[發明專利]在電磁鐵芯缺陷測試或EL-CID測試之前對發電機組件去磁的方法和設備

無效

• 申請號: 201280051334.0
• 申請日: 2012-10-17
• 公開（公告）號: CN103890872A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: M.J.梅塔拉;W.伊澤爾曼
• 申請（專利權）人: 西門子能量股份有限公司
• 主分類號: H01F13/00
• 分類號: H01F13/00;G01R33/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 謝強

技術領域

本實施方式一般地涉及一種用于識別發電機鐵芯短路和其他的鐵芯缺陷的方法和設備，更具體地說，涉及用于在測試這樣的短路和其他缺陷之前對發電機鐵芯去磁的方法和設備。

背景技術

發電機根據電動機的發電機動作原理將旋轉能量轉換為電能。轉動力矩由燃氣或蒸汽渦輪機施加到正旋轉的并且被磁化的轉子并且轉換為在靜止的殼形圓柱體定子中的交流電（AC），典型地是三相AC。轉子在定子的軸向孔內部的旋轉在由定子鐵芯支撐的定子繞組內部產生交流電。

發電機是一種在機械上笨重的并且在電氣上復雜的結構，以高達27千伏的電壓提供高達2.222MVA的輸出功率。大型發電機，例如500兆瓦發電機，重大約200噸，長大約6米和直徑2.6米，孔直徑大約1.3米并且氣隙（即在轉子和定子之間）大約0.75至2.0英寸。電氣發電機是供電系統的主要電力生產者。

定子鐵芯包括上千的薄的高導磁性（例如鋼）沿圓周開槽的疊片（在一種實施方式中大約200000疊片），這些疊片水平堆疊并且壓緊在一起。每個疊片定義了一個中央的開口并且由此當被堆疊時多個開口定義了軸向孔，所述軸向孔延伸鐵芯的軸向長度。多個疊片定義了定子鐵芯。每個疊片大約0.3mm厚并且以絕緣材料例如清漆鍍層以使得每個疊片與接觸到的相鄰的疊片電氣絕緣并且由此降低渦流損耗。鐵芯疊片由沿著鐵芯圓周分布并且軸向延伸通過每個疊片的條或棒保持在一起。

每個疊片（并且由此定子鐵芯）還包括多個面向內部（即面向鐵芯的中心線）的齒。典型地包括電氣絕緣的銅條的定子繞組被安置在平行的槽內部，所述槽在連續的齒之間定義。銅條沿著鐵芯的長度軸向地延伸。發電機輸出電流在這些銅條內部被產生。

定子由旋轉的渦輪機旋轉地驅動并且攜帶軸向勵磁繞組（也稱為轉子繞組），通過從勵磁機提供的直流電流向所述勵磁繞組提供能量。由轉子繞組產生的（關于時間）恒定的磁通在定子鐵芯內部旋轉，其切割定子繞組并且在這些繞組內部產生交流電流。鋼疊片保證，定子鐵芯對于旋轉的轉子的磁通呈現低磁阻的路徑。

定子和轉子被封裝在框架內部。每個轉子末端包括支承軸頸，其與附著于框架的軸承協作，以提供在轉子和框架之間的低摩擦界面。

通過轉子的旋轉磁場的動作而在定子繞組中感應的AC電流，流到發電機框架上的用于連接到外部電氣負載的外部端子。三相交流電流由包括了圍繞定子鐵芯以120°分隔的三個獨立的定子繞組的發電機產生。單相交流電流從單定子繞組提供。

防止定子鐵芯中不期望的電流（與定子繞組中期望的電流相反）的產生是至關重要的，如果沒有被探測和修復可能導致嚴重的鐵芯過熱、爆炸或起火。在相鄰的疊片之間的絕緣旨在防止這些電流的形成和流動。然而，如果在疊片之間的絕緣，特別是沿著齒邊緣突出于孔開口的絕緣，在安裝、操作或維修期間被損壞，則可能形成導電電路。在這些電路內部旋轉流通會感應電流；這些電流的流動會導致被損壞的區域中的過熱點（導致過熱的高電流密度區域）。如果允許繼續，則在過熱點周圍區域中的高溫也會損壞或可能導致圍繞定子導線的電氣絕緣故障，使得必須更換這些定子導線。已經出現過這樣的情形，即過熱點已經發展到大到以至于整個鐵芯不得不被重建。

一種現有技術的過熱點探測器，也稱為回路測試，使用暫時的高功率環形磁通回路將鐵芯激勵至接近其運行磁通密度的磁通密度（例如大約運行磁通密度的85%）。該技術采用大尺寸導線，其延伸通過定子孔，圍繞發電機框架的外部，然后返回通過孔。通常需要三至十匝（turn）的該導線。以高壓向回路提供能量并且技術人員位于孔內部以手動檢查定子表面以查找過熱點。

熱圖像探傷技術是執行手動觀察的一種替換。該技術也采用大尺寸導線以激勵鐵芯到其運行（或接近運行）磁通密度。然后利用紅外探測儀掃描鐵芯的整個表面。掃描處理從鐵芯的一端到另一端執行，其中探測器軸向地并且圓周地移動以查找揭示了鐵芯過熱點的紅外輻射。

回路測試典型地在新的或新纏繞的定子上執行，因為在測試能夠被執行之前轉子必須被移除。測試提供用于與在那個鐵芯上執行的后續的回路測試（或其他的過熱點探測測試）相比的基線（baseline）結果。這些后來的測試可以揭示潛在的過熱點。通過與基線測試結果比較，可以確定特定的過熱點是在最近發展起來的還是在基線測試期間出現的。