发电机定子铁损试验方案
1. 概述
发电机定子铁芯是由硅钢片叠合组装而成，叠装完成后必须进行铁损试验，通过实测定子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，从面综合判断铁芯片间的绝缘是否良好。
铁损试验是发电机大型试验项目之一，试验前必须作大量的计算工作和准备工作。
铁损试验方法：定子铁芯缠绕若干个励磁绕组，将交流电流通入励磁绕组，因交流电流在定子铁芯中产生磁场，而产生涡流和铁磁损耗，使铁芯发热，通过测量铁芯总的有功损耗与温度，计算出单位重量铁损与温升，以此判断铁芯叠装质量优劣。
根据国标《发电机定子铁心磁化试验导则GB/T20835-2007》规定以及厂家《铁损试验守则（61417）》，铁损试验采用8000-10000高斯的磁通密度，持续时间为90分钟。
试验合格标准：实测单位铁损不大于标准铁损1.15W/Kg的1.3倍，即1.495 W/Kg，最高温升不超过25℃，最大温差不超过15℃。
发电机定子为工地组合方式，定子机座由4瓣组合焊接，铁片经叠装和紧压后进行铁损试验，定子铁芯采用DW270-50冷扎无取向的硅钢片，每片厚度为0.5mm，冲片表面涂有一定厚度的F级绝缘漆。
发电机及定子铁芯有关系数如下：
型号：SF100－14/5380
额定容量：100MW/117.65MVA
额定功率因数：0.85（滞后）
额定电压：13.8kV
额定电流：4922A
额定转速：428.6r/min
额定频率：50Hz
励磁电压：193V
励磁电流：1172A
定子铁芯外径：D1=538(cm)
定子铁芯内径：D2=434(cm)
定子铁芯长度：L fe=190(cm)
定子铁芯齿高：h c=16.7(cm)
定子铁芯通风沟数量：n=52
定子铁芯通风沟高度：b=0.6(cm)
定子铁片型号：DW270-50
定子铁片厚度：0.5(mm)
定子铁片标准损耗：1.15(W/kg)（10000高斯）
2.试验前的有关计算：
2.1 定子铁芯扼部截面S的计算
2.1.1定子铁芯有效长度
K—定子铁芯叠压系数，片间用绝缘漆时取0.93—0.95。
L=K（L fe-nb）=0.95（190-52×0.6）=150.86(cm)
2.1.2定子铁芯扼部高度
h a=（D1-D2）/2- h c=（538-434）/2-16.7=35.3(cm)
2.1.3定子铁芯扼部截面积
S Z=L×h a=150.86×35.3≈5325(cm2)
2.2 励磁线圈匝数的计算
W1=U1*108/(4.44fS Z B）=400*108/(4.44*50*5213.25*10000）
=3.45(匝)
U1—励磁电源电压，选400V
B—试验时铁芯扼部磁通密度，10000高斯
励磁线圈实际选用缠绕3匝。
2.3 励磁线圈的电流及励磁容量计算
2.3.1定子铁扼平均直径
D av=D1-h a=538-16.7=521.3(cm)
2.3.2励磁线圈的电流
I e=πD av H0/W1=(3.14×521.3×2)/3≈1091A
H0—单位长度安匝数，磁通在10000高斯时，推荐值为2.15-2.3 (安匝/厘米)，暂取2.0(安匝/厘米)。
2.3.3励磁容量
S=UI e×10-3=400×1091×10-3≈436kVA
2.4测量线圈匝数计算
W2=U2* W1/U1=(1×400)/4=1匝
U 2—测量电压 U 1—励磁电压
3.试验接线及试验设备、仪表及材料
3.1试验接线示意图
注：三相变压器，单相供电，C 相悬空
V1、V2－电压表 f-频率表 CT-电流互感器 W-低功率瓦特表 A －电流表 K1-断路器 W1-励磁线圈 W2－测量线圈 B1－变压器 3.2试验设备、仪表及材料
4.试验准备
4.1技术交底
本试验方案经监理工程师审查批准后，试验前组合全体试验人员及有关各方参加技术交底会，由技术负责人详细介绍试验措施的内容、工作要点、注意事项及现场分工，让每位试验人员明白自身职责及注意事项，清楚试验时间和试验步骤，知道应急措施，确保试验顺利完成。
4.2试验设备、仪表、材料准备
试验人员根据分工，按照《定子铁损试验设备材料》完成试验设备准备工作，确保试验设备正常齐全，随时能满足试验所用。
4.3线圈缠绕
定子紧压结束，具备铁损试验条件，即可缠绕励磁及测量线圈。
