QFSN_300_2_20B型汽輪發(fā)電機產(chǎn)品說明書樣本

1、 QFSN-300-2-20B型汽輪發(fā)電機產(chǎn)品說明書 目 錄1.適用圍.22. 概述.23. 額定和性能.24 結構介紹.7汽輪發(fā)電機產(chǎn)品說明書1.適用圍:本"產(chǎn)品說明書"適用于QFSN-300-2-20B與同型不同容量(如330MW)的汽輪發(fā)電機。發(fā)電機型號所表示的意義為(以300MW容量為例)： QFSN 300 2 20 B特征號電壓20kV兩極額定容量300MW轉子繞組氫冷定子繞組水冷發(fā)電機由汽輪機拖動2. 概述本型汽輪發(fā)電機為三相二極同步發(fā)電機, 由汽輪機直接拖動。本型汽輪發(fā)電機的冷卻采用" 水氫氫" 方式, 即定子線圈 (包括定子引線,定子過

2、渡引線和出線)采用水冷,轉子線圈采用氫冷,定子鐵心與端部結構件采用氫氣表面冷卻。集電環(huán)采用空氣冷卻。機座部的氫氣由裝于轉子兩端的軸流式風扇驅(qū)動,在機進行密閉循環(huán)。勵磁采用"機端變壓器靜止整流的自并勵勵磁系統(tǒng)"。 發(fā)電機滿足以下標準的要求: GB/T7064 透平型同步電機技術要求 IEC34-3 透平型同步電機技術要求 IEEE Std.115 同步電機試驗方法3 額定和性能 (以300MW為例，詳見技術數(shù)據(jù)匯總表)型號 QFSN-300-2-20B額定出力(按技術協(xié)議) 353 MVA/300 MW 額定電壓 20 kV額定電流 10.189 kA功率因數(shù) 0.85 (滯

3、后)轉速 3000 r/min頻率 50 Hz相數(shù) 3短路比0.6 效率98.9冷卻方式水氫氫額定氫壓 0.25 MPa(g)定子接線 2-Y出線端子數(shù) 6絕緣等級 F (溫升按B級考核)電抗瞬變電抗 x'd (非飽和值) 0.25 (標么值)超瞬變電抗 x"d(飽和值) 0.15 (標么值)每日漏氫量 10 m3轉軸振動 0.075mm (p/p)軸承振動 0.025mm (p/p) 噪音 89 dB(A)(離機殼1 m 處測量)3.1 技術規(guī)和基本技術要求3.1.1 型式和轉向三相, 二極, 隱極式轉子同步發(fā)電機,由汽輪機直接驅(qū)動,其旋轉方向隨汽輪機，(國汽輪機從機頭向發(fā)

4、電機看為順時針方向)。3.1.2 環(huán)境溫度和海拔高度發(fā)電機與其輔助設備連續(xù)運行的環(huán)境條件為:廠房環(huán)境溫度 5-45, 3.1.3 檢溫計在以下部位裝設電阻測溫元件(RTD)和溫度計（詳見隨機安裝圖4）:定子線圈和出線的每條水支路的出水端(RTD)；定子每槽上層和下層線圈之間(RTD)；定子鐵心齒部和軛部(不少于 12 個 RTD)；冷卻器冷風側和熱風側(RTD 和溫度計)；軸瓦(RTD)；軸承出油管(RTD和溫度計)；油密封出油管(RTD)；氫氣冷卻器總進水管和每個出水管(RTD和溫度計)。集電環(huán)出風(溫度計)測溫元件為100(0)鉑熱電阻（雙支元件）；所有測溫元件在機座的引線均為屏蔽線。在定

5、子端部壓指、壓圈與銅屏蔽上埋設有熱電偶。發(fā)電機在規(guī)定的冷卻介質(zhì)參數(shù)下運行在額定狀態(tài)時, 各處溫度限值符合國標GB/T7064的規(guī)定。3.1.4臨界轉速轉子臨界轉速遠離額定轉速±10的圍。3.1.5超速發(fā)電機轉子裝配后進行120額定轉速的超速試驗,歷時2min 。3.1.6定子繞組電阻偏差排除引線長度不同引起的誤差后, 任意兩相冷態(tài)電阻測量值之差不大于其中最小值的 1.0。3.1.7氫氣冷卻器氫氣冷卻器在制造廠進行0.8MPa的水壓試驗,歷時 30 分鐘。電廠交接試驗壓力為0.6 MPa,歷時 30 分鐘。當 5的水管堵塞后, 發(fā)電機仍能輸出額定功率。當一個冷卻器退出運行后,發(fā)電機能輸

