大型发电机定子铁芯绝缘损坏检测方法试验分析
大型水轮发电机定子铁损现场试验方法
检验铁芯制造及 叠装质量 。介绍试验采 用的计算方 法及原理 ，试验程序及 步骤 ，试验 结果整理分析 及试验 注 意事项等 。
关键 词 水 轮 发 电机 定 子 铁 损 铁 芯 叠装 试 验
０ 引言
大 型水 轮发 电机定 子 受运 输 尺 寸 及 重 量 等 的 限制 ，其
磁 绕 组 电流 Ｊ 、励磁 电源容 量 及 测量 线 圈 匝数 。
定 子铁 芯 典 型 断面 如 图 １ 所 示 。Ｌ 为 定 子 铁 芯 有 效 高 度 ，ｍ；ｈ 为定 子铁 芯 轭 部 宽 度 ，ｍ； Ｋ 为 定 子铁 芯 压 紧 系数 ，硅 钢片 间 用漆 绝 缘 的取 ０ ． ９ ３ ４０ ． ９ ５ ，用 纸绝 缘 的取 ０ ． ９ ；ｈ 为 定 子铁 芯 总 高度 ，ｍ；ｄ 为 定 子 铁 芯 内 径 ，ｍ； ｄ 为定 子 铁 芯外 径 ，ｍ；ｂ 为定 子 铁 芯通 风槽 宽 度 ，ｍ ；
） ×１ ０ 安 匝／ ｍ。
２ 试 验 前 的计 算
铁损试验前需计算 的参数包 括励磁线 圈匝数 ｗ 、励
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ４ — ０ ２ — ２ ０
作者简介 ： 杨海龙（ １ ９ ７ ６ 一 ） ， 全 国一级 注册 建造 师 ， 注册监理工程 师， 从 事设计 、 技 术研 究与管理工作 ； 胡鑫凡（ １ ９ ６ ３ 一 ） ， 高级 工程 师， 注册
杨 海龙 ，胡 鑫 凡
（ 黄河勘 测规 划设 计有 限公 司 ，郑 州 ４ ５ ０ ０ ０ ０ ）
［ 摘 要］ 大 型 水 轮 发 电机 定 子 需 在 工 地 现 场 进 行 定 子 机 座 组 圆和 铁 芯 叠装 ， 因此 需在 工 地 现 场 进 行 定 子 铁 损 试 验 ， 以
200MW发电机定子绝缘故障及缺陷分析
某厂 ＃５ 、＃６发 电机 为前 苏联 生 产 的 Ｔ Ｂ 一２ ０— Ｂ ２ 进行整体冷压 （ 温） ８小时 。由于边段梯形铁芯端数较多 ， 常 ４ ２ Ｙ３ （ １ＭＷ） 发 电机 ，于 １ ９ 投 产 。＃７发 电机 为 使压 指 固定 铁芯轴 线距 离铁芯 最上 端距离 过长支 撑筋强 度 Ｅ ２０ ９ ０年
中国 电力教 育
２ １ 年 管理 论 丛与技 术研 究专刊 ０ Ｏ
２０ ０ ＭＷ 发 电机 定子 绝缘故 障及缺 陷分析
赵 永春
（ 中广核工程有 限公司 ，广东 深圳 ５８３） １０ １
摘 要 ： 本文主要探讨某 厂 ＃６发 电机定子 绝缘故 障、发电机 全抬线棒处理铁 芯松动 以及其他 ２０ ０ ＭＷ 发 电机易发生
并 采 取 针 对 措 施 ， 防患 于 未 然 。
一
＃６发 电机 （ １ＭＷ）定子 绝缘故障 ２０
１ 事故原因 ． 某厂 ＃６发 电机于 １９ 年 ２月发生定子 绕组 接地 事故。 ９５ 发 电机解 体后发现故 障点在励侧 ＃ ３ 槽 下线棒距 定子铁芯 ５ 端部 ６ ０ ０ｍｍ 处 ，铁 芯未损坏 。此 次事故 的主要原 因是 由于 绝缘 老化 ，存 在绝 缘薄 弱点 。当系统 产生 震荡 时 ，高 电压
将 松 动 磨 损 的 励 侧 梯 形 铁 芯 及 直 线 段 第 一 段 铁 芯 做 拆 除 重 达 ３ ｍ。 ａ ｒ
新 安装 ，在施 工 中发 现端 部梯 形铁芯 片 间用环 氧胶粘 固拆 下十分 困难 ，如 果强行拆 下将导致铁芯 损坏 报废 不能使用 。
１ 事故原 因 ． 抬 出 ＃２ －＃３ 槽 ｌ ４ ５ ２根上层 线棒 ，检查 下层线棒未有