由于发电机定子直径较大，为降低由于磁密不均所引起的误差，励磁线圈采用6个支路均匀分布缠绕，选用50mm2YC铜芯橡套软电缆，励磁线圈紧贴在铁芯齿表面，测量线圈缠绕在励磁线圈中间，贴在槽底，铁芯棱角处垫以5mm厚的胶皮保护。
用1000V绝缘电阻测试仪测量励磁及测量线圈对地绝缘，应大于1МΩ。
4.4测温点布置
沿定子铁芯圆周每60°方向(上、中、下轭部和齿部) 均匀布置36 个温度计, 监视铁芯温度。
温度计用橡皮泥固定于铁芯测温孔内以防振落。
再分别均匀布置槽底10 个、机座2 个、铁芯外围8 个, 以测量铁芯及机架温度，并按约定顺序进行编号。
用红外线测温仪定时测量各部位温度, 找出温度中的最高点, 加强监视。
4.5定子本体检查
试验前，将定子机座与基础支墩再次紧固，并用50mm2接地线可靠接地，彻底清理定子，不得存放金属物件及其它杂物，定子槽内不得有槽样棒遗留。
4.6试验现场用警示条围起来，悬挂警示标志。
5.试验步骤
5.1各部分检查完成后，确认主回路断开，作分合闸操作试验，分合闸应正确可靠。
5.2 试验指挥发令，试验人员就位，记录各测温点原始温度。
5.3合上断路器K1，全面检查铁芯各部位，如发现冒烟、局部过热、发红、冒火花，应立即跳闸停止试验，查明原因。
5.4若各部分均无异常，即正式开始试验，分隔10分钟记录一次铁芯各部分温度及表计读数，读数时应尽量做到同时性。
如发现局部温度过高，应报告试验指挥人，并重点监视其温度。
5.5试验过程中，注意其噪音变化，观察铁芯振动情况，检查拉紧螺杆有无松动。
6.试验结果整理分析
试验结束后，需按国标要求将试验数据换算到10000高斯时的准值，以确定定子铁损试验是否合格。
6.1 实验时磁通密度的实际值
B’= U2×108/4.44f’S z W2高斯
U2—测量线圈感应的电压值(伏)
W2—测量线圈匝数(匝)
6.2 铁芯重量
G=πD av S zⅹ7.665ⅹ10-3
=3.14×521.3×5325×7.8×10-3=67987.89（ Kg ）
6.3 定子铁芯扼部单位铁损
ΔP fe=(P fe/G)×(10000/B’)2 (W/Kg)
P fe—功率表W的读数(功率表读数乘600倍率)
按照电机厂标准,实测单位铁损应不大于标准铁损(1.15W/Kg)
的1.3倍,即不大于1.495 W/Kg。
6.4 铁芯最高温升
Δt1=(t3-t0) ×(10000/B’)2 (℃)
t3—最高铁芯温度
t0—铁芯初温
按标准规定, Δt1不得大于25℃。
6.5 最高铁芯温差
Δt2=(t1-t2) ×(10000/B’)2 (℃)
t1—90分钟时最高铁芯温度
t2—铁芯最低温度
按标准规定, Δt2不得大于15℃。
7.安全注意事项
7.1 本试验电流大,合闸电流大,且单相供电,应需要单独变压器供
电，电源变压器应尽量靠近试验点，并注意安全。
7.2 试验中检查定子膛内各部温度时,不得用双手直接触摸铁芯,以
防触电。
膛内不得存放金属物件。
7.3 发电机铁芯可靠接地。
7.4 测量严禁使用水银温度计。
7.5 励磁绕组应均匀分布在铁芯环上，以防漏磁造成试验误差。
7.6 励磁线圈应用绝缘导线，并有足够绝缘强度，以防电弧烧伤铁芯。
7.7试验中若发现铁芯任何一处温度超过规定值,或个别地方发热厉
害、冒烟或发红,应立即停止试验。
7.8试验现场周围加临时安全围栏以防触电。
7.9严禁无关人员进入现场。
7.10现场配备一定数量灭火器。
8．试验人员配置
现场指挥: 1人
技术负责人:2人
安全负责人：1人
电气表计读数: 2人
温度装置读数: 3人
温度巡检: 2人
噪声测量: 1人
电源监视: 2人
现场警戒: 1人
9.实验时间安排
因考虑到晚上施工电源相对稳定,波动小,试验现场干扰小,闲杂人员相对也少,所以把试验尽可能安排在晚上进行。
试验方案编制依据及参考文献：
1、瑞丽江水轮发电机技术条件及结构说明（哈电OEA460.398）
2、水轮发电机定子铁耗实验守则（哈电61417）
3、高压电气设备试验方法（西南电业管理局试验研究所1984年）
4、发电机定子铁心磁化试验导则………………GB/T20835-2007
铁损试验电气数据及噪声测量记录表
铁损试验铁芯温度测量记录（一）
铁损试验铁芯温度测量记录（二）。