王海波哈尔滨电力高等职业技术学院韩晓晖黑龙江电力职工大学韩景生哈尔滨大电机研究所和温升的分布规律。确立了发电机定子端部结构设计的合理性和可靠性。：汽轮发电机端部发热试验1前言随着汽轮发电机单机容量的增加，电机的电磁负荷已超过2000A/cm.电机端部漏磁场显著增加，在电机定子端部铁芯及结构件上引起较大的损耗发热，可能造成电机端部有关部件过热，影响电机安全运行。
QPSN-650-2型汽轮发电机系哈电公司的首台核电产品，该机定子线负荷为！=2118A/cm，最大气隙磁密褚=l.16T.为了改善定子端部发热，降低端部损耗，避免端部磁场和损耗局部集中，在设计时采取了如下措施：采用非磁性铸钢压指及非磁性铸钢分块小压板，以降低压指、压板上的损耗。
定子边缘铁芯段设有小阶梯，并在边段铁芯齿部开有宽为3mm小槽，以限制轴向漏磁引起的涡流。
定子铁芯两端设有呈阶梯状磁屏蔽叠层，以使端部磁场分流，减少端部漏磁降低端部损耗。
从整体设计考虑，取定子有效铁芯长度（6300mm）比转子铁芯有效长度（6250mm）长50mm，这对于电机负载工况来说，可使端部合成磁场减少，以减少端部漏磁，降低端部损耗。
发电机定子绕组为水内冷，转子绕组为氢内冷，定子铁芯及端部结构件为氢冷。电机转子两端对称装有旋浆式轴流风扇；电机两端顶部对称装有氢气冷却器，整个电机成五进六出气隙取气径向多路通风系统。电机额定氢压PH=.4MPa.在定子铁芯端部压指处及端部磁屏蔽上均设有径向通风道，以改善其冷却效果。
为检查和鉴定该电机定子端部结构的可靠性及设计的合理性。我们对该机定子端部磁场和温升进行了测试。
2试验内容和测置方法本试验主要是在空载和短路工况下测量发电机定子端部的磁场和温度，以确定该发电机端部磁场和温度的分布规律，鉴定电机端部有无漏磁集中和过热现象。
试验工况：在空载工况（t/时测量发电机定子端部磁场。
1.05，1.2i/N）和短路工况（/K=1/n，1.46/N，1.08/n）时测量发电机定子端部稳定温度。
测磁元件采用探测小线圈；测温元件采用铜一康铜热电偶。
在发电机定子端部测试元件分两组，共设16个测点，每个测点埋设一个热电偶和一个小线圈，共埋置32个测试元件。测点位置分别分布在电机汽端定子端部垂直上方和水平位置。埋设位置分别见及。
同时在发电机冷却器的冷、热风区分别埋置了电阻检温计，测试元件测量端设置一个热电偶。分别测量冷、热氢及环境温度。
测试元件引线通过电机端部绕组中性点线棒绝缘外表面绕过锥环端部背部，用环氧树脂粘结剂和白布带固定牢，再经冷却器人孔试验盖板密封装置引出。
端部磁密采用探测小线圈――FLUKE高精度数字万用表法测量。
端部温度采用铜一康铜热电偶一一7K2731/2741型计算机数据采集系统测量。
冷氢温度和热氢温度用/WP热电阻计算机数据采集系统测量。
热偶测量时未设冰点，通过测定接线板处温度作为热偶冷点补偿。
3置结果及分析3.1端部磁场电机端部的交变磁场是引起电机定子端部发热的内在因素。它是由定转子绕组端部共同产生的。端部磁场随电机的运行工况、端部各部件的材料、尺寸和位置而异。
3.1.1定子端部磁密分布各种工况下定子端部磁密测试结果见表1.各工况磁密最大值见表2.空载、短路两种工况下端部磁密对比，见表1、表3.可见，空载工况时，边段铁芯磁密比短路核电650MW汽轮发电机定子端部垂直上方测点示意图时大得多；而短路运行时磁屏蔽各点和小压板的磁密却很大。两种工况下压指的磁密相差较小。
空载和短路运行时定子端部磁密的分布规律都是随着离开定、转子间气隙的距离的增大而减小，即边段铁芯磁密最高，压指次之，磁屏蔽最低。且与设计计算的规律相符。
从各工况测量结果可以看出，边段铁芯和压指表面的磁密主要受转子电流的影响，定子电流对其影响比较次要。而磁屏蔽表面的磁密与其相反，主要受定子电流的影响，转子电流对它的影响为次要。
