同步發(fā)電機的運行課件

1、同步發(fā)電機的運行第一節(jié) 同步發(fā)電機的結(jié)構(gòu)第一節(jié) 同步發(fā)電機的結(jié)構(gòu)一、概述發(fā)電機將原動機轉(zhuǎn)軸上的動能通過磁場轉(zhuǎn)換成為電能。同步發(fā)電機的分類：按照原動機的不同分為：水輪發(fā)電機；汽輪發(fā)電機；燃汽輪發(fā)電機；柴油發(fā)電機。按照轉(zhuǎn)子的不同分為：隱極式發(fā)電機：用于汽輪發(fā)電機和燃汽輪發(fā)電機，轉(zhuǎn)速高；凸極式發(fā)電機：用于水輪發(fā)電機，轉(zhuǎn)速低。按照冷卻介質(zhì)不同分為：空氣冷卻；氫氣冷卻；油冷卻；水冷卻等。第一節(jié) 同步發(fā)電機的結(jié)構(gòu)4、按照發(fā)電機機安裝方式不同可分為：臥式、立式、；5、按照冷卻方式不同可分為：水-氫-氫：定子繞組水內(nèi)冷、轉(zhuǎn)子繞組氫內(nèi)冷、鐵心氫冷；水-水-空：定子、轉(zhuǎn)子繞組水內(nèi)冷、鐵心空冷；水-水-氫：定子、轉(zhuǎn)

2、子繞組水內(nèi)冷、鐵心氫冷。第一節(jié) 同步發(fā)電機的結(jié)構(gòu)二、同步發(fā)電機的型號1、型號對于汽輪發(fā)電機，根據(jù)其冷卻方式不同，分為以下幾種型號： (1)空冷汽輪發(fā)電機QF系列，如QF-25-2，其型號的意義為：Q汽輪，F(xiàn)發(fā)電機，25表示額定功率 (單位是MW)，2表示極數(shù)。(2)氫外冷汽輪發(fā)電機QFQ系列，如QFQ-50-2，其型號的意義為： Q汽輪，F(xiàn)發(fā)電機，Q氫冷，數(shù)字解釋同 (1)。(3)氫內(nèi)冷汽輪發(fā)電機QFN系列，如QFN-100-2，其型號的意義為： Q汽輪，F(xiàn)發(fā)電機，N氫內(nèi)冷，數(shù)字解釋同 (1)。(4)雙水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機QFSS系列，如QFSS-200-2，其型號的意義為：Q汽輪，F(xiàn)發(fā)電機，S定

3、子繞組水內(nèi)冷，S轉(zhuǎn)子繞組水內(nèi)冷，數(shù)字解釋同 (1)。(5)水氫氫冷汽輪發(fā)電機QFSN系列，如國電蚌埠發(fā)電廠機組型號QFSN-600-2，其型號的意義為：Q一汽輪，F(xiàn)發(fā)電機，S定子繞組水內(nèi)冷，N轉(zhuǎn)子繞組氫內(nèi)冷，數(shù)字解釋同 (1)。如國電莊河電廠機組型號QFSN-600-2YHG，意義為：QF-汽輪發(fā)電機，S定子繞組水內(nèi)冷，N轉(zhuǎn)子繞組氫內(nèi)冷，數(shù)字解釋同，YHG-優(yōu)化改進型。 對于水輪發(fā)電機，根據(jù)推力軸承安放的位置不同，可分為以下兩種型號： (1)懸式水輪發(fā)電機TS系列，如TS854/156-40，其型號的意義為：T同步，S水輪，854表示定子鐵芯外徑 (cm),156表示鐵芯長度 (cm).40表

4、示極數(shù)。 (2)傘式水輪發(fā)電機TSS系列，如TSS1260/160-48，其型號的意義為：S水輪，T同步，S一雙水內(nèi)冷，數(shù)字解釋同 (1)。第一節(jié) 同步發(fā)電機的結(jié)構(gòu)下表為空氣、氫氣、油和水四種冷卻介質(zhì)的冷卻性能。由上表可以看出：水是最好的，其熱容量是空氣的4.16倍，密度是空氣的1000倍，散熱能力是空氣的84倍，冷卻能力是空氣的50倍，此外水還有良好的絕緣性能。大型同步發(fā)電機常見的冷卻有： 定子、轉(zhuǎn)子氫表冷，SN 100MW；轉(zhuǎn)子氫內(nèi)冷、定子氫表冷，SN 250MW；第一節(jié) 同步發(fā)電機的結(jié)構(gòu)定子、轉(zhuǎn)子氫內(nèi)冷，SN1000MW；轉(zhuǎn)子氫內(nèi)冷、定子鐵心氫表冷、定子繞組水內(nèi)冷， SN1200MW；水

5、氫冷發(fā)電機的特點是，定子繞組用水冷卻，轉(zhuǎn)子繞組采用氫氣冷卻，一般水源取自汽輪機的凝結(jié)水，這種水源比較清潔，符合冷卻水質(zhì)的要求。發(fā)電機鐵芯也采用氫氣冷卻。水氫冷發(fā)電機雖然可以減少材料消耗，但是和空冷電機相比，它的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，維護修理比較麻煩，同時還必須配備一套專用冷卻系統(tǒng)，所以一般情況下，它只適用于大型電機，而對5萬kW以下的中小型電機，由于它的經(jīng)濟意義不大，故仍采用空冷型式為主。我國QFSN-300型30萬kW機組和QFSN-600型60萬kW機組，由于容量大、額定電壓高，較之普遍的中小型氫冷、水冷機組，在提高電氣性能和加強機械強度、確保安全運行方面，都采取一系列特殊而有效的必要措施。 第一