#9发电机定子铁芯损耗试验技术方案
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
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。
发电机定子铁芯缺陷检查试验方法分析与探讨
目前 中 国大 多数 化工 企业 的 Ｅ ＲＰ系统 ， 领导 层 使用 的较少 ， 造成 这种 现象 的原 因 至少有 如下两 点 ： ①狭 义 Ｅ Ｒ Ｐ所实 现 的管理 功 能 ， 目前还 主要 停 留在 化 工企 业或 工 厂 的操 作层 和生 产管 理 层 ， 对 于企 业 或 集 团决策 层 需要 的企业 外 部 信 息资 源 ， 以及企 业 或 集 团 内各 产业 单 元 间 的协 调 、 平衡 与规 划 的处 理 还 基本 没涉 猎 ， 导致 管 理 者无 法 把 它 作为 自己 的一 个 主要工作 平 台 。 （ ￣Ｅ ＲＰ的管理 理念 强调 的是横 向 的流程运转 ， 每个 人都 是流 程上 的一个 节 点 ， 人 与人 之 间 只有权 限之 区别 ， 而 弱化人 等级 的差 别 。 而 目前
Ｅ Ｒ Ｐ有 一个 核 心理 念 ， 就是 通 过 Ｅ Ｒ Ｐ实施 “ 能 够 帮助 企业 获得 或保 持 独 特 的竞 争 优 势 、 实现 企业 经 营 目标” ， 站在 化 工企 业 的立场 ， 需 要 信 息 系统 能 够发 现 、 保留、 强 化 自身 的竞 争优 势 ， 形 成 差异化 ， 而 在Ｓ ＡＰ实施过 程 中 ， 实 施商 推 崇 的” 最 佳业 务实践 ” 的做 法恰恰 让化 工企业 逐 渐丧 失其独 特性 。
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ 一Ｏ ｌ 一１ ２
作者简介 ： 冯逸涛（ １ ９ ７ ８ －） ， 男， 工学学士， 安徽 理工大学电气 自动化专业， 工程师 ， 主要从事 电站 电气设备 维护与检修 。
Ｉ － ３ － ］ Ｇｅ ｏ ｒ ｇ ｅ Ｗ． Ａｎ ｄ ｅ ｒ ｓ ｏ ｎ、 Ｃｈ ａ ｒ ｌ ｅ ｓ Ｄ． ｎ ｉ ｌ ｓ ｏ ｎ 、 Ｔｉ ｍ
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。
大型灯泡贯流式水轮发电机组定子铁损试验及参数选择
贝》 的规定 ，采用 １ 『 】 ． ０Ｔ左右的磁通密度 （ 最低不小 于 ０ ） ．Ｔ ９
进行试验 ，当各点温度按 １ Ｔ磁通密度折算时 ，铁芯齿部的 ． ０ 最高温升不应超过 ２ ５℃，各齿部的最大温差不应超过 １ ５℃， 定子铁芯与齿部压板 、定子机 座最 大温差 ＜１ ５ｏ Ｃ，持续 时间
试验标
及 Ｓ ８ —８ 《 Ｄ ２ ７ ８ 水轮发 电机定子现 场装 配工艺导
４ 试 验接线
桥巩水电站机组定子铁损试验采用 ７ ｉ 单芯软铜电缆 ， ０ｍｌ ｌ 依次沿铁芯均匀分 ６等份环缠绕 ４ ８匝。试验 接线 原理如图 １ 所示 。图 １中各种仪表参数如表 １ ｒ 所示。测温点 布置 图如图 ２
积 ，通过 之前计算 为 ０２ ４０ ｌ ——试验时铁芯轭部磁通 ． ７ 。 ０ ｎ ；Ｂ
密度 ，要求为 １ ） 。 Ｔ
（ ） 励 磁 线 圈 电 流 ： Ｉ＝ 叮Ｄ Ｈ Ｎ ＝竹 （ Ｒ一 ） ＝ ８ Ｔ ｄ ２。 Ｈ ｈ ３１２×（ ×４ １～０１９ ７ ．５×１０８＝５ ４Ａ （ 中 ， ． ４ ２ ． ５ ．５ ）Ｘ２１ ０／ ７ 其
０２４０ １ 其 中 ，Ｉ ． ７１ ０ ， １ ２（ 一
