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| 标准编号 | GB/T 20835-2024 (GB/T20835-2024) | | 中文名称 | 发电机定子铁心磁化试验导则 | | 英文名称 | Guide for magnetization test of generator stator core | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | K20 | | 字数估计 | 20,278 | | 发布日期 | 2024-08-23 | | 实施日期 | 2024-08-23 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 20835-2024: 发电机定子铁心磁化试验导则
中华人民共和国国家标准
ICS 29.160.20CCS K 20
发电机定子铁心磁化试验导则
2024⁃08⁃23 发布
2025⁃03⁃01 实施
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布
代替 GB/T 20835-2016
目次
前言·····Ⅲ
1 范围·····1
2 规范性引用文件····1
3 术语和定义·····1
4 符号·····2
5 前期计算····3
5.1 定子铁心轭部截面面积····3
5.2 定子铁心轭部质量····3
5.3 励磁线圈匝数与励磁电流····3
5.4 试验电源容量···4
5.5 测试线圈电压···4
6 试验要求····4
6.1 试验现场·····4
6.2 试验电源·····4
6.3 测量仪器和仪表····4
6.4 励磁线圈·····5
6.5 测试线圈·····5
7 试验方法····5
7.1 试验前检查····5
7.2 试验接线·····5
7.3 初始温度测量···6
7.4 试验时监测····6
7.5 磁通密度的测量····6
7.6 定子铁心损耗的测量···6
7.7 磁通密度和时间····7
7.8 试验记录·····9
7.9 试验报告编制···9
7.10 试验后检查·····9
8 质量判别····9
8.1 定子铁心最大温升的限值····9
8.2 定子铁心相同部位最大温差的限值····9
附录 A （资料性） 低磁通涡流检测方法····10
附录 B （资料性） 定子铁心比总损耗····11
B.1 定子铁心比总损耗的换算····11
B.2 定子铁心比总损耗的参考判定依据····11
附录 C （资料性） 试验报告内容····12
C.1 基本信息·····12
C.2 定子铁心设计数据····12
C.3 试验设备仪表···12
C.4 基本数据·····12
C.5 试验数据·····12
C.6 试验结果·····12
前言
本文件按照 GB/T 1.1-2020《标准化工作导则 第 1 部分：标准化文件的结构和起草规则》的规
定起草。
本文件代替 GB/T 20835-2016《发电机定子铁心磁化试验导则》，与 GB/T 20835-2016 相比，除
结构调整和编辑性改动外，主要技术变化如下：
a） 更改了范围（见第 1 章，2016 年版的第 1 章）；
b） 增加了“术语和定义”一章（见第 3 章）；
c） 更改了符号中 f0、Ps（1.0）、Ps（1.4）的规定（见第 4 章，2016 年版的第 3 章）；
d） 更改了 kFe取值的参考内容（见 5.1，2016 年版的 4.1）；
e） 增加了硅钢片密度 ρ 的参考标准和取值范围（见 5.2）；
f） 增加了试验时的实际励磁线圈匝数 W1，应结合现场的实际情况进行调整（见 5.3.1）；
g） 增加了试验电源为三相变压器和使用电容器补偿的规定（见 5.4）；
h） 增加了励磁线圈电缆的布置要求（见 6.4）；
i） 更改了绝缘电阻测量值的参考标准（见 6.4，2016 年版的 4.4.1）；