6、節(jié) 同步發(fā)電機的結(jié)構(gòu)提高發(fā)電機單機容量，不能只靠增加電機體積，因為發(fā)電機轉(zhuǎn)子鍛件和護環(huán)鍛件的機械性能極限使鍛件尺寸受到限制，因此隨著單機容量增加，材料利用率越來越高，單位體積的發(fā)熱量也大為增加，為限制發(fā)電機溫度，必須在冷卻上采取強化措施。所以，發(fā)電機冷卻方式可以反映出發(fā)電機的容量等級和結(jié)構(gòu)特征。 第一節(jié) 同步發(fā)電機的結(jié)構(gòu)同步發(fā)電機的單機容量可用下式計算： P=KABDi2nP為單機容量；六個影響單機容量的因素：K為常數(shù)，不可改變；n為額定轉(zhuǎn)速，r/min，一般也不可改變；Di定子內(nèi)徑，m，因為轉(zhuǎn)子中心孔所受應(yīng)力與直徑的3次方成正比，所以受轉(zhuǎn)子材料的機械強度的限制不宜過大。為定子鐵心有效長度，m

7、，因轉(zhuǎn)子的長度與直徑的比例不能太大，所以受轉(zhuǎn)子剛度、撓度的限制不宜過大。B為氣隙磁通密度，T，受硅鋼片飽和的影響不宜過大。A為定子線負(fù)荷，A/mm，是提高單機容量的唯一途徑，可以通過冷卻技術(shù)來提高定子線負(fù)荷，從60 A/mm 提高到200250 A/mm ，再提高有相當(dāng)難度。第一節(jié) 同步發(fā)電機的結(jié)構(gòu)四、同步發(fā)電機的主要部件發(fā)電機主要有以下部件：定子（繞組及鐵心）、轉(zhuǎn)子（繞組及鐵心）、機座、勵磁系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、油循環(huán)系統(tǒng)及監(jiān)測系統(tǒng)（溫度、電流等）等；下圖是QFSN-300-2型和QFSN-600-2型發(fā)電機的側(cè)面圖。大型汽輪發(fā)電機通常采用臥式軸，實行一軸三機，即同一個軸上同時有發(fā)電機、主勵磁機和

8、副勵磁機。副勵磁機采用永磁性轉(zhuǎn)子，定子發(fā)出400500Hz的交流經(jīng)可控硅整流后給主勵磁機勵磁，主勵磁機則發(fā)出100Hz的交流經(jīng)可控硅整流后給同步發(fā)電機。有些發(fā)電機的主勵磁機采用定子勵磁，三相繞組裝在轉(zhuǎn)子上，三相電流順轉(zhuǎn)軸引到同軸旋轉(zhuǎn)的整流裝置整流送到發(fā)電機勵磁繞組，采用了無刷勵磁。QFSN-600-2型60萬kW發(fā)電機組采用靜止勵磁方式（自并勵勵磁方式）。 莊河發(fā)電機第一節(jié) 同步發(fā)電機的結(jié)構(gòu)定子定子由定子鐵芯、定子繞組(也叫電樞繞組)、機座、端蓋及擋風(fēng)裝置等部件組成。定子鐵芯是電機磁路的一部分，同時也嵌放定子繞組。定子鐵芯的形狀呈圓筒形，在內(nèi)壁上均勻地分布著槽。為了減小鐵芯損耗，定子鐵芯一般采

9、用0.35mm或0.5mmn厚的硅鋼片疊裝制成。當(dāng)定子鐵芯外徑大于1m時，用扇形沖片拼成一個整圓，錯縫疊裝，沿軸向分成若干段，段與段之間留有1cm寬的風(fēng)道。整個鐵芯用非磁性的端壓板和抱緊螺桿壓緊固定于機座上。如圖是60萬kW發(fā)電機組的定子局部圖。 第一節(jié) 同步發(fā)電機的結(jié)構(gòu)定子繞組是定子的電路部分，它是感應(yīng)電動勢、通過電流、實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換的重要部件。定子繞組用銅線或鋁線制成。汽輪發(fā)電機多采用雙層疊繞組。為了減小集膚效應(yīng)引起的附加損耗，繞制定子繞組的導(dǎo)線由許多互相絕緣的多股線并繞而成，在繞組的直線部分還要換位，以減小因漏磁通而引起各股線間的電動勢差和渦流，整個繞組對地絕緣，如圖是水冷定子線棒斷面

10、圖。定子機座應(yīng)有足夠的強度和剛度，一般機座都是用鋼板焊接而成，主要用于固定定子鐵芯，并和其他部件一起形成密閉的冷卻系統(tǒng)。 第一節(jié) 同步發(fā)電機的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵芯、轉(zhuǎn)子繞組 (也叫勵磁繞組)、滑環(huán)、轉(zhuǎn)軸等部件組成。對于一對磁極的汽輪發(fā)電機，其轉(zhuǎn)速達3000r/min。因此轉(zhuǎn)子要做得細(xì)一些，以減少轉(zhuǎn)子圓周的線速度，避免轉(zhuǎn)子部件由于高速旋轉(zhuǎn)的離心作用而損壞。所以轉(zhuǎn)子形狀為隱極式，它的直徑小，為一細(xì)長的圓柱體，如圖為300MW汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子外形圖。轉(zhuǎn)子鐵芯既是電機磁路的一部分，又是固定勵磁繞組的部件，大型汽輪發(fā)電機的轉(zhuǎn)子一般采用導(dǎo)磁性能好、機械強度高的合金鋼鍛成，并和軸鍛成一個整體。沿轉(zhuǎn)子鐵芯軸向

