆 现场指挥： 唐以强开关操作： 胡文生表计读数： 王 帅试验计算： 雷发霄温度记录： 田延峡 等5人绝缘测量： 杨 光现场警戒： 韩秋文8. 环境保护与职业健康安全管理8.1. 危险源分析(1) 高压试验防止人员触电；(2) 防止电气设备损坏；(3) 高空坠落。8.2. 危险预防措施(1) 试验前，进行全面彻底的清扫和检查，验收合格方可开始试验；(2) 试验现场周围须设置围栏与警示牌，并派专人警戒，防止非试验人员误入试验区域；(3) 定子本体与各试验设备外壳必须可靠接地；(4) 在10kV开关柜周围设围栏及“高压带电，禁止靠近！”警示牌；(5) 试验过程中不得随意走动，无异常情况，不得大声喧哗；(6) 不得带金属物品进入定子内；(7) 试验过程中不得双手触摸定子铁芯；(8) 试验电源派专人看守，严格遵守安全用电规程；(9) 所有试验人员服从命令听指挥，严禁擅自操作；(10) 试验现场必须配备适量的消防器材。8.3. 试验应急措施(1) 在10kV高压盘柜前设专人看护，负责10kV开关的操作、监护10kV高压设备防止无关人员靠近及紧急状态下跳开关；(2) 在定子周围设专人境界，负责监听定子异常声响及观察局部温度过高、发红及防止无关人员进入