6、出80額定功率。3.1.8絕緣電阻3.1.8.1 定子繞組在干燥狀態(tài)接近工作溫度時測量,不小于 5 兆歐。(用2500V兆歐表測量。)3.1.8.2 轉子繞組室溫下( 20 )測量不小于1 兆歐。(用500V兆歐表測量。)3.1.8.3 測溫元件室溫下(20)測量不小于1兆歐。(用250V兆歐表測量。)3.1.8.4.軸承和油密封(勵磁機端)軸承和油密封(勵端) 對地絕緣電阻不小于1兆歐(用1000V兆歐表測量)3.1.9電壓波形與諧波因數(shù)(THF)發(fā)電機在空載額定電壓和額定轉速時, 其線電壓波形正弦性畸變率不超過 5;其線電壓的諧波因數(shù)不超過1.5。3.1.10耐電壓試驗發(fā)電機定、轉子繞組能

7、承受以下耐電壓試驗歷時1min:定子繞組交流工頻試驗電壓有效值為2UN+1Kv(或根據(jù)技術協(xié)議),轉子繞組交流工頻試驗電壓有效值為10UfN, (UfN為額定勵磁電壓)電廠安裝后的交接試驗電壓為上述電壓的 80。3.1.11定子繞組與機座的水壓試驗總裝出廠前定子繞組應能承受 1.0 MPa(表壓)水壓試驗,歷時8 小時；工地安裝后的交接試驗水壓為 0.75MPa(表壓)，歷時8 小時。發(fā)電機機座,端罩, 端蓋,出線罩與氫氣冷卻器包等能承受 1.0 Mpa（表壓）的水壓試驗, 歷時15分鐘。3.1.12短時過負荷能力3.1.12.1 定子繞組定子繞組能承受短時過電流運行，且滿足下列公式：(I2-

8、1)t=37.5s其中：I-定子電流(%)； t-過電流時間(sec.)3.1.13突然短路發(fā)電機能承受在額定功率和額定功率因數(shù)以與105額定電壓下發(fā)生在出口端的三相突然短路故障。發(fā)電機亦能承受主變壓器高壓側系統(tǒng)中發(fā)生的任何形式的短路故障造成的沖擊而無損壞。 "無損壞"的標志是在發(fā)生上述短路故障后,定子線圈可能有輕微變形,但不會引起發(fā)電機損壞而造成停機。3.1.14強勵發(fā)電機能承受額定勵磁電壓 2 倍的強勵電壓,持續(xù)時間10S 。強勵電壓上升速度不小于 2/sec.3.1.15負荷變化和大修間隔發(fā)電機運行負荷允許在50至100額定負荷之間變化。發(fā)電機服役期間可以起停1000

9、0次。大修間隔不小于4年。注：發(fā)電機正常與非正常運行的有關規(guī)定見運行說明書。4結構介紹4.1 總裝 見附圖1圖1. 汽輪發(fā)電機總裝圖4.2 通風定子鐵心和轉子繞組由氫氣密閉循環(huán)系統(tǒng)進行冷卻。氣體由安裝在轉子兩端的單級軸流式風扇驅(qū)動。從風扇來的氣流通過機座的導風管進入各冷風區(qū), 再從鐵心背部沿鐵心徑向風溝進入氣隙, 然后進入轉子繞組風道, 冷卻轉子繞組后,氣流回到氣隙,并沿著鐵心徑向風溝進入機座熱風區(qū)，經(jīng)導風管流過安裝在端罩上部的冷卻器,冷卻后再回到風扇前繼續(xù)循環(huán)。定子和轉子風區(qū)的數(shù)量相等,位置相對應,冷風區(qū)和熱風區(qū)沿軸向交替布置。這種布置方式使定子和轉子得到均勻的冷卻，溫度比較均勻。圖2. 發(fā)