11、， 鐵芯表面三分之二的部分對稱地銑有凹槽，槽的形狀有兩種，一種為輻射排列，一種是平行排列，如圖所示。我國生產(chǎn)的電機都采用輻射形槽。占轉(zhuǎn)子表面1/3的不開槽部分形成一個大齒，大齒的中心實際為磁極中心。 第一節(jié) 同步發(fā)電機的結(jié)構(gòu)勵磁繞組由矩形的扁銅線繞成同心式繞組，嵌放在鐵芯槽中，所有繞組串聯(lián)組成勵磁繞組。直流勵磁電流一般是通過電刷和集電環(huán)引入轉(zhuǎn)子勵磁繞組，形成轉(zhuǎn)子的直流電路。勵磁繞組各匝間相互絕緣，各匝和鐵芯間也有可靠的絕緣。如圖為日立600MW汽輪發(fā)電機雙路斜流通風(fēng)風(fēng)路和ABB600MW汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子通風(fēng)及開口槽斷面圖。 第一節(jié) 同步發(fā)電機的結(jié)構(gòu)通風(fēng)冷卻系統(tǒng)介紹幾種典型的通風(fēng)冷卻系統(tǒng)。半軸向通

12、風(fēng)的冷卻系統(tǒng)如圖。定子鐵芯和轉(zhuǎn)子繞組都采用半軸向通風(fēng)的冷卻系統(tǒng)，此種通風(fēng)系統(tǒng)如圖所示。冷卻器5置于電機中部，經(jīng)冷卻器冷卻后的冷氫，由汽端(即汽輪機側(cè)的發(fā)電機端部)風(fēng)扇4迫使其分成兩路。其中一路直接進入汽端鐵芯2和轉(zhuǎn)子繞組軸向冷卻風(fēng)道，另一路經(jīng)機殼上的風(fēng)道送至勵端(即發(fā)電機的勵磁機側(cè))進入鐵芯和轉(zhuǎn)子繞組的另一半軸向冷卻風(fēng)道。汽勵兩端進入鐵芯和轉(zhuǎn)子繞組的氫氣都從鐵芯中段徑向風(fēng)道排出。排出的熱氫再進入冷卻器，這就完成了機內(nèi)氫氣的循環(huán)冷卻功效。 這種發(fā)電機冷卻結(jié)構(gòu)在石洞口二電廠的進口機組美國ABB公司生產(chǎn)的600MW發(fā)電機上采用，意大利ANSALDO公司等廠家也采用。 第一節(jié) 同步發(fā)電機的結(jié)構(gòu)定子鐵芯

13、軸向通風(fēng)和轉(zhuǎn)子繞組半軸向通風(fēng)的冷卻系統(tǒng)平圩電廠600MW水氫氫冷汽輪發(fā)電機(引進美國WH公司技術(shù))采用這種冷卻系統(tǒng)。其通風(fēng)冷卻結(jié)構(gòu)類似下圖所示(平圩電廠發(fā)電機的兩組立式氫氣冷卻器布置在發(fā)電機汽端兩側(cè))。風(fēng)路由轉(zhuǎn)子護環(huán)6外汽端的五級軸流式高壓頭風(fēng)扇5抽的熱氫，首先進入設(shè)置在汽端的冷卻器4，冷卻器出來的冷風(fēng)分為兩路:一路經(jīng)鐵芯背部流到勵端水母管2，一部分進入定子鐵芯3的全軸向通風(fēng)道，在汽端排出，另一部分進入轉(zhuǎn)子繞組1的端部和軸向風(fēng)道，分別在轉(zhuǎn)子本體端部排氣槽和轉(zhuǎn)子中部徑向排至氣隙;另一路冷風(fēng)轉(zhuǎn)彎經(jīng)風(fēng)路隔板和汽端端蓋間的風(fēng)路進入汽端轉(zhuǎn)子繞組端部和軸向風(fēng)道，分別在轉(zhuǎn)子本體端排氣槽和轉(zhuǎn)子中部徑向排至氣隙

14、。鐵芯的軸向出風(fēng)和轉(zhuǎn)子的氣隙出風(fēng) (熱氫)都被高壓頭風(fēng)扇抽出再進入冷卻器，完成氫氣的機內(nèi)循環(huán)冷卻功效。為防止勵端風(fēng)路短路，在勵端鐵芯端部的氣隙處設(shè)有氣隙隔環(huán)。 第一節(jié) 同步發(fā)電機的結(jié)構(gòu)定子鐵芯徑向通風(fēng)和轉(zhuǎn)子繞組氣隙取氣斜流通風(fēng)的冷卻系統(tǒng)這種通風(fēng)系統(tǒng)也稱為定、轉(zhuǎn)子藕合的徑向多流式通風(fēng)系統(tǒng)。山東鄒縣電廠日立公司產(chǎn)的600MW水氫氫冷汽輪發(fā)電機的通風(fēng)系統(tǒng)如下圖所示。定子鐵芯徑向通風(fēng)冷卻，轉(zhuǎn)子繞組采用氣隙取氣雙排斜流通風(fēng)(一風(fēng)斗二路)冷卻方式。定子鐵芯和轉(zhuǎn)子繞組采用五進六出相對應(yīng)的通風(fēng)結(jié)構(gòu)，即沿發(fā)電機軸向長度分為五個進風(fēng)區(qū)和六個出風(fēng)區(qū)，進出風(fēng)區(qū)交替布置。機座內(nèi)設(shè)有四個冷卻器，分別布置在勵端和汽端兩側(cè)。

