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　　王海波哈爾濱電力高等職業技術學院韓曉暉黑龍江電力職工大學韓景生哈爾濱大電機研究所和溫升的分布規律。確立了發電機定子端部結構設計的合理性和可靠性。：汽輪發電機端部發熱試驗1前言隨著汽輪發電機單機容量的增加，電機的電磁負荷已超過2000A/cm.電機端部漏磁場顯著增加，在電機定子端部鐵芯及結構件上引起較大的損耗發熱，可能造成電機端部有關部件過熱，影響電機安全運行。

　　QPSN-650-2型汽輪發電機系哈電公司的首臺核電產品，該機定子線負荷為！=2118A/cm，最大氣隙磁密褚=l.16T.為了改善定子端部發熱，降低端部損耗，避免端部磁場和損耗局部集中，在設計時采取了如下措施：采用非磁性鑄鋼壓指及非磁性鑄鋼分塊小壓板，以降低壓指、壓板上的損耗。

　　定子邊緣鐵芯段設有小階梯，并在邊段鐵芯齒部開有寬為3mm小槽，以限制軸向漏磁引起的渦流。

　　定子鐵芯兩端設有呈階梯狀磁屏蔽疊層，以使端部磁場分流，減少端部漏磁降低端部損耗。

　　從整體設計考慮，取定子有效鐵芯長度（6300mm）比轉子鐵芯有效長度（6250mm）長50mm，這對于電機負載工況來說，可使端部合成磁場減少，以減少端部漏磁，降低端部損耗。

　　發電機定子繞組為水內冷，轉子繞組為氫內冷，定子鐵芯及端部結構件為氫冷。電機轉子兩端對稱裝有旋漿式軸流風扇；電機兩端頂部對稱裝有氫氣冷卻器，整個電機成五進六出氣隙取氣徑向多路通風系統。電機額定氫壓PH=.4MPa.在定子鐵芯端部壓指處及端部磁屏蔽上均設有徑向通風道，以改善其冷卻效果。

　　為檢查和鑒定該電機定子端部結構的可靠性及設計的合理性。我們對該機定子端部磁場和溫升進行了測試。

　　2試驗內容和測置方法本試驗主要是在空載和短路工況下測量發電機定子端部的磁場和溫度，以確定該發電機端部磁場和溫度的分布規律，鑒定電機端部有無漏磁集中和過熱現象。

　　試驗工況：在空載工況（t/時測量發電機定子端部磁場。

　　1.05，1.2i/N）和短路工況（/K=1/n，1.46/N，1.08/n）時測量發電機定子端部穩定溫度。

　　測磁元件采用探測小線圈；測溫元件采用銅一康銅熱電偶。

　　在發電機定子端部測試元件分兩組，共設16個測點，每個測點埋設一個熱電偶和一個小線圈，共埋置32個測試元件。測點位置分別分布在電機汽端定子端部垂直上方和水平位置。埋設位置分別見及。

　　同時在發電機冷卻器的冷、熱風區分別埋置了電阻檢溫計，測試元件測量端設置一個熱電偶。分別測量冷、熱氫及環境溫度。

　　測試元件引線通過電機端部繞組中性點線棒絕緣外表面繞過錐環端部背部，用環氧樹脂粘結劑和白布帶固定牢，再經冷卻器人孔試驗蓋板密封裝置引出。

　　端部磁密采用探測小線圈――FLUKE高精度數字萬用表法測量。

　　端部溫度采用銅一康銅熱電偶一一7K2731/2741型計算機數據采集系統測量。

　　冷氫溫度和熱氫溫度用/WP熱電阻計算機數據采集系統測量。

　　熱偶測量時未設冰點，通過測定接線板處溫度作為熱偶冷點補償。

　　3置結果及分析3.1端部磁場電機端部的交變磁場是引起電機定子端部發熱的內在因素。它是由定轉子繞組端部共同產生的。端部磁場隨電機的運行工況、端部各部件的材料、尺寸和位置而異。

　　3.1.1定子端部磁密分布各種工況下定子端部磁密測試結果見表1.各工況磁密最大值見表2.空載、短路兩種工況下端部磁密對比，見表1、表3.可見，空載工況時，邊段鐵芯磁密比短路核電650MW汽輪發電機定子端部垂直上方測點示意圖時大得多；而短路運行時磁屏蔽各點和小壓板的磁密卻很大。兩種工況下壓指的磁密相差較小。

　　空載和短路運行時定子端部磁密的分布規律都是隨著離開定、轉子間氣隙的距離的增大而減小，即邊段鐵芯磁密最高，壓指次之，磁屏蔽最低。且與設計計算的規律相符。

　　從各工況測量結果可以看出，邊段鐵芯和壓指表面的磁密主要受轉子電流的影響，定子電流對其影響比較次要。而磁屏蔽表面的磁密與其相反，主要受定子電流的影響，轉子電流對它的影響為次要。