10、電機通風示意圖4.3 機座機座是用鋼板焊成的殼體結構,有足夠的強度和剛度。其作用是支承定子鐵心和定子線圈，并構成特定的冷卻氣體流道。作為氫氣的密閉容器，能承受機意外氫氣爆炸產(chǎn)生的沖擊。機座由端板,外皮和風區(qū)隔板等組焊而成，并形成特定的環(huán)形進出風區(qū)。 機座設計成三段, 即一個中段和兩個端罩，以減小定子運輸尺寸與重量。其 中段(含鐵心和繞組)是發(fā)電機最重最大的部件, 但其尺寸和重量均未超過鐵路運輸極限，可以通過鐵路隧道運往電廠。圖3. 發(fā)電機定子運輸機座和端罩經(jīng)1.0MPa 歷時30 min 的水壓試驗和 0.4MPa 歷時24小時的空氣氣密試驗。端罩與機座之間和端罩與出線罩之間的結合面用焊接進行

11、密封(在安裝時進行), 端罩與端蓋之間用鴿尾槽嵌裝橡皮條并抹密封膠的方式進行密封。機座上有四個可拆式吊攀，端罩側面布置有若干測溫接線板，機的測溫元件引線經(jīng)過測溫接線板引出。所有機外的油、水、氣管道均用法蘭與發(fā)電機聯(lián)接。4.4 定子鐵心與隔振定子鐵心由經(jīng)過絕緣處理的扇形冷軋硅鋼片迭壓而成。選用的硅鋼片具有較低的損耗和優(yōu)良的導磁性能。硅鋼片沖制和去毛剌后, 涂刷添加無機填料的 F 級絕緣漆作為片間絕緣。扇形沖片采用交錯式迭裝, 由定位筋上的鴿尾定位。鐵心沿軸向由通風槽鋼分隔成若干段, 段間是徑向風道, 這種布置有利于鐵心的均勻冷卻。鐵心迭裝過程中經(jīng)多次施壓, 兩端用壓圈通過定位筋用螺帽壓緊，保證片

12、間有足夠的壓力，使鐵心具有足夠的剛度。鐵心與機座之間裝設軸向彈簧板，有效地減小了鐵心倍頻振動對機座與基礎的影響。邊段鐵心齒設計成階梯狀并在齒中間開窄槽，同時在壓圈上裝置整體壓制成形的銅屏蔽，以降低鐵心端部的損耗和溫升。4.5 定子繞組定子繞組為單匝線圈組成的雙層籃式結構,采用連續(xù)式 F 級環(huán)氧粉云母絕緣系統(tǒng), 表面有防暈處理措施。線圈具有優(yōu)良的絕緣性能和機械性能。定子線圈通水冷卻,空心導線和實心導線按一定比例組合成雙排導線,這種方式能獲得良好的冷卻效果和較高的槽利用率。線圈在槽部進行540o 換位以降低環(huán)流損耗。線棒兩端焊有水接頭, 并通過絕緣引水管與進出水匯流母管連接。線棒通過嚴格的檢查和試

13、驗以保證質(zhì)量。每根空心股線先單獨進行水壓與流量試驗。線棒成形與焊水接頭后,均重做水壓與流量試驗。單根線棒要進行耐電壓試驗。為了約束線棒上的電動力的不利影響,繞組必須在槽部和端部妥善固定。本機槽部采用槽楔、楔下波紋板以與層間和槽底墊適形材料作為徑向固定；采用半導體斜楔作為側面固定, 實踐證明這是 一種有效的固定方式。1. 墊條2. 槽楔3. 波紋墊條4. 側面斜楔5. 定子線圈6. 適形材料圖4. 定子線圈槽固定 端部用滌玻繩綁扎在由玻璃鋼支架和綁環(huán)組成的端部固定件上。端部固有頻率遠離100Hz,從而避免運行時發(fā)生共振。玻璃鋼支架由軸向柔度較大的L形支架與壓圈聯(lián)接，使整個端部可以較自由的在軸向位

14、移，以適應調(diào)峰運行的需要。固定和綁扎工序后,整個定子進行烘焙固化。1. 氣隙隔板2. 槽口墊塊3. 綁環(huán)4. 綁繩5. 層間綁環(huán)6. 絕緣盒7. 絕緣引水管8. 絕緣支架9. 定子引線10. L形彈性支架圖5. 定子線圈端部固定出廠前, 定子繞組(包括出線部分) 按照有關標準和規(guī)進行水壓試驗和耐電壓試驗。4.6 出線端子（出線套管）六個出線端子(三個為中性點, 三個為電功率輸出端) 從勵端端罩下部的非磁性鋼出線罩引出。出線端子由高壓瓷瓶和空心導電桿組成,導電桿通水冷卻。高壓瓷瓶按技術規(guī)采購以保證其電氣和機械性能。出線端子單獨進行空氣氣密試驗。出線端與封閉母線聯(lián)接的部位鍍銀。定子出線部分在工地安

