大型发电机定子铁芯绝缘损坏检测方法试验分析

技术方案项目名称：#9发电机定子铁芯损耗试验编制：审核：会签：批准：天津军粮城发电有限公司2011年7月26日发电机定子铁芯是由硅钢片叠合组装而成的。

由于制造和检修可能存在的质量不良，或在运行中，由于热和机械力的作用，可引起片间绝缘损坏，造成短路，在短路区域形成局部过热，引起发动机定子线圈绝缘损伤，从而威胁机组的安全运行。

所以发电机在交接时或运行中，对铁芯绝缘有怀疑时，或铁芯全部或局部修理后，或发电机定子打槽楔前后，需进行定子铁芯的损耗试验，以测量铁芯单位质量的损耗，测量铁轭和齿的温度，检查各部温升是否超过规定值，从而综合判断铁芯片间的绝缘是否良好。

一试验目的通过发电机定子铁芯损耗试验测量定子铁芯单位损耗，测量铁轭和齿部温度，检查各部温升是否超过标准值，综合判定片间绝缘是否良好，有无短路。

二发电机参数型号：QFSN-350-2 额定功率：350MW 额定电压：20kV 额定电流：11887A 功率因数：0.85 频率：50Hz 转速：3000r/min 定转子绝缘等级：F 生产厂家：哈尔滨电机厂有限责任公司投运日期：2010年7月三试验依据及标准1 DL/T596-1996 《电力设备预防性试验规程》与华北电网有限公司《电力设备交接和预防性试验规程》。

2 磁密在1T下持续试验时间为90min，齿的最高温升不大于25K，齿的最大温差不大于15K，单位损耗不大于1.3倍参考值。

对直径较大的发电机试验时应注意校正由于磁通密度分布不均匀所引起的误差。

3 试验时的各部分温升及损耗值与出厂值比较应无明显增大。

三试验方法1 试验原理接线定子铁损试验一般接线如图1所示，由于励磁线圈W1和测量线圈W2集中布置，对大型发电机因其漏磁对试验结果影响较大。

图中测量线圈W2应布置于磁通均匀或接近均匀的区域。

将发电机转子抽出后，定子绕组应三相短路接地。

如定子绕组有尚未消除的接地点时，则绕组只需短路，不可再接地，以免多点接地使铁芯烧坏。

定子铁芯铁损的试验和测试定子铁芯铁损的试验（1）概述定子铁损试验是检验发电机定子铁芯装配质量的重要方法，也是检验铁芯自身绝缘性能的重要工序。

其基本试验方法是在定子铁芯上缠绕若干组激磁绕组，通入50H Z交流电压，电流在定子铁芯中产生磁场的同时产生涡流与磁滞损耗，使铁芯发热。

通过测量绕组得到的感生电压与激磁电流的有功功率损耗及温度，计算出单位重量铁芯损耗与温升（W/kg）,比较判别铁芯叠装质量。

（2）用于定子铁损试验的计算参数1）发电机技术参数：发电机型号：SF100-68/10350SF20-44/6500额定容量额定功率100 MW20 MW额定功率因数（滞后）（滞后）额定电压额定电流额定频率50Hz额定转速minmin2）铁芯参数及试验计算参数（发电机定子结构参数计算）定子铁芯外径D1（mm）定子铁芯内径D2（mm）定子铁芯高度h （mm）定子铁芯磁轭高度（估算）h a=（D1-D2）/2-h c（cm）通风沟高度b （mm）通风沟数量n 槽深h c（mm）硅钢片安匝数H0 （安匝/cm）槽型尺寸h e x槽宽填充系数K= 选择电源频率f=50 （Hz）选择激磁电压U=400（V）试验磁通密度B= 1T （理论数值）3）试验参数计算铁芯有效高度L = K x（h-n x b）（mm）定子铁芯磁轭截面积S=L x h a （em2）激磁线圈匝数的计算W l =U x 104/ x f x S x B （匝）激磁线圈的电流和功率1= n X ( D-h ) X H o /WI (A)P1=1 X U X 10-3(kVA)测量线圈匝数的计算 W m F(UJU) X W (匝)，其测量电压为激磁线圈电缆截面积：按每平方毫米(铜线)电流密度不大于 3安培选择，采用铜芯橡套绝缘软线。