j） 更改了图 1 试验原理示意图（见 7.2，2016 年版的 6.1）；
k） 增加了试验时监测内容（见 7.4）；
l） 增加了定子铁心损耗的测量（见 7.6）；
m） 增加了受现场试验条件限制时，隐极同步发电机的试验要求（见 7.7.1.1）；
n） 增加了试验磁通密度偏差时的修正（见 7.7.1.2）；
o） 更改了附录试验数据修正，由附录转为正文（见 7.7.1.2，2016 年版的附录 B）；
p） 增加了试验频率偏差时的修正（见 7.7.1.3）；
q） 删除了发电机定子铁心相同部位括号内的内容（见 2016 年版的 7.2）。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由中国电器工业协会提出。
本文件由全国大型发电机标准化技术委员会（SAC/TC511）归口。
本文件起草单位：哈尔滨大电机研究所有限公司、哈尔滨电机厂有限责任公司、东方电气集团东方
电机有限公司、上海电气电站设备有限公司上海发电机厂、华电电力科学研究院有限公司东北分公司、
南方电网电力科技股份有限公司、浙江富春江水电设备有限公司、润电能源科学技术有限公司、国网湖
北省电力有限公司电力科学研究院、哈动国家水力发电设备工程技术研究中心有限公司、中国长江三
峡集团有限公司内蒙古分公司、无锡普天铁心股份有限公司、哈尔滨电气动力装备有限公司、河北丰宁
抽水蓄能有限公司、南方电网调峰调频发电有限公司储能科研院、山东齐鲁电机制造有限公司、福建铨
一电源科技有限公司、苏州范斯特机械科技有限公司、内蒙古电力（集团）有限责任公司内蒙古电力科
学研究院分公司。
本文件主要起草人：苟智德、周光厚、孙玉田、王健军、张征平、成德明、唐强、岳啸鸣、陈展、王向阳、
崔一铂、胡刚、贲喜鹏、邹祖冰、黄浩、杨正锋、盛君、孙文东、李乐卿、李霖、郭俊杰、项源、王磊。
本文件及其所代替文件的历次版本发布情况为：
--2007 年首次发布为 GB/T 20835-2007；
--2016 年第一次修订；
--本次为第二次修订。
发电机定子铁心磁化试验导则
1 范围
本文件规定了发电机定子铁心磁化试验的前期计算、试验要求、试验方法和质量判别。
本文件适用于电压等级为 6.3 kV 及以上隐极同步发电机和水轮发电机，用于发电机定子铁心质
量的检验。其他类型电机参照执行。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文
件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于
本文件。
GB/T 2521.1 全工艺冷轧电工钢 第 1 部分：晶粒无取向钢带（片）
GB/T 2521.2 全工艺冷轧电工钢 第 2 部分：晶粒取向钢带（片）
GB/T 2900.25 电工术语 旋转电机
GB/T 9637 电工术语 磁性材料与元件
DL/T 5420 水轮发电机定子现场装配工艺导则
3 术语和定义
GB/T 2900.25、GB/T 9637 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
定子铁心磁化试验 magnetization test of stator core
利用专门缠绕在定子铁心上的励磁线圈，通以工频交流电流，在铁心内部产生接近饱和的交变磁
通，以检验定子铁心质量的试验方法。
3.2
励磁线圈 excitation coil
在定子铁心磁化试验中，缠绕定子铁心用以产生磁场的导体线圈或回路。
3.3
测试线圈 search coil
在定子铁心磁化试验中，用于检测或测量磁通密度的导体线圈或回路。
[来源：GB/T 9637-2001，221⁃04⁃38，有修改]
3.4
安匝 ampere-turns
分布或集中绕组（或线圈）的匝数乘以通过这些绕组（或线圈）的电流（安培）所得的积。
[来源：GB/T 2900.25-2008，411⁃46⁃02，有修改]
3.5