定 子 铁芯 有效 长度 ，单 位 ：ｍ；
ｈ ——定子铁 芯轭部 高度 ，单 位 ：ｍ；Ｋ ——定 子铁 芯填充 系
数 ，现取 ０９ ；Ｌ ．３ ｌ ——定子铁芯总长 ，实际为 １ ３ ． ０ｍ；ｎ ５ ——
定 子 铁 芯通 风 沟 数 ，实 际 为 ２ ；ｂ ６ —— 定 子 铁 芯 通 风 沟 宽 ，实
数 ，取 １ ５ 匝 ／ ） ６安 ｍ。 （）励磁线 圈功率 ：Ｐ ＝ ，２ ９ ｒ Ｉ ×ｌ Ｕ
ｋ ＶＡ。
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大型发电机定子铁芯绝缘损坏检测方法试验分析
作者：袁硕刘天羽
来源：《科技与创新》2017年第03期
摘要：针对发电机定子铁芯绝缘检测，介绍了传统的定子铁芯损耗试验法和EL CID测试法（Electro-magnetic Core Imperfection Detector），并阐述了电磁铁芯故障检测仪中Chattock 磁位计的工作原理和整套检测设备的连接。
对比2种检测方法得出，EL CID法具有低励磁、高效、易操作的特点，能够快速、安全地判定定子铁芯的故障部位。
关键词：绝缘检测；铁芯损耗试验法；EL CID法；Chattock磁位计
中图分类号：TM307+.1 文献标识码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2017.03.022
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，有金属颗粒等质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。
本文简要介绍了检测发电机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。
②高电压、高电流。
检测试验需要多人参与，高电压、高电流的存在会给工作带来一些安全隐患。
③预热设备价格昂贵。
使用红外热成像技术测量温度来确定故障点，需要进行检测前加热升温，以达到检测要求。
④有些设备可能冷却不及时就会有潜在的损坏风险，并且可能会威胁到工作人员的安全。
⑤一般只能检测定子齿表面的故障，深部故障检测能力比较差。
2 EL CID测试法
20世纪70年代末，英国中心电力委员会（Central Electricity Generating Board）研究、验证了一种采用电磁方式检测铁芯叠片故障的方法，即EL CID试验法。
通过多年的研究发展，EL CID试验法被广泛应用。
2.1 EL CID试验原理
EL CID测试法的试验原理是：先进行励磁，在定子膛穿过1根励磁电缆，通入给定值交流电，定子膛均匀分布符合工作要求的磁通。
此时，因绝缘损伤而短路的硅钢片和铁芯紧固棒形成闭合回路，产生故障电流，如图3所示。
然后，使用Chattock磁位计感应故障电流产生的磁场，实现对故障点的检测。
这种检测方法工作量少，且只需施加额定励磁磁通量的4%.
3 结论
与铁芯损耗法相比，EL CID法的优点是：①只需要约4%的额定磁通下的磁场；②只需要小功率的电源设备，易于配备和搬运，铁芯故障检测的设备部件损毁后更换容易；③工作量减少，操作简单，安全系数高，在抢修过程中会节约时间，减少经济损失；④EL CID铁芯试验灵敏度比较高，不仅可以准确检测出定子表面的故障点，也可以通过EL CID典型故障波形来检测分析铁芯深处故障点。
参考文献
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〔编辑：白洁〕。