利用铁损试验法查找高压电机定子铁心过热点.doc

利用铁损试验法查找高压电机定子铁心过热点辽宁葫芦岛绥中发电有限责任公司(125222)黑龙江哈尔滨电业局(150040)杨晓斌张跃华阅读次数：409 【摘要】介绍了电机铁损试验的基本原理和方法，并通过实例证明利用铁损试验查找电机定子铁心过热点的方法方便、有效。【关键词】铁损试验；定子铁心过热点；磁通密度【中图分类号】：TM306 【文献标识码】：B【文章编号】：10021663(2001)06041003Detecdon of Overheated Spot on High PressureMotor Stator Core by Iron Loss TestYANXiao-bin&dyh;，ZHANGYuehua21.Suizhong PowerGeneration Co，Ltd，Huludao 125222，China；2 Harbin Electric Power Bureau,Harbin 150040，ChinaAbstract：Explains the theory behind and the way of motor iron loss test， illustrates the detectionof overheated spot on high pressure motor stator core by iron loss test with a typical example， and points out this method is convenient and effective.Key words：iron loss test；orerheated spot on stator core；magnetic flux density高压电机的定子铁心由硅钢片叠合组装而成。在运行中，由于热和机械力的作用，有时引起片间绝缘的损坏，造成短路，在短路区域形成局部过热，使定子线圈温度过高，绝缘受损，长期运行将造成定子线圈击穿的事故，严重威胁高压电机的安全运行。当定子铁心受损时，我们可以利用铁损试验查出铁心的过热点，采取措施予以消除。 1. 铁损试验的基本原理铁损试验的原理接线如图1所示。 图1 定子铁损试验原理图励磁线圈WI通电后在铁心中产生主磁通，在铁心中通过产生损耗即铁损。铁心如果完好，则铁心各部位温升应大致相同。若铁心本身有缺陷，则可能出现铁心局部温升过高，即铁心有过热点。试验过程中可利用远红外线测温仪监视铁心各部位温度。为测量准确，加入测量线圈Wm对高压电机定子来说漏磁较少，其影响可以忽略。2 . 试验的准备和步骤2.1试验前的准备2.1.1定子铁心轭部截面积s的计算S=Lh (1)其中 L=K(L1-nb)(2)h=(D1-D2)/2-he式中，L定子铁心的有效长度，cm；h定子铁心轭部的高度，cm；K定子铁心填充系数，硅钢片间用绝缘漆的取0.930.95；L1定子铁心的总长，cm；n定子铁心的通风数；b定子铁心的通风宽，cm；D1定子铁心的外径，cm；D2定子铁心的内径，cm；hc定子铁心的齿高，em。2.1.2励磁线圈匝数的计算WL=(U24.44 SB)104 (2) 式中，U2励磁线圈电源电压，V；试验电源的频率，Hz；B试验验量铁心轭部磁通密度，T；S铁心轭总载面积，cm;试验要求铁心轭部磁通密度为1T，试验电源频率为50Hz时，励磁线圈的匝数为WL=45U2/S（匝）2.1.3励磁线圈的的电流I及功率P1的计算I=DcivH0/WL式中，Dciv定子铁轭的平均直径，cmH0单位长度的安匝数，磁密在1T时，取2.152.3/cm。励磁线圈的功率PL=IU210-3(KVA)(4)2.1.4测量线圈匝数的计算Wm=U1W1/U2（匝）（5）式中，U1测量线圈的电压，V；U2加于励磁线圈的电压，V。2.2试验步骤a.将高压电机的转子抽出；b.将定子绕组三相短路并接地，(若定子绕组有尚未消除的一点接地点时，绕组只需短路，不可接地，以免多点接地烧坏铁心)；c.根据励磁电流选择导线，励磁线圈的导线截面按每mm2(铜心)不大于3 A的电流密度选择，导线的绝缘应完好；d.按图1的方法接线，励磁导线不应触及铁心，必要时加绝缘垫，测量线圈的匝数按测量线圈的电压为100 V选取。测量线圈和励磁线圈在定子上的缠绕位置布置应成90；e.沿线槽方向编定槽号，沿纵向编定齿号；f.