比总损耗 specific total loss
给定质量的均匀磁化材料所吸收的总功率除以该质量。
[来源：GB/T 9637-2001，221⁃03⁃21]
4 符号
下列符号适用于本文件。
bv --定子通风道宽，单位为米 （m）；
B --试验时定子铁心轭部磁通密度，单位为特斯拉 （T）；
D1 --定子铁心外径，单位为米 （m）；
D i1 --定子铁心内径，单位为米 （m）；
f --试验电源频率，单位为赫兹 （Hz）；
f0 --额定频率，单位为赫兹 （Hz）；
H --定子轭部磁场强度，单位为安每米 （A/m）；
hys --定子铁心轭高，单位为米 （m）；
hs --定子槽深，单位为米 （m）；
I --励磁线圈电流，单位为安培 （A）；
kFe --定子铁心叠装系数；
KS --电源容量系数；
lu --定子铁心净长，单位为米 （m）；
l --定子铁心长度，单位为米 （m）；
m --定子铁心轭部质量，单位为千克 （kg）；
nv --定子通风道数；
P --通过励磁线圈电流和测试线圈电压测得的有功功率，单位为瓦 （W）；
P1 --通过试验结果计算得到的定子铁心比总损耗，单位为瓦每千克 （W/kg）；
Ps（1.0）--定子铁心硅钢片材料在 1.0 T、50 Hz 或 60 Hz 时的比总损耗，单位为瓦每千克 （W/kg）；
Ps（1.4）--定子铁心硅钢片材料在 1.4 T、50 Hz 或 60 Hz 时的比总损耗，单位为瓦每千克 （W/kg）；
Q --定子铁心轭部截面面积，单位为平方米 （m2）；
ρ --硅钢片密度，单位为千克每立方米 （kg/m3）；
S --试验电源容量，单位为千伏安 （kVA）；
t --试验时间，单位为分 （min)；
t0 --环境温度，单位为摄氏度 （℃)；
ti --试验时第 i个测温点的温度，单位为摄氏度 （℃）；
U1 --励磁线圈电压，单位为伏 （V）；
U2 --测试线圈电压，单位为伏 （V）；
W1 --励磁线圈匝数；
W2 --测试线圈匝数；
Δtmax--从试验开始到试验结束，定子铁心的最大温升，单位为开尔文（K）；
Δtmin--从试验开始到试验结束，定子铁心的最小温升，单位为开尔文（K）；
Δt --从试验开始到试验结束，定子铁心相同部位最大温升与最小温升之差，即 Δt＝Δtmax-
Δtmin ，单位为开尔文（K）；
Δtmax1--修正后的铁心最大温升，单位为开尔文 （K）；
Δtmax0--实测铁心最大温升，单位为开尔文 （K）；
Δt1 --修正后的铁心最大温差，单位为开尔文 （K）；
Δt0 --实测铁心最大温差，单位为开尔文 （K）。
5 前期计算
5.1 定子铁心轭部截面面积
定子铁心轭部截面面积，按公式（1）计算。
Q = lu hys （1）
式中：
lu=kFe（l–bvnv）；
hys= 12 (D 1 - Di1)- h s；
kFe为定子铁心叠装系数，其值由制造厂确定。一般情况下，当硅钢片厚度为 0.35 mm 时，kFe取值
范围为 0.93~0.96；当硅钢片厚度为 0.50 mm 时，kFe取值范围为 0.94~0.97。
5.2 定子铁心轭部质量
定子铁心轭部质量，按公式（2）计算。
m = π (D 1 - hys) Qρ （2）
式中：
ρ--硅钢片密度，其值由制造厂确定。对于厚度为 0.35~0.50 mm 硅钢片，按照 GB/T 2521.1、
GB/T 2521.2，一般为 7 600~7 850 kg/m3。
5.3 励磁线圈匝数与励磁电流
5.3.1 励磁线圈匝数
励磁线圈匝数按公式（3）计算后取整。
W 1 = U 14.44fQB （3）
式中：
f --试验电源频率，一般为 50 Hz 或 60 Hz；
B--定子铁心轭部磁通密度，水轮发电机取 1.0 T、隐极同步发电机取 1.4 T。
试验时的实际励磁线圈匝数 W1，应结合现场的实际情况进行调整。
5.3.2 励磁安匝
励磁安匝按公式（4）计算。