15、經(jīng)冷卻器冷卻后出來的冷氫，由汽端和勵端的風(fēng)扇送到各個進風(fēng)區(qū)，冷卻定子鐵芯和轉(zhuǎn)子繞組后都經(jīng)鐵芯的徑向風(fēng)道排向出風(fēng)區(qū)，再進入冷卻器，完成機內(nèi)氫氣循環(huán)冷卻功效。優(yōu)化設(shè)計的國產(chǎn)QFSN-600-2YH型水氫氫冷汽輪發(fā)電機，定、轉(zhuǎn)子沿軸向有11個風(fēng)區(qū)，為帶有氣隙隔環(huán)的“五進六出”的定、轉(zhuǎn)子徑向藕合的多路 (流)通風(fēng)系統(tǒng)。東方電機廠生產(chǎn)的(采用GE技術(shù))和北侖港電廠的(日東芝產(chǎn)-GE技術(shù))600MW汽輪發(fā)電機，則是采用帶有氣隙隔環(huán)的六進七出的多路通風(fēng)結(jié)構(gòu)，定、轉(zhuǎn)子沿軸向共有13個風(fēng)區(qū)。 第一節(jié) 同步發(fā)電機的結(jié)構(gòu)供氣系統(tǒng)采用氫冷方式的汽輪發(fā)電機需要建立專用的供氣系統(tǒng)。供氣系統(tǒng)應(yīng)保證：給發(fā)電機充以氫氣和空氣；

16、進行兩種氣體的置換，補充漏氣；自動監(jiān)視和保持氫氣壓力和純度。如圖為QK3-300-1型供氣系統(tǒng)，各種不同型號的汽輪發(fā)電機，供氣系統(tǒng)基本上相同，其主要特性如下。(1)氫氣由中央制氫站或儲氫罐提供。(2)輸氫管道上設(shè)置有自動氫壓調(diào)節(jié)閥保持機內(nèi)為額定氫壓。當(dāng)機內(nèi)氫氣溶于密封回油被帶走而使氫壓下降或機內(nèi)氫氣純度下降需要進行排污換氣時，可通過調(diào)節(jié)閥自動補氫。 第一節(jié) 同步發(fā)電機的結(jié)構(gòu)(3)設(shè)置一只氫氣干燥器，以除去機內(nèi)氫氣中的水分，保持機內(nèi)氫氣干燥和純度。(4)設(shè)置一套氣體純度分析儀及氣體純度計，以監(jiān)視氫氣的純度。有的系統(tǒng)中可能專設(shè)一套換氣分析儀和換氣純度計，專門用于監(jiān)視換氣的完成情況。(5)在發(fā)電機充

17、氫或置換氫氣的過程中，采用二氧化碳 (或氮氣)作為中間介質(zhì)，用間接方法完成，以防止機內(nèi)形成空氣與氫氣混合的易爆炸氣體。組成：制氫站、供氣管路、排氣管路、氫氣過濾器、液位控制器、氣體狀態(tài)監(jiān)測儀表、氫氣干燥器、氣體控制屏等。氫氣走向正常干燥：氫氣干燥器發(fā)電機低壓區(qū)發(fā)電機冷卻發(fā)電機高壓區(qū)氫氣干燥器，以保持氫氣的干燥；補償：制氫站（或儲氫鋼瓶）母管氫氣過濾器發(fā)電機氫氣總管，以保持氫氣壓力恒定；第一節(jié) 同步發(fā)電機的結(jié)構(gòu)監(jiān)測：發(fā)電機高壓區(qū)氣體分析器發(fā)電機，以保持氫氣純度。二氧化碳CO2（氮氣N2）的作用：充氫時，先用二氧化碳CO2（氮氣N2）置換發(fā)電機中的空氣，當(dāng)中間氣體純度達到85% CO2 （或95%

18、 N2 ），再換氫氣；排氫時，先用二氧化碳CO2（氮氣N2）置換發(fā)電機中的氫氣，當(dāng)中間氣體純度達到95% CO2 （或97% N2 ），再換空氣；當(dāng)中間氣體純度達到15% 時，停止排氣。下圖為利港發(fā)電廠和兩種600MW汽輪發(fā)電機組的供氣系統(tǒng)圖。 第一節(jié) 同步發(fā)電機的結(jié)構(gòu)供水系統(tǒng)采用水冷方式的汽輪發(fā)電機需要建立的供水系統(tǒng)，主要用于定子的冷卻。對大容量水氫氫冷汽輪發(fā)電機定子繞組，對供水系統(tǒng)要求：冷卻水應(yīng)有良好的介質(zhì)特性，裝設(shè)離子交換器和過濾器；管道運行暢通，具有高度可靠性；具有良好的密封性，特別在發(fā)電機內(nèi)不允許泄漏，故應(yīng)保持一定的氫、水壓。供給額定的定子繞組冷卻水流量?？刂七M入定子繞組的冷卻水溫度

19、達到要求值。保持高質(zhì)量的冷卻水質(zhì)(除鹽水，又稱凝結(jié)水)。要求冷卻水的電導(dǎo)率低于5S/cm（S為西門子），最高不大于10S/cm(25時)，否則應(yīng)停機。水氫氫冷發(fā)電機定子繞組的水冷系統(tǒng)都大同小異。如圖是典型供水系統(tǒng)。供水系統(tǒng)的組成：2個水冷卻器、2臺水泵、3個過濾器、離子交換器、水箱和一系列指示儀表及信號器等。 第一節(jié) 同步發(fā)電機的結(jié)構(gòu)供水走向：水箱水泵水冷卻器濾網(wǎng)（45）發(fā)電機定子水箱（7580）；流量：2630t/h；為防止水分浸入發(fā)電機導(dǎo)致繞組受潮，要使水壓低于氫壓；但氫氣則可能進入水中，為此，水箱裝設(shè)氣水分離系統(tǒng)，通過排氣管道排出；補充：補充水電磁閥S離子交換器過濾器水箱；信號：水泵停止