表1QFSN50>2型汽轮发电机定子端部磁密测量结果位置工况\密边段铁芯第2段（齿顶）边段铁芯第1段（齿顶）压指（顶部）压指（斜面）中磁屏蔽（内缘）中磁屏蔽（外侧中部）外磁屏蔽（内缘）小压板（外侧面）空一载相稳态短路一表2最离磁密与位置工况测点位置磁密工况测点位置磁密空载相稳态短路表3空载、短路时靖部磁密比较表点位置工况\密10-4边段铁芯压指磁屏蔽小压板表4QFSN>（iS0~2型汽轮发电机定子螭部温度实测值（氢压0.4MFIO空载三相稳态短路冷氢热氢环境3.2定子端部温升由于电机端部交变磁场在端部结构件中引起涡流损耗产生热量，在给定的冷却条件下，便表现为一定的温升。电机端部损耗总值一般不大，通常是某些部位局部损耗密度较大，如果冷却不好，往往引起定子端部局部温升过高。交变磁场感应的涡流损耗是端部发热的内因，加上冷却条件作用，便综合表现为端部温升，而端部温升往往限制发电机的安全运行能力，为大家所重视。
端部温升试验的目的，主要是测定定子端部的温升分布，研究端部发热随负载变化的规律及端部结构件的冷却效果等。
3.2.1定子端部温升情况该发电机各种工况下的定子端部温度实测结果见表4.在不同工况下，定子端部结构件的最高温度、温升见表5.空载、短路两种工况下端部温升对比，见表4、表6.最高点是边段铁芯齿顶处温升为14.4K.短路运行时定子端部温升也不高，短路1.0/N工况下，最高点与空载时相同，亦是边段铁芯齿顶处温升为8.4K.而且，就其定子端部铁芯最篼温升14.4K，它比定子铁芯最高温升空载、短路时最高温升点与其它各点相差不大，空载0=1.05时最大相差13.6K；短路/K=1.0/N时最大只差7.1K.说明端部温升比较均匀。
时定子端部分块小压板的温升均不高，空载（/=1.05f/N）时最高温升为1.4K；短路（/K=1.0/N）时最高温升为5.5K.见表6.负载温升在生产厂内无法得到实测值，是通过空载温升和短路温升推算而得，推算得到的端部负载温升最高点仍然在定子边段铁芯齿顶处为11.6K，见表7.从理论上分析，如不计磁路饱和及电机各部分热交换情况，负载温升与对应短路温升、空载温升有下列关系：负载功率因数角。
3.2.2定子端部温升分布该电机在空载、短路运行时端部温升的分布规律基本与磁场分布规律一致。都是随着其径向尺寸增大，温升减低。即边段铁芯最高，压指次之，磁屏蔽的温升最低。
表S最离升与位置工况空载三相稳态短路测点位置测点温度（冗）冷氢温度（尤）热氢温度（t）环境温度（t）测点温升（K）表6空载、短路时励部升比较表边段铁芯压指磁屏蔽小压板工况\（K）\温工况\边段铁芯压指磁屏蔽小压板升空载=短路/K表7定子靖部负栽升推算值（压0.4MP8 4结论的测量结果和分析可以得出下列结论：发电机定子端部越靠近气隙处磁场越强。空载和短路运行时最篼磁密点都在边段铁芯上，且空载时边段铁芯上的磁密比短路时大得多；而短路时磁屏蔽上各点的磁密都比空载时高很多。
该发电机在（t/o=1.05f/N）空载运行时，定子端部最高温升为14.4K；在（/K=1.0/N）短路运行时定子端部最高温升为8.4K.均低于设计计算值（27.8K）。
该发电机在空载与短路运行时的定子端部温升分布规律是基本相同的。即以边段铁芯为最高，压指次之，磁屏蔽的温升最低。其温升最高点都是边段铁芯齿顶处，且空载、短路时最高温升点与其它各点的温升相差不大。
发电机在空载与短路工况下定子边段铁芯和压指的磁密很高，短路运行时磁屏蔽各点的磁密亦很大；但整个端部温升均不高（最高为14.4K）。可见对于定子端部（铁芯及结构件）来说，0.4MPa氢压下气隙及端部进风量是足够的，且分布均匀，冷却效果好。
实验结果该发电机定子端部最篼温升点（边段铁芯）为14.4K.如考虑冷却氢气温度高到46：时，其边段铁芯最高温度为60.4，它远远低于B级绝缘温度限值（130）。定子端部铁芯及结构件无过热现象。
所以，通过试验可认为哈电公司生产的QFSN-650-2型汽轮发电机的定子端部结构设计合理，运行可靠。发电机定子端部铁芯及结构件均达到了设计标准要求。