[发明专利]在电磁铁芯缺陷测试或EL-CID测试之前对发电机组件去磁的方法和设备

说明书

技术领域

本实施方式一般地涉及一种用于识别发电机铁芯短路和其他的铁芯缺陷的方法和设备，更具体地说，涉及用于在测试这样的短路和其他缺陷之前对发电机铁芯去磁的方法和设备。

背景技术

发电机根据电动机的发电机动作原理将旋转能量转换为电能。转动力矩由燃气或蒸汽涡轮机施加到正旋转的并且被磁化的转子并且转换为在静止的壳形圆柱体定子中的交流电（AC），典型地是三相AC。转子在定子的轴向孔内部的旋转在由定子铁芯支撑的定子绕组内部产生交流电。

发电机是一种在机械上笨重的并且在电气上复杂的结构，以高达27千伏的电压提供高达2.222MVA的输出功率。大型发电机，例如500兆瓦发电机，重大约200吨，长大约6米和直径2.6米，孔直径大约1.3米并且气隙（即在转子和定子之间）大约0.75至2.0英寸。电气发电机是供电系统的主要电力生产者。

定子铁芯包括上千的薄的高导磁性（例如钢）沿圆周开槽的叠片（在一种实施方式中大约200000叠片），这些叠片水平堆叠并且压紧在一起。每个叠片定义了一个中央的开口并且由此当被堆叠时多个开口定义了轴向孔，所述轴向孔延伸铁芯的轴向长度。多个叠片定义了定子铁芯。每个叠片大约0.3mm厚并且以绝缘材料例如清漆镀层以使得每个叠片与接触到的相邻的叠片电气绝缘并且由此降低涡流损耗。铁芯叠片由沿着铁芯圆周分布并且轴向延伸通过每个叠片的条或棒保持在一起。

每个叠片（并且由此定子铁芯）还包括多个面向内部（即面向铁芯的中心线）的齿。典型地包括电气绝缘的铜条的定子绕组被安置在平行的槽内部，所述槽在连续的齿之间定义。铜条沿着铁芯的长度轴向地延伸。发电机输出电流在这些铜条内部被产生。

定子由旋转的涡轮机旋转地驱动并且携带轴向励磁绕组（也称为转子绕组），通过从励磁机提供的直流电流向所述励磁绕组提供能量。由转子绕组产生的（关于时间）恒定的磁通在定子铁芯内部旋转，其切割定子绕组并且在这些绕组内部产生交流电流。钢叠片保证，定子铁芯对于旋转的转子的磁通呈现低磁阻的路径。

定子和转子被封装在框架内部。每个转子末端包括支承轴颈，其与附着于框架的轴承协作，以提供在转子和框架之间的低摩擦界面。

通过转子的旋转磁场的动作而在定子绕组中感应的AC电流，流到发电机框架上的用于连接到外部电气负载的外部端子。三相交流电流由包括了围绕定子铁芯以120°分隔的三个独立的定子绕组的发电机产生。单相交流电流从单定子绕组提供。

防止定子铁芯中不期望的电流（与定子绕组中期望的电流相反）的产生是至关重要的，如果没有被探测和修复可能导致严重的铁芯过热、爆炸或起火。在相邻的叠片之间的绝缘旨在防止这些电流的形成和流动。然而，如果在叠片之间的绝缘，特别是沿着齿边缘突出于孔开口的绝缘，在安装、操作或维修期间被损坏，则可能形成导电电路。在这些电路内部旋转流通会感应电流；这些电流的流动会导致被损坏的区域中的过热点（导致过热的高电流密度区域）。如果允许继续，则在过热点周围区域中的高温也会损坏或可能导致围绕定子导线的电气绝缘故障，使得必须更换这些定子导线。已经出现过这样的情形，即过热点已经发展到大到以至于整个铁芯不得不被重建。

一种现有技术的过热点探测器，也称为回路测试，使用暂时的高功率环形磁通回路将铁芯激励至接近其运行磁通密度的磁通密度（例如大约运行磁通密度的85%）。该技术采用大尺寸导线，其延伸通过定子孔，围绕发电机框架的外部，然后返回通过孔。通常需要三至十匝（turn）的该导线。以高压向回路提供能量并且技术人员位于孔内部以手动检查定子表面以查找过热点。

热图像探伤技术是执行手动观察的一种替换。该技术也采用大尺寸导线以激励铁芯到其运行（或接近运行）磁通密度。然后利用红外探测仪扫描铁芯的整个表面。扫描处理从铁芯的一端到另一端执行，其中探测器轴向地并且圆周地移动以查找揭示了铁芯过热点的红外辐射。

回路测试典型地在新的或新缠绕的定子上执行，因为在测试能够被执行之前转子必须被移除。测试提供用于与在那个铁芯上执行的后续的回路测试（或其他的过热点探测测试）相比的基线（baseline）结果。这些后来的测试可以揭示潜在的过热点。通过与基线测试结果比较，可以确定特定的过热点是在最近发展起来的还是在基线测试期间出现的。