15、裝完畢后,與定子繞組一起進行水壓試驗、耐電壓試驗與整體氣密試驗。允許在出線罩上用非磁性螺桿吊裝套管式電流互感器(CT),每個套管外留有裝45只電流互感器的空間。圖6. 水冷出線套管結構4.7 轉子4.7.1 軸轉軸由整鍛高強度,高磁導率合金鋼加工而成。轉子本體上加工有放置勵磁繞組的軸向槽，本體同時作為磁路。轉子具有傳遞功率, 承受事故狀態(tài)下的扭矩和高速旋轉產(chǎn)生的巨大離心力的能力。轉子鍛件根據(jù)有關標準和規(guī)訂貨。對鍛件的化學成分, 機械性能,磁性能進行測試并進行超聲波探傷。轉子大齒上加工橫向槽, 用于均衡大、小齒方向的剛度，以避免由于它們之間的較大差異而產(chǎn)生倍頻振動。4.7.2 轉子繞組轉子繞組采

16、用具有良好的導電性能, 機械性能和抗蠕變性能的含銀銅線制成。轉子繞組槽部采用氣隙取氣斜流冷方式, 端部采用兩路通風冷卻方式。當轉子高速旋轉時，氣隙里的冷氫從進風區(qū)槽楔迎風風斗進入繞組斜向風道(繞組風道由銅線上加工的孔形成), 到達槽底后沿另一側斜向風道返回氣隙出風區(qū)從而帶走銅線損耗。圖7. 轉子繞組氣隙取氣, 斜流冷卻風路示意圖這種由轉子的旋轉作用產(chǎn)生風壓而形成的"自通風系統(tǒng)" 可以只采用單級風扇, 從而降低了通風損耗。在端部, 進入護環(huán)下的氣流分成兩路, 一路沿轉子銅線上的軸向通風道到達槽部, 從出風區(qū)槽楔甩出，另一路進入銅線的切向風道, 從大齒甩風槽排入氣隙, 這種端部

17、通風系統(tǒng)風路短, 溫升低。圖 8. 轉子繞組端部兩路通風系統(tǒng)示意圖轉子裝配完后, 進行通風孔的檢查試驗并將試驗記錄提供用戶。轉子槽襯用含云母,玻璃纖維等材料的復合絕緣壓制而成,具有良好的絕緣性能和機械性能。槽襯表面和端部護環(huán)絕緣表面涂有干性滑移劑，使轉子銅線在負荷變化引起熱脹冷縮時可自由伸縮，以適應調(diào)峰的需要。4.7.3 護環(huán)護環(huán)的作用是保護轉子端部繞組,使之不致因離心力而飛散。護環(huán)采用非磁性的高強度合金鋼鍛件（Mn18Cr18）加工而成，其鍛件訂貨和加工均有嚴格的質(zhì)量保證措施。護環(huán)為懸掛式結構，熱套在轉子本體兩端。4.7.4 阻尼環(huán)在轉子兩端護環(huán)下布置有紫銅板制成的阻尼環(huán)，其齒部深入本體槽楔

18、下，阻尼環(huán)的存在提高了轉子承擔負序負荷的能力。4.7.5 集電環(huán)集電環(huán)用耐磨合金鋼制成,與轉子之間采用熱套裝配,在集電環(huán)與轉軸之間有絕緣套筒。通過集電環(huán)和碳刷裝置可以提供發(fā)電機額定出力、以至強勵時所需的勵磁電流。集電環(huán)上加工有軸向和徑向通風孔。表面的螺旋溝可以改善電刷與集電環(huán)的接觸狀況，使電刷之間的電流分配均勻。集電環(huán)通過導電螺釘,轉子引線與轉子繞組相連接。導電螺釘由鉻銅合金制成,具有高強度和高導電率。導電螺釘與轉軸之間有密封結構以防漏氫。電刷為電碳制品,有較低的磨擦系數(shù),與恒壓彈簧刷握配合使用。兩集電環(huán)間有同軸離心式風扇對集電環(huán)與電刷進行強迫冷卻。4.7.6 轉子裝配轉子裝配后進行動平衡試驗和120額定轉速、歷時2min的超速試驗。此外還要進行規(guī)定的絕緣試驗并測量轉子繞組交流阻抗。