(3)定子铁损试验原理接线图发电机定子铁芯铁损试验接线图(4)发电机定子铁损试验设备及仪表选择配置序号名称型号格规单位数量备注1 低压开关柜 ,1000A 面 12 电压互感器，级台 13 标准电流互感器 1000/5A ，级台 14交流电压表0 ?450V块2(V )。

大型汽轮发电机组定子铁芯损耗现场试验探讨发布时间：2022-09-25T08:33:08.946Z 来源：《当代电力文化》2022年10期作者：杨卫乐[导读] 大型汽轮发电机组的铁心是由相互绝缘厚为0.35?mm?或0.5?mm?的硅钢片叠压而成，铁心压装之后杨卫乐内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司，内蒙古自治区呼和浩特市，010000摘要：大型汽轮发电机组的铁心是由相互绝缘厚为0.35?mm?或0.5?mm?的硅钢片叠压而成，铁心压装之后，凭借端部的压圈、齿压板和底部的定位筋，使铁心紧固成一个整体，它是发电机的重要组成部分，磁路方面，使发电机的磁通获得低磁阻的磁路，机械方面，起着固定发电机定子绕组的作用。

关键词：大型汽轮发电机组；定子铁心；铁芯损耗；试验一、概述：某发电厂#2发电机为某有限公司生产QFSN-600-2-22F型隐极式同步汽轮发电机，定子铁心采用武钢产品，材质50WW310，厚度为0.5mm；圆周共用21片叠压而成，硅钢片约28万张175吨。

二、发电机铁芯损耗试验事由： 2017年2月，按照#2机组计划性A级检修安排，开始对发电机解体检修。

1、发电机抽出转子后，发电机膛内发现：第3～4槽之间第4段铁心单边、第5段铁心局部磨损。

第4～5槽之间第8、9、18、19、20、21段铁心侧边磨损。

第11～12槽之间第26～33段铁心单边磨损。

第13～14槽之间第14段铁心表面磨损痕迹、第31、32段铁心有被异物撞伤约35×22×7.5（深）的“坑”。

第14～15槽之间第33段铁心被异物撞伤约31×15×4.5（深）的“坑”。

2、拆除发电机两侧导向风挡、内端盖后发现：励端正上方十二点半位置（X1引出线靠右侧），铜支架内侧固定螺栓一颗脱落、螺栓锁片松动，发电机定子铁心部分位置受损，局部有疑似过热和放电痕迹[1]。

三、发电机定子铁心处理工序：发电机膛内通风孔、槽锲做密封→局部磨削法→电腐蚀（电极法）→退定子槽锲→EL-CID试验检测→电极法重新处理→铁损试验→定子铁芯表面涂刷绝缘漆→定子打槽锲→预防性试验。