　　表1QFSN50>2型汽輪發電機定子端部磁密測量結果位置工況\密邊段鐵芯第2段（齒頂）邊段鐵芯第1段（齒頂）壓指（頂部）壓指（斜面）中磁屏蔽（內緣）中磁屏蔽（外側中部）外磁屏蔽（內緣）小壓板（外側面）空一載相穩態短路一表2最離磁密與位置工況測點位置磁密工況測點位置磁密空載相穩態短路表3空載、短路時靖部磁密比較表點位置工況\密10-4邊段鐵芯壓指磁屏蔽小壓板表4QFSN>（iS0~2型汽輪發電機定子螭部溫度實測值（氫壓0.4MFIO空載三相穩態短路冷氫熱氫環境3.2定子端部溫升由于電機端部交變磁場在端部結構件中引起渦流損耗產生熱量，在給定的冷卻條件下，便表現為一定的溫升。電機端部損耗總值一般不大，通常是某些部位局部損耗密度較大，如果冷卻不好，往往引起定子端部局部溫升過高。交變磁場感應的渦流損耗是端部發熱的內因，加上冷卻條件作用，便綜合表現為端部溫升，而端部溫升往往限制發電機的安全運行能力，為大家所重視。

　　端部溫升試驗的目的，主要是測定定子端部的溫升分布，研究端部發熱隨負載變化的規律及端部結構件的冷卻效果等。

　　3.2.1定子端部溫升情況該發電機各種工況下的定子端部溫度實測結果見表4.在不同工況下，定子端部結構件的最高溫度、溫升見表5.空載、短路兩種工況下端部溫升對比，見表4、表6.最高點是邊段鐵芯齒頂處溫升為14.4K.短路運行時定子端部溫升也不高，短路1.0/N工況下，最高點與空載時相同，亦是邊段鐵芯齒頂處溫升為8.4K.而且，就其定子端部鐵芯最篼溫升14.4K，它比定子鐵芯最高溫升空載、短路時最高溫升點與其它各點相差不大，空載0=1.05時最大相差13.6K；短路/K=1.0/N時最大只差7.1K.說明端部溫升比較均勻。

　　時定子端部分塊小壓板的溫升均不高，空載（/=1.05f/N）時最高溫升為1.4K；短路（/K=1.0/N）時最高溫升為5.5K.見表6.負載溫升在生產廠內無法得到實測值，是通過空載溫升和短路溫升推算而得，推算得到的端部負載溫升最高點仍然在定子邊段鐵芯齒頂處為11.6K，見表7.從理論上分析，如不計磁路飽和及電機各部分熱交換情況，負載溫升與對應短路溫升、空載溫升有下列關系：負載功率因數角。

　　3.2.2定子端部溫升分布該電機在空載、短路運行時端部溫升的分布規律基本與磁場分布規律一致。都是隨著其徑向尺寸增大，溫升減低。即邊段鐵芯最高，壓指次之，磁屏蔽的溫升最低。

　　表S最離升與位置工況空載三相穩態短路測點位置測點溫度（冗）冷氫溫度（尤）熱氫溫度（t）環境溫度（t）測點溫升（K）表6空載、短路時勵部升比較表邊段鐵芯壓指磁屏蔽小壓板工況\（K）\溫工況\邊段鐵芯壓指磁屏蔽小壓板升空載=短路/K表7定子靖部負栽升推算值（壓0.4MP8 4結論的測量結果和分析可以得出下列結論：發電機定子端部越靠近氣隙處磁場越強。空載和短路運行時最篼磁密點都在邊段鐵芯上，且空載時邊段鐵芯上的磁密比短路時大得多；而短路時磁屏蔽上各點的磁密都比空載時高很多。

　　該發電機在（t/o=1.05f/N）空載運行時，定子端部最高溫升為14.4K；在（/K=1.0/N）短路運行時定子端部最高溫升為8.4K.均低于設計計算值（27.8K）。

　　該發電機在空載與短路運行時的定子端部溫升分布規律是基本相同的。即以邊段鐵芯為最高，壓指次之，磁屏蔽的溫升最低。其溫升最高點都是邊段鐵芯齒頂處，且空載、短路時最高溫升點與其它各點的溫升相差不大。

　　發電機在空載與短路工況下定子邊段鐵芯和壓指的磁密很高，短路運行時磁屏蔽各點的磁密亦很大；但整個端部溫升均不高（最高為14.4K）。可見對于定子端部（鐵芯及結構件）來說，0.4MPa氫壓下氣隙及端部進風量是足夠的，且分布均勻，冷卻效果好。

　　實驗結果該發電機定子端部最篼溫升點（邊段鐵芯）為14.4K.如考慮冷卻氫氣溫度高到46：時，其邊段鐵芯最高溫度為60.4，它遠遠低于B級絕緣溫度限值（130）。定子端部鐵芯及結構件無過熱現象。

　　所以，通過試驗可認為哈電公司生產的QFSN-650-2型汽輪發電機的定子端部結構設計合理，運行可靠。發電機定子端部鐵芯及結構件均達到了設計標準要求。