把20只酒精温度计(0100)安装到需监视的铁心的相应位置上，并记录好初始温度；f.准备好远红外测温仪；h.试验开始后每10 min记录一次，随时监视各部位温升情况，发现过热点可随时加入酒精温度计，增加新测点。试验共持续90 min。3. 应用实例我公司1号炉1号送风机电机为俄罗斯提供的A0-5600-6-500型。在试运期间，发生了转子扫膛的故障，处理后在168 h试运行期间，该电机又出现定子铁心过热的现象。为了确定缺陷部位，决定进行铁损试验。为取得电机的结构尺寸，实际测量了几个需要的尺寸，其结果见表1。 表1 电机尺寸 （cm）测量名称 数值 定子铁心的总长L1 98.3 定子铁心的通风沟数n 13 定子铁心的通风沟宽b 0.97 定子铁心的风径D2 203.5 定子铁心的外径D1 250.5 定子铁心的齿高hC 8.9 3.1试验前的计算3.1.1铁心轭部截面的计算其中定子铁心填充系数K取0.933.L=K（L1-nb）=78.69(cm)h=(D1=D2)/2-he =14.69cm)s=L.h=1148.87(cm2)3.1.2励磁线圈的匝数计算励磁电源从380 V配电室取，则励磁电压U2按380 V计算。当铁心轭部磁通密度为1 T时，WL=45U2/s=14.88(匝)考虑励磁线圈本身的电压降，为保证得到1T的磁密，励磁线圈可取14匝。3.1.3励磁线圈的电流I功率P1的计算磁密在1 T时，单位长度的安匝数H0取2.2，则励磁线电流I=DcivH0/WL=235.92.2/14=116.4(A)励磁线圈的功率PL =IU210-3(KVA) =116.40.38=44.23(kVA)选用50 mm2电焊线作为励磁线圈，使用380V电源直接送电。3.1.4测量线圈匝数的计算Wm=U1W1/U2=100l4/380=3.68(匝)试验时测量线圈取4匝。3.2试验接线及记录试验时，为了使磁通均匀分布，励磁线圈和测量线圈分成两部分，励磁线圈每边缠7匝，测量线圈每边缠2匝。具体试验接线如图2。 图2 现场试验接线图(劢磁及测量线圈分两部分配置) 缺陷处理前后分别进行了试验，其试验记录见表2、表3。表中温度值为酒精温度计测量的结果，带号的为新加入的酒精温度计的测点。4试验结果的整理分析电机处理前的铁损试验记录见表2，试验时励磁线圈为14匝，测量线圈为4匝，各测温点的温度和位置见表2(从对轮侧看，槽号为顺时针排)。仔细核对，发现温度过高的各过热点均在上次扫膛的对方，其铁心内侧表面绝缘漆已被磨掉，从而造成部分铁心片间短路，引起局部过热，铁损增加。表2 AO56006500型电机定子修复前铁心损耗试验记录表21 各测温点位置 试验时间：20000608测温点号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 齿数（对轮电机） 3 3 6 4 5 5 6 3 6 6 3 4 3 4 6 6 6 2 5 槽号（本体有标记） 11 12 12 13 13 14 12 15 15 16 17 17 18 19 19 20 22 41 98 表22 测量数据库 试验时间：20000608劢磁电压U2（V） 测量电压U1（V） 劢磁电流I（A） 功率 PL（W） 温度计（） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 106 106 106 106 106 106 106 106 106 106 11 113.2 114.8 116 117 118.2 119.2 120.8 120.9 121.5 15697.5 15697.45 15750 15750 15802.5 15802.5 15802.5 15802.5 16222.5 16222.5 28 33 39 44 50 54 57 60 63 65 28 66 38 42 46 51 53 57 59 60 28 34 45 53 56 59 62 65 68 70 28 32 38 43 46 48 51 53 56 59 48 54 57 62 66 69 72 28 34 45 50 53 60 64 67 70 72 28 34 40 49 53 57 61 64 67 69 28 34 39 46 51 56 60 62 64 67 28 33 40 