定子铁芯铁损的试验（1）概述定子铁损试验是检验发电机定子铁芯装配质量的重要方法，也是检验铁芯自身绝缘性能的重要工序。

其基本试验方法是在定子铁芯上缠绕若干组激磁绕组，通入50H Z交流电压，电流在定子铁芯中产生磁场的同时产生涡流与磁滞损耗，使铁芯发热。

通过测量绕组得到的感生电压与激磁电流的有功功率损耗及温度，计算出单位重量铁芯损耗与温升（W/kg），比较判别铁芯叠装质量。

（2）用于定子铁损试验的计算参数1）发电机技术参数：发电机型号：SF100-68/10350SF20-44/6500额定容量111.11MVA23.35MVA额定功率100MW20MW额定功率因数0.90（滞后）0.85（滞后）额定电压15.75kV10.50kV额定电流A额定频率50Hz额定转速88.2r/min136.4r/min2）铁芯参数及试验计算参数（发电机定子结构参数计算）定子铁芯外径D1（mm）定子铁芯内径D2（mm）定子铁芯高度h（mm）定子铁芯磁轭高度（估算）h a=（D1-D2）/2-h c（cm）通风沟高度b（mm）通风沟数量n槽深h c（mm）硅钢片安匝数H0（安匝/cm）×槽宽槽型尺寸hc填充系数K=0.95选择电源频率f=50（Hz）选择激磁电压U=400（V）试验磁通密度B=1T(理论数值)3）试验参数计算铁芯有效高度L＝K×（h-n×b）(mm)定子铁芯磁轭截面积S=L×h a（cm2）激磁线圈匝数的计算W l=U×104/4.44×f×S×B（匝）激磁线圈的电流和功率I=π×（D1-h）×H0/W l(A)P l=I×U×10-3(kVA)测量线圈匝数的计算W m=(U2/U)×W l(匝)，其测量电压为（V）。

激磁线圈电缆截面积：按每平方毫米（铜线）电流密度不大于3安培选择，采用铜芯橡套绝缘软线。

大型发电机定子铁芯绝缘损坏检测方法试验分析发电机是由定子、转子和定子基座三大部分组成的，定子铁芯为发电机提供磁回路，固定定子绕组线圈。

定子铁芯一般由0.35～0.5 mm厚的硅钢片叠成，硅钢片涂有绝缘漆膜，且硅钢片一侧通过铁芯紧固棒紧固在一起。

定子铁芯是发电机故障的频发部件，主要原因是定子铁芯叠片间的绝缘漆膜易损坏，叠片间短路，叠片与紧固棒形成闭合回路，产生涡流电流，导致定子铁芯局部过热。

铁芯叠片间短路的常见原因有以下3点：①硅钢片厚度不均，边缘有毛刺或漆膜质量差。

②定子硅钢片压装不到位。

由于压力不足，导致硅钢片振动，长时间运行使叠片磨损、绝缘损坏。

③发电机运行时，有金属颗粒等質地坚硬的物体落入发电机定子铁芯中，导致叠片间绝缘损坏。

定子铁芯出现绝缘损坏的情况时，务必要停机检测、维修，这必定会影响正常发电，减少经济效益；更严重的是，还会导致区域性断电，影响人们的正常生活。

在发电机交接试验、更换定子绕组或是定子铁芯疑似有损伤时，要对发电机进行定子铁芯短路故障检测，判断发电机能否正常运行。

本文简要了检测发电机1/ 4定子铁芯短路故障的2种试验方法，即传统的定子铁耗试验法和铁芯损伤电磁感应检测。

1 定子铁耗试验1.1 试验原理定子铁耗试验的基本原理是：拆下发电机转子，定子铁芯上缠绕励磁绕组；通入交流电，定子膛中生成接近饱和的交变磁通；定子铁芯中产生涡流和磁滞损耗，使定子铁芯局部发热（定子铁芯中叠片间绝缘漆受损加剧，会产生更大的涡流，温度也会进一步升高）；使用红外线成像仪测量发现高温点，与标准数据进行比较，进而发现疑似故障点。

1.2 铁损法试验原理图和现场铁损法的试验原理和试验现场情况如图1、图2所示。

1.3 铁损法试验的缺陷定子铁耗试验（Lose Test Of Core）是检测铁芯故障试验的传统方法，它在过去的定子铁芯绝缘检测中的使用率比较高，但也存在一些不足，具体表现在以下几个方面：①要求使用大功率电源设备（通常需要3 MVA），励磁电源要提供额定磁通80%～100%的磁通量，磁通量要求比较高。

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1～1.4 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、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 107 001－2005），磁密在1T下齿的最高温升不大于25℃，齿的最大温差不大于15℃，单位损耗不大于1.3倍参考值。