IW 1 = π (D 1 - hys) H （4）
式中：
H--硅钢片在 1.0 T（水轮发电机）或 1.4 T（隐极同步发电机）时的磁场强度 （A/m），H 值由制
造厂给定。
5.3.3 励磁线圈电流
励磁线圈电流按公式（5）计算。
I = π (D 1 - hys) HW 1 （5）
5.4 试验电源容量
试验电源容量按公式（6）计算。
S = KSU 1 I × 10-3 （6）
式中：
KS--电源容量系数，一般取 1.1，或根据实际情况确定。
如果试验电源为三相变压器，使用其中的两相进行定子铁心磁化试验，三相变压器的容量应为 3 倍
的电源容量计算值。使用电容器补偿的定子铁心磁化试验，其电源容量按补偿后的要求进行配置。
5.5 测试线圈电压
测试线圈电压按公式（7）进行计算。
U 2 = U 1W 2W 1 （7）
式中：
W2--测试线圈匝数，一般取 1 或 2。
6 试验要求
6.1 试验现场
被试定子铁心及试验设备周围应保证足够的安全距离并设立警示标识。
6.2 试验电源
试验电源应为合格的交流电源，其容量应满足电源容量计算结果的要求。
6.3 测量仪器和仪表
6.3.1 电气测量仪表
根据前期计算结果，选择测试仪表及其量程。电气测量仪表的精度应不低于 0.5 级，且电气测量
仪表宜采用功率分析仪。采用瓦特表进行测量时，应采用相匹配的低功率因数瓦特表。
6.3.2 仪用互感器
根据前期计算结果选择仪用互感器，其精度应不低于 0.2 级。
6.3.3 温度测试仪
温度测量宜采用红外热成像仪，亦可采用红外线点温仪、酒精温度计或热电偶测温仪等，不准许使
用水银温度计。红外热成像仪的测温精度应满足±2 ℃或测量值乘以±2%（℃）。酒精温度计或热电
偶温度测量的精度应满足±1 ℃。
采用红外热成像仪时，宜配置便携式红外线点温仪，辅助进行温度测量。
若埋设检温元件，其埋设位置应沿定子铁心内外圆周上、中、下部位均匀布置。
6.4 励磁线圈
励磁线圈的要求如下：
a） 励磁线圈电缆的耐压等级应高于电源电压，电缆截面积应满足试验电流要求；
b） 励磁线圈电缆应采用不带屏蔽及铠装的电缆；
c） 励磁线圈电缆在定子铁心圆周上均匀缠绕或对称布置，各励磁线圈电缆的缠绕方向应相同；
d） 励磁线圈电缆与定子铁心接触的棱角部位应垫设绝缘材料，励磁线圈与定子铁心及机座之间
应有足够的绝缘，测量的绝缘电阻值符合 DL/T 5420 的规定；
e） 励磁线圈电缆的布置，应注意避免脚手架、化妆板等可能因电磁感应涡流产生高温过热的
影响；
f） 当励磁电缆引线较长，或者励磁线圈匝数较多时，由于励磁线圈本身的电压降落，为保证试验
所要求的磁通密度，励磁线圈匝数 W1宜比计算值减少 1 匝~2 匝。
6.5 测试线圈
测试线圈的要求如下：
a） 测试线圈宜只缠绕定子铁心；
b） 测试线圈电缆的耐压等级应高于测试线圈电压的计算值；
c） 测试线圈电缆应采用不带屏蔽及铠装的电缆；
d） 对于励磁线圈在铁心上均匀排绕的，测试线圈可布置在圆周上任意位置；对于励磁线圈为对
称布置的，应布置在相邻两励磁线圈的中间位置；对于励磁线圈是单匝的，测试线圈应布置在
正交位置。
7 试验方法
7.1 试验前检查
试验前，进行以下检查：
a） 定子铁心膛内应洁净无异物，硅钢片无毛刺；
b） 发电机内置检温元件应可靠接地；
c） 定子穿心螺杆的绝缘应满足技术规定；
d） 若定子铁心槽内已有线圈，进行铁心磁化试验时，定子线棒或绕组应处于开路状态；
e） 检查试验接线是否正确、接头连接是否牢靠、电缆是否破损等。
7.2 试验接线
按试验要求缠绕励磁线圈与测试线圈，试验原理示意图如图 1 所示。
标引符号说明：
W1 --励磁线圈；
W2 --测试线圈；
TV --电压互感器；
TA --电流互感器；
V --电压表；
A --电流表；
W --低功率因数瓦特表；
P --功率分析仪（如采用，可替代虚线框内的电压表、电流表、低功率因数瓦特表）。
图 1 试验原理示意图
7.3 初始温度测量
试验前，应测量定子铁心初始温度和环境温度，二者温差应不超过 5 K。
