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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

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

0.35～0.5mm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，有金属颗粒等質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。本文简要了检测发电机

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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（LoseTestOfCore）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3MVA），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

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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。

2ELCID测试法

20世纪70年代末，英国中心电力委员会（CentralElectricity

GeneratingBoard）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ELCID试验法。通过多年的研究发展，ELCID

试验法被广泛应用。

2.1ELCID试验原理

ELCID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，ELCID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；④ELCID铁芯试验灵敏度比较高，不仅可以准确检测出定子

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表面的故障点，也可以通过ELCID典型故障波形来检测分析铁

芯深处故障点。

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