20、、液位過高或過低、水溫過高、電導(dǎo)率過高、氫水壓差過低等均發(fā)信號。下圖為利港發(fā)電廠和其他發(fā)電廠的供水系統(tǒng)圖。 第一節(jié) 同步發(fā)電機的結(jié)構(gòu)密封油及供油系統(tǒng)發(fā)電機轉(zhuǎn)軸與端蓋之間的密封裝置稱軸封。它的作用是防止外界氣體進入電機內(nèi)部或阻止氫氣從機內(nèi)漏出，以保證電機內(nèi)部氣體的純度和壓力不變。所有的氫冷發(fā)電機都采用“油密封”裝置，為此需要一套供油系統(tǒng)稱為密封油系統(tǒng)。采用油進行密封的原理是，在高速旋轉(zhuǎn)的軸與靜止的密封瓦之間注入一連續(xù)的油流，形成一層油膜來封住氣體，使機內(nèi)的氫氣不外泄，外面的空氣不能侵入機內(nèi)。為此，油壓必須高于氫壓，才能維持連續(xù)的油膜，一般只要使密封油壓比機內(nèi)氫壓高出0.015MPa就可以封住氫氣

21、。從運行安全上考慮，一般要求油壓比氫壓高0.030.08MPa。為了防止軸電流破壞油膜、燒傷密封瓦和減少定子漏磁通在軸封裝置內(nèi)產(chǎn)生附加損耗，軸封裝置與端蓋和外部油管法蘭盤接觸處都需加絕緣墊片。目前應(yīng)用的油密封結(jié)構(gòu)足以使機內(nèi)氫壓達0.40.6MPa。供油系統(tǒng)除滿足油量、油溫、油壓外還應(yīng)滿足：系統(tǒng)密封性好，不漏氣；當(dāng)供油系統(tǒng)破壞時，密封部件和軸應(yīng)完好無損；保證密封瓦溫度不超過規(guī)定的75；防止油經(jīng)過密封部件漏入發(fā)電機內(nèi)。如下圖是典型供油系統(tǒng)和利港發(fā)電廠的供油系統(tǒng)圖。供油系統(tǒng)應(yīng)有兩個獨立的油路系統(tǒng)。第一節(jié) 同步發(fā)電機的結(jié)構(gòu)空氣側(cè)油系統(tǒng)油走向：主油泵（2MPa）射油器（0.8MPa） 油冷卻器過濾器壓差

22、閥發(fā)電機密封瓦空氣側(cè)油環(huán)空側(cè)回油箱主油箱；空側(cè)回油箱：進行空氣、油分離；直流、交流油泵：保證供油可靠性；氫氣側(cè)油系統(tǒng)油走向：氫側(cè)回油箱交流油泵油冷卻器過濾器分為汽端和勵端兩路兩個壓差閥發(fā)電機密封瓦氫側(cè)回油箱；氫側(cè)回油箱：進行氫、油分離；直流油泵：保證供油可靠性；組成：氫側(cè)回油箱、空側(cè)回油箱、4臺油冷卻器、4臺油泵、射油器及濾油器。第一節(jié) 同步發(fā)電機的結(jié)構(gòu)油密封從結(jié)構(gòu)上可分為盤式(徑向軸封)和環(huán)式(軸向軸封)兩種。600MW機組都采用環(huán)式油密封。環(huán)式油密封主要有三種:單流環(huán)式、雙流環(huán)式和三流環(huán)式，每一種又有不同的具體結(jié)構(gòu)，以下是這三種環(huán)式油密封的結(jié)構(gòu)圖。一、單流環(huán)式油密封如下圖所示。二、雙流環(huán)式

23、油密封如下圖所示。三、三流環(huán)式油密封如下圖所示。 第二節(jié) 發(fā)電機的工作原理一、工作原理我們知道，導(dǎo)線切割磁力線能產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，將導(dǎo)線連成閉合回路，就有電流流過，同步發(fā)電機就是利用電磁感應(yīng)原理將原動機轉(zhuǎn)軸上的動能通過磁場轉(zhuǎn)換成為電能的。 如圖是同步發(fā)電機的工作原理圖。定子三相繞組A-X、B-Y、C-Z對稱安裝在定子鐵心內(nèi)。所謂對稱是指三相繞組匝數(shù)相等、軸線在空間上相差120電角度（如下圖所示）。勵磁繞組裝設(shè)在轉(zhuǎn)子上，繞組中通以直流電流產(chǎn)生發(fā)電機主磁場，磁通如圖所示。原動機帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，在定子三相繞組上感應(yīng)產(chǎn)生對稱的三相電勢，即第二節(jié) 發(fā)電機的工作原理感應(yīng)電勢的頻率取決于發(fā)電機的極對數(shù)p和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)