7.4 试验时监测
试验时，应密切监测定子铁心温度和温升。若出现局部高温过热、冒烟等异常现象，应立即停止试
验。待排除异常后，再重新进行试验。
试验时，应监测振动和噪声情况。若出现振动和噪声异常，应切断电源，停止试验，待排除异常后
再继续试验。如果仍然无法进行定子铁心磁化试验，可考虑采用低磁通涡流检测方法。附录 A 给出
了低磁通涡流检测方法相关信息。
7.5 磁通密度的测量
通过测试线圈测得的电压 U2，可由公式（8）计算出定子铁心轭部的磁通密度 B。
B = U 24.44f QW 2 （8）
7.6 定子铁心损耗的测量
通过测量励磁线圈电流和测试线圈电压，可测得有功功率 P；定子铁心损耗的实际值应为有功功
率 P 的 W1/W2 倍。
7.7 磁通密度和时间
7.7.1 额定频率为 50 Hz的发电机
7.7.1.1 试验时的磁通密度和时间
按表 1 规定的磁通密度和试验时间进行定子铁心磁化试验。试验时，隐极同步发电机的磁通密度
宜为 1.4 T；水轮发电机的磁通密度宜为 1.0 T。
表 1 磁通密度和试验时间
发电机类型
隐极同步发电机
水轮发电机
磁通密度
1.4
1.0
试验时间
min
一般情况下，隐极同步发电机的磁通密度不应低于 1.26 T；水轮发电机的磁通密度不应低于
0.9 T。
受现场试验条件限制时，隐极同步发电机可在磁通密度 1.0 T 下持续试验 90 min。
7.7.1.2 试验磁通密度偏差时的修正
当试验磁通密度不满足表 1 时，应进行试验时间修正或定子铁心温升试验数据修正，优先进行试
验时间修正。
a） 试验时间修正
试验时间按公式（9）、公式（10）进行修正。
隐极同步发电机：
t = 45 ()1.4B 2 （9）
水轮发电机：
t = 90 ()1.0B 2 （10）
b) 定子铁心温升、温差试验数据修正
定子铁心温升、温差试验数据按公式（11）~公式（14）进行修正。
对于隐极同步发电机：
Δtmax1=Δtmax0()1.4B 2()f0f 1.3 （11）
Δt1=Δt0()1.4B 2()f0f 1.3 （12）
对于水轮发电机：
Δtmax1=Δtmax0()1.0B 2()f0f 1.3 （13）
Δt1=Δt0 ()1.0B 2()f0f 1.3 （14）
7.7.1.3 试验频率偏差时的修正
试验电源频率出现偏差时，按公式（11）~公式（14）对定子铁心温升、温差试验数据进行修正。
7.7.2 额定频率为 60 Hz的发电机
7.7.2.1 总则
对于额定频率为 60 Hz 的发电机，定子铁心磁化试验可按下述两种方法之一进行：
a） 采用 60 Hz 试验电源进行试验；
b） 采用 50 Hz 试验电源进行试验。
7.7.2.2 采用 60 Hz试验电源的试验
采用 60 Hz 试验电源进行额定频率 60 Hz 的发电机试验，与采用 50 Hz 试验电源进行额定频率
50 Hz 的发电机试验的方法相同。试验时的磁通密度和试验时间要求，见表 1。
7.7.2.3 采用 50 Hz试验电源的试验
a） 试验时的磁通密度和时间
采用 50 Hz 试验电源进行额定频率 60 Hz 发电机的定子铁心磁化试验，按表 2 规定的磁通密度和
试验时间进行。试验时，隐极同步发电机的磁通密度宜为 1.4 T；水轮发电机的磁通密度宜为 1.0 T。
表 2 磁通密度和试验时间（采用 50 Hz 试验电源时）
发电机类型
隐极同步发电机
水轮发电机
磁通密度
1.4
1.0
试验时间
min
130
一般情况下，隐极同步发电机的磁通密度不应低于 1.26 T；水轮发电机的磁通密度不应低于
0.9 T。
受现场试验条件限制时，隐极同步发电机可在磁通密度 1.0 T 下持续试验 130 min。
b） 试验磁通密度偏差时的修正
当试验磁通密度不满足表 2 时，应进行试验时间修正或定子铁心温升、温差试验数据修正，优先进
行试验时间修正。
1） 试验时间修正
试验时间按公式（15）、公式（16）进行修正。