45 50 54 58 61 64 65 28 34 41 43 48 52 56 59 62 65 接表2.2 温度计（） 11 12 13 14 15 16 17 18 19 28 34 41 48 54 58 62 65 68 71 28 34 41 48 53 57 61 63 65 69 28 34 40 45 50 55 58 62 65 69 28 35 40 45 50 53 56 60 63 65 58 58 61 62 76 84 84 59 59 61 67 68 71 71 28 35 44 54 54 59 60 76 82 82 28 30 31 32 33 33 34 36 38 40 28 30 31 32 33 34 35 37 39 40 找出过热点后，用角向砂轮把铁心过热点表面绝缘不好的地方打下一层，刷上含有硝酸的清洗液，使铁心片间原有的缝隙裸露，重新刷上绝缘性能良好的硅钢片漆，该点的过热现象即可消除。为了检查处理的情况，处理后又进行了铁损试验，记录如表3。为了判断铁心状态的好坏，还需把结果换算到1 T时的结果，按电力设备预防性试验规程进行判断。 表3 AO56006500型电机定子修复前铁心损耗试验记录表31测量数据库 试验时间：20000702测温点号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 齿数（对轮电机） 69 6 3 5 6 5 6 4 9 8 8 3 5 槽号（本体有标记） 9 11 14 14 14 17 17 18 95 89 63 15 16 表32测量数据库 试验时间：20000702劢磁 电压 U2（V） 测量 电压 U1（V） 劢磁 电流 I（A） 功率 PL （W） 温度计（） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 107 107 105 105 105 107.5 107.5 107.5 107.5 107.5 106.5 108 109.5 111 110 110 111.8 114 116 116.7 14805 14831 14963 14963 15068 15068 15120 14963 14963 14896 30 33 35 36 38 41 42 43 45 46 30 33 36 38 41 45 47 48 49 50 30 36 40 45 50 54 56 59 55 57 30 34 38 43 46 50 52 54 53 54 30 34 37 40 45 48 50 53 52 54 30 35 38 43 48 52 54 57 53 55 30 35 38 43 47 51 54 56 53 55 30 34 38 42 46 50 52 54 54 56 30 32 33 34 35 38 39 40 42 44 30 32 33 34 34 35 37 38 40 41 30 32 33 34 35 35 36 37 39 41 * 54 57 * 54 56 4.1电机处理前的试验结果分析4.1.1磁通密度折算到lT时的铁损a.试验时磁通密度的实际值B=45U1/(WmS)=45106/(41 148.87)=1.037 9Tb.定子铁心轭部单位铁损PFe其中铁轭质量G=DcivS7.810-3=6 801()PFe =PFe /(G/B) 2=16 222.5/(6 801/1.037 9) 2=2.21(W/kg)c.铁心齿相互间最高温差t1 ()t1=(t2-t2)/B2=44/1.037 92=-40.8()式中，t1最高齿温，；t2最低齿温，。温升t2=(t3-t0)/B2=56/1.0 3792=52()式中，t3最高铁心齿温度，；t0铁心初温，。4.1.2处理前试验结果的分析判断该电机定子采用冷轧硅钢片，单位铁损不应超过1.7 W/kg。电力设备预防性试验规程中对电机的铁心试验规定：铁心齿相互间最高温差t1不超过15，铁心最高温升t2不超过25。本次试验从试验计算的数据可看出，铁心齿相互间最高温差t1、铁心最高温升t2均大于标准的要求，定子铁心轭部单位铁损PFe也大于要求，且存在过热点，可以认定该电机定子铁心试验不合格。4.2电机处理后试验结果的分析4.2.1磁通密度折算到1