24、速n（r/min）。即 f=pn/60 （Hz）表明發(fā)電機的極對數(shù)p和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n一定時，發(fā)電機電勢頻率就一定，即轉(zhuǎn)速與頻率保持嚴(yán)格不變的關(guān)系，這是同步發(fā)電機的基本特點之一。我國規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)頻率為50 Hz，當(dāng)極對數(shù)p=1時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n=3000r/min；當(dāng)極對數(shù)p=2時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n=1500r/min，以此類推。發(fā)電機三相繞組與三相對稱負(fù)載接通，會產(chǎn)生對稱三相電流，并產(chǎn)生一個合成的旋轉(zhuǎn)磁場，其轉(zhuǎn)速n = 60 f/p，即旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速與發(fā)電機轉(zhuǎn)子相同，又稱同步，同步發(fā)電機即由此得名。第二節(jié) 發(fā)電機的工作原理二、同步發(fā)電機的額定參數(shù)額定容量SN或額定功率PN發(fā)電機長期安全運行時，所能夠輸出的最大

25、視在功率（kVA或MVA）或有功功率（kW或MW）；額定電壓UN發(fā)電機額定運行時，機端定子三相繞組的線電壓（V或kV）；額定電流IN發(fā)電機正常連續(xù)運行時，定子繞組允許通過的最大線電流（A）；額定功率因數(shù)cosN同步發(fā)電機的額定功率與額定容量的比值。關(guān)系： PN= SNcosN= UNINcosN第二節(jié) 發(fā)電機的工作原理其它參數(shù)額定效率N(% )，額定頻率fN(Hz)，額定轉(zhuǎn)速nN(r/min)，額定勵磁電壓ULN(V)，額定勵磁電流ILN(A)，額定溫升N()等。國電蚌埠發(fā)電廠發(fā)電機的參數(shù)：額定功率：600MW； （連續(xù)最大648.322MW）額定電壓：20 kV； 額定電流：19250 A；

26、額定功率因數(shù)：0.9； 額定效率：99.0%；額定頻率：50 Hz； 額定轉(zhuǎn)速：3000 r/min；極數(shù)：2； 冷卻方式：水-氫-氫；額定氫壓：0.4MPa； 絕緣等級：F負(fù)序電流承載能力： 連續(xù)： (I2/IN)10%； 短時： (I2/IN)2t10S；短路比：0. 542山東濰坊發(fā)電廠二期2670MW機組工程汽輪發(fā)電機組采用上海汽輪發(fā)電機有限公司引進西屋公司技術(shù)生產(chǎn)的670MW等級水氫氫汽輪發(fā)電機及其配套的自并勵靜止勵磁系統(tǒng)?；疽?guī)格和參數(shù)：額定容量733MVA額定功率： 660MW（保證值）（額定氫壓0.5MPa、氫冷卻器進水溫度35）最大連續(xù)功率：708MW（額定氫壓0.5MPa、

27、氫冷卻器進水溫度30）最大輸出功率：738MW（額定氫壓0.5MPa、氫冷卻器進水溫度26）額定功率因數(shù)0.9（滯后）額定電壓20kV定子額定電流IN 21180A 額定轉(zhuǎn)速3000r/min額定頻率50Hz相 數(shù)3極 數(shù)2定子線圈接法 Y Y額定氫壓 0.50MPa額定效率（保證值） 98.92% 短路比（保證值）0.5 額定勵磁電壓UfN 441V 額定勵磁電流IfN 4493 A 冷卻方式 水氫氫 勵磁方式 自并勵靜態(tài)勵磁 定子線圈極限溫度 79 轉(zhuǎn)子線圈極限溫度98 定子鐵芯極限溫度93 定子端部結(jié)構(gòu)件允許溫度120 發(fā)電機進口風(fēng)溫4648 發(fā)電機出口風(fēng)溫80 定子冷卻水流量105 m

28、3/h 定子冷卻水進口溫度4050 定子冷卻水出口溫度85 定子冷卻水導(dǎo)電率0.51.5S/cm 定子水冷卻器進水溫度38 定子水冷卻器出水溫度43 定子冷卻器水流量300m3/h 氫氣冷卻器進水溫度35 氫氣冷卻器出水溫度40 氫氣冷卻器水流量900t/h 冷氫溫度46 熱氫溫度80 額定氫壓0.5MPa(g) 最高允許氫壓0.52MPa(g) 軸承潤滑油進口溫度3545 軸承潤滑油出口溫度70 軸承潤滑油流量930L/min 氫側(cè)密封瓦進油溫度4049 氫側(cè)密封瓦出油溫度70 氫側(cè)密封瓦油量55L/min 空側(cè)密封瓦進油溫度4049 空側(cè)密封瓦出油溫度70 空側(cè)密封瓦油量235L/min定

29、子鐵芯內(nèi)徑D01316mm,外徑Da2673mm 定子鐵芯長度Li 6300mm 例如國電莊河發(fā)電廠QFSN-600-2YHG發(fā)電機組的參數(shù)：額定功率：600MW（最大660MW）； 冷卻方式：水氫氫額定電壓：20 kV； 額定電流：19250 A；額定功率因數(shù)：0.90； 額定效率：99.0%；額定頻率：50 Hz； 額定轉(zhuǎn)速：3000 r/min；額定勵磁電壓：421.8 V； 額定勵磁電流：4128 A；極數(shù)：2； 額定氫壓：0.4Mpa。第二節(jié) 發(fā)電機的工作原理三、同步發(fā)電機的電動勢方程、等值電路和相量圖 1、同步發(fā)電機帶負(fù)載運行時的電磁量 同步發(fā)電機負(fù)載運行時，由于定子三相繞相中有電

30、流通過，也會形成一個磁場，該磁場也是旋轉(zhuǎn)磁場，稱之為電樞磁場，電樞磁場以與轉(zhuǎn)子主磁場相同的轉(zhuǎn)速，相同的方向旋轉(zhuǎn)。所以同步發(fā)電機運行時，氣隙中存在著兩個旋轉(zhuǎn)磁場，即轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場和電樞旋轉(zhuǎn)磁場。為了分析問題簡單方便，可不計磁路飽和的影響。應(yīng)用疊加原理，認(rèn)為一個磁動勢獨立產(chǎn)生一個磁通，并在電樞繞組中感應(yīng)出相應(yīng)的電動勢。所以負(fù)載時定子繞組中感應(yīng)電動勢包括轉(zhuǎn)子磁場感應(yīng)的空載電動勢 、電樞磁場感應(yīng)的電動勢 和漏磁通感應(yīng)的電動勢 。上述磁通勢、磁通、電動勢之間的關(guān)系可表示如下： 第二節(jié) 發(fā)電機的工作原理2、電勢方程 根據(jù)基爾霍夫電壓定律，參看圖7-6所示各電磁量正方向，得出一相繞組的電動勢平衡方程式 第二節(jié)

31、 發(fā)電機的工作原理第二節(jié) 發(fā)電機的工作原理3、同步發(fā)電機的等值電路和相量圖由式(7-7)可得同步發(fā)電機的等值電路如圖7-7所示。根據(jù)圖7-7的等值電路可以畫出如圖7-8所示的同步發(fā)電機帶感性負(fù)載時的相量圖。 第三節(jié) 同步發(fā)電機的運行特性運行特性：同步發(fā)電機帶對稱負(fù)載運行時，負(fù)載電流I、功率因數(shù)cos 、端電壓U及勵磁電流IL等物理量之間的關(guān)系。空載特性：發(fā)電機在定子繞組開路(I=0)、轉(zhuǎn)速等于額定轉(zhuǎn)速nN時，空載電勢Eq0與勵磁電流IL的關(guān)系曲線，如圖所示；該特性曲線表征了發(fā)電機磁路的飽和情況，可用來求發(fā)電機的參數(shù)，還可用來判斷發(fā)電機的勵磁繞組匝間短路故障；短路特性：發(fā)電機在定子繞組短路、轉(zhuǎn)速

32、等于額定轉(zhuǎn)速nN時，定子短路電流I與勵磁電流IL的關(guān)系曲線，如圖所示；該特性曲線可用來求發(fā)電機的重要參數(shù)：飽和的同步電抗與短路比，還可用來判斷發(fā)電機的勵磁繞組匝間短路故障；第三節(jié) 同步發(fā)電機的運行特性負(fù)載特性：發(fā)電機在定子電流I為額定、轉(zhuǎn)速等于額定轉(zhuǎn)速nN 、功率因數(shù)cos為常數(shù)時，發(fā)電機電壓U與勵磁電流IL的關(guān)系曲線，如圖所示；不同的cos值，可得到不同的曲線；空載特性、短路特性和負(fù)載特性可以測定發(fā)電機的基本參數(shù)。外特性：發(fā)電機在額定轉(zhuǎn)速nN下，保持勵磁電流IL和功率因數(shù)cos不變時，發(fā)電機電壓U與負(fù)載電流I的關(guān)系曲線，如圖所示；特性曲線分為感性負(fù)載、電阻負(fù)載和容性負(fù)載下的特性，其中感性負(fù)載

33、、電阻負(fù)載特性隨負(fù)載電流I的增大而下降，因其電樞磁場對主磁場呈去磁作用；容性負(fù)載特性隨負(fù)載電流I的增大而上升，因其電樞磁場對主磁場呈助磁作用；第三節(jié) 同步發(fā)電機的運行特性調(diào)整特性：發(fā)電機在額定轉(zhuǎn)速nN下，保持電壓U和功率因數(shù)cos不變時，發(fā)電機勵磁電流IL與負(fù)載電流I的關(guān)系曲線，如圖所示；特性曲線分為感性負(fù)載、電阻負(fù)載和容性負(fù)載下的特性，其中感性負(fù)載、電阻負(fù)載特性隨負(fù)載電流I的增大而增大，這是為了保持電壓U不變，必須相應(yīng)地增加勵磁電流，以補償負(fù)載電流產(chǎn)生電樞磁場的去磁作用；容性負(fù)載特性隨負(fù)載電流I的增大而下降，這是為了保持電壓U不變，必須相應(yīng)地減小勵磁電流，以抵消負(fù)載電流產(chǎn)生電樞磁場的助磁作用

34、；功角特性：發(fā)電機接入電網(wǎng)正常運行時，發(fā)電機的電磁功率與功角（發(fā)電機空載電勢與端電壓之間的夾角）之間的關(guān)系曲線，如圖所示。前面系統(tǒng)穩(wěn)定性時已經(jīng)講過。第四節(jié) 同步發(fā)電機的正常運行同步發(fā)電機的正常運行屬于允許長期連續(xù)運行的工作狀態(tài)，特點：發(fā)電機的有功負(fù)荷、無功負(fù)荷、電壓、電流等都在允許的范圍內(nèi)，是穩(wěn)定、對稱的工作狀態(tài)；額定工作狀態(tài)：有功負(fù)荷、電壓、功率因數(shù)、頻率、冷卻介質(zhì)溫度均額定；發(fā)電機工作在額定工作狀態(tài)時，損耗小、效率高、轉(zhuǎn)矩均勻等；發(fā)電機一般運行在接近額定工作狀態(tài)下運行；正常運行時，需要不斷調(diào)節(jié)發(fā)電機的各項參數(shù)，但不能超出允許范圍。一、發(fā)電機的安全運行極限在穩(wěn)定運行條件下，發(fā)電機的安全運行極

35、限取決于以下4個條件：(1)原動機輸出功率極限，即原動機的額定功率，一般要稍大于或等于發(fā)電機的額定功率；(2)發(fā)電機的額定兆伏安數(shù)，即由定子發(fā)熱決定的允許范圍。(3)發(fā)電機的磁場和勵磁機的最大勵磁電流，通常由轉(zhuǎn)子發(fā)熱決定。(4)進相運行時的穩(wěn)定度，當(dāng)發(fā)電機功率因數(shù)小于零而轉(zhuǎn)入進相運行時，E0和U之間的夾角不斷增大，此時，發(fā)電機有功功率輸出受到靜態(tài)穩(wěn)定條件的限制。 第四節(jié) 同步發(fā)電機的正常運行二、運行參數(shù)不同于額定參數(shù)時發(fā)電機的運行發(fā)電機的額定容量是按照額定冷卻介質(zhì)溫度、額定電壓、額定頻率和額定功率因數(shù)等運行條件下設(shè)計的。在實際運行中，發(fā)電機的冷卻介質(zhì)溫度、電壓、頻率和功率因數(shù)等都經(jīng)常發(fā)生變化，

36、相應(yīng)地發(fā)電機的出力也隨之發(fā)生變化。冷卻介質(zhì)溫度不等于額定值時對額定容量的影響當(dāng)同步發(fā)電機的冷卻介質(zhì)溫度不等于額定值時，一般不能在額定容量條件下運行，其允許負(fù)荷可隨冷卻介質(zhì)溫度的變化而改變。決定允許負(fù)荷的原則是定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組的溫度都不超過其允許值。第四節(jié) 同步發(fā)電機的正常運行發(fā)電機定子繞組的溫度主要由以下幾個部分組成：冷卻介質(zhì)的溫度；因通風(fēng)摩擦損耗而引起的溫升；因鐵耗引起的溫升；因銅耗引起的溫升。發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組的溫度主要由以下幾個部分組成：冷卻介質(zhì)的溫度；因鐵耗引起的溫升；因通風(fēng)摩擦損耗而引起的溫升；因銅耗引起的溫升。冷卻介質(zhì)溫度變化時的允許出力如圖所示。第四節(jié) 同步發(fā)電機的正常運行由特性可

37、以看出，當(dāng)冷卻介質(zhì)溫度高于額定值時，應(yīng)降低的定子電流倍數(shù)大于應(yīng)降低的轉(zhuǎn)子電流倍數(shù)，故應(yīng)該以限制定子電流來減小出力，此時轉(zhuǎn)子繞組溫度不會超出允許值；當(dāng)冷卻介質(zhì)溫度低于額定值時，應(yīng)增加的轉(zhuǎn)子電流倍數(shù)小于應(yīng)增加的定子電流倍數(shù)，故應(yīng)該以限制轉(zhuǎn)子電流來增加出力，此時定子繞組溫度不會超出允許值。 同時特性還表明：冷卻介質(zhì)溫度比額定值每低1所能增加的電流倍數(shù)（取決于轉(zhuǎn)子）較冷卻介質(zhì)溫度比額定值每高1所能降低的電流倍數(shù)（取決于定子）小，這一原則一般對發(fā)電機都適用，發(fā)電機運行規(guī)程中所規(guī)定的電流允許變化范圍即依據(jù)此原則確定。第四節(jié) 同步發(fā)電機的正常運行端電壓不同于額定值時發(fā)電機的運行發(fā)電機正常運行時，其端電壓允許

38、在額定電壓5%范圍內(nèi)變動，而發(fā)電機本身的額定出力不變。當(dāng)端電壓降低5%時，定子電流可增加5%；當(dāng)端電壓升高5%時，定子電流可減小5%，從而保證定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組的溫度都不會超過允許值。當(dāng)端電壓低于額定值的95%運行時，定子電流不應(yīng)超過額定值的5%，此時發(fā)電機須降低出力運行，否則定子繞組的溫度要超出允許值；發(fā)電機運行端電壓的下限是根據(jù)運行穩(wěn)定性來確定的，一般不低于其額定值的90%；當(dāng)端電壓高于額定值的105%運行時，發(fā)電機出力也必須降低，因電壓升高使鐵心磁通密度增加，鐵耗增大，進而引起鐵心溫度和定子繞組溫度升高；此外，發(fā)電機端電壓升高時，若維持發(fā)電機有功輸出不變，需要加大勵磁電流，引起轉(zhuǎn)子溫度升

39、高，使轉(zhuǎn)子繞組的溫度要超出允許值。 第四節(jié) 同步發(fā)電機的正常運行發(fā)電機運行的最高電壓應(yīng)按照制造廠家的規(guī)定執(zhí)行，一般不超過額定電壓的10%。否則可能會因定子漏磁的大大增加，使定子機架感應(yīng)巨大電流（如圖），引起局部過熱甚至燒毀。 第四節(jié) 同步發(fā)電機的正常運行運行頻率不同時的發(fā)電機運行規(guī)程規(guī)定發(fā)電機的運行頻率要在一定范圍內(nèi)，我國采用50Hz0.20.5Hz。運行頻率比額定值高時，發(fā)電機轉(zhuǎn)速升高，轉(zhuǎn)子離心力增大，進而損壞某些部件，故轉(zhuǎn)子機械強度是限制頻率的主要因素；此外頻率升高，轉(zhuǎn)速增加，摩擦損耗增大，發(fā)電機效率降低。運行頻率比額定值低時，發