隐极同步发电机：
t = 65 ()1.4B 2 （15）
水轮发电机：
t = 130 ()1.0B 2 （16）
2) 定子铁心温升、温差试验数据修正
定子铁心温升、温差的试验数据，参照 7.7.1.2b）修正。
c） 试验频率偏差时的修正
试验电源频率出现偏差时，参照 7.7.1.3 修正。
7.8 试验记录
试验时，应至少每隔 15 min 记录一次试验频率、测试线圈电压、励磁线圈电流、功率、定子铁心温
度和环境温度。有条件时，可记录定子铁心预埋检温计的温度。
7.9 试验报告编制
根据每次测得的数据计算实际磁通密度、定子铁心损耗、比总损耗、定子铁心最大温升和定子铁心
最大温差。定子铁心比总损耗的换算方法见附录 B。
根据试验数据编制试验报告，试验报告可参考附录 C 编写。
7.10 试验后检查
试验结束后，宜检查检温元件、定子铁心拉紧（穿心）螺杆的绝缘、铁心的压紧度等。
8 质量判别
8.1 定子铁心最大温升的限值
在规定的磁通密度下，经过规定的试验时间后，定子铁心最大温升（Δtmax）限值见表 3：
表 3 定子铁心最大温升限值
发电机类型
隐极同步发电机
水轮发电机
定子铁心最大温升限值
≤25
≤25
8.2 定子铁心相同部位最大温差的限值
在规定的磁通密度下，经过规定的试验时间后，定子铁心相同部位最大温差（Δt1）限值见表 4：
表 4 定子铁心相同部位最大温差限值
发电机类型
隐极同步发电机
水轮发电机
定子铁心相同部位最大温差限值
≤15
≤15
附 录 A
（资料性）
低磁通涡流检测方法
低磁通涡流检测方法是采用一个励磁线圈对定子铁心进行激磁，但其激磁容量仅为发电机定子铁
心磁化试验励磁量的 4% 左右。它通过对定子铁心中的涡流而非热效应的测量，来判断定子铁心是否
存在片间短路故障。由于该方法所要求的试验电源容量低，仅需 3 kVA~20 kVA 的试验电源容量即
可，因此现场的电源容量一般均可满足要求。目前，低磁通涡流检测方法的典型仪器有电磁铁心故障
检测仪，称为 ELCID（ELectromagnetic Core Imperfection Detector）。
由于励磁及定子铁心短路涡流电流的存在，使定子铁心产生了环路磁场。基于安培环路定律，可
以采用一种特制的 Chattock 磁位计（其实际为一个半圆状路径上的绕制螺线管线圈，也称为“罗氏线
圈”）来检测铁心内部的短路涡流。实际使用中，将安装有 Chattock 磁位计的小车横跨在一铁心槽的两
相邻铁齿上，在规定的励磁状态下，推动小车从定子铁心的一端到另一端，即可完成对该槽齿路径所在
区域故障电流的检测。
Chattock 磁位计的输出信号送入专门的低磁通涡流检测主机中进行分析计算，即可测得其对应的
故障电流。该电流可分解为直轴分量和交轴分量两部分。其中，直轴分量电流为励磁电流作用在
Chattock 磁位计上所得到的等效电流，而交轴分量电流才是故障处涡流在磁位计上作用所得到的等效
电流。由于交轴分量与励磁电流存在 90°相位差，因此也被称为正交电流。低磁通涡流检测仪器内部
已配置有专门的分析校正软件，可以自动实时检测出正交电流，从而测得流过定子铁心短路故障点的
涡流值。
低磁通涡流检测方法需要定位筋作为涡流通路，但定位筋可能与局部铁心叠片未完全接触，此时
即使该局部铁心片间出现短路点，也不会形成涡流通路，此时低磁通涡流检测方法将会漏诊。根据目
前国际上的使用情况，在规定的励磁状态（4% 额定励磁）下，当正交电流超过 100 mA 时， 需要进一步
对铁心进行检查，见表 A.1。
表 A.1 ELCID 参考判定依据
发电机类型
隐极同步发电机
水轮发电机
正交电流
mA
≤100
≤100
在不同的励磁水平下进行测试，正交电流的判断参考依据也要相应等比例地提高或降低。但由于
铁心磁化特性的非线性，不推荐在额定励磁 2%~10% 以外的励磁水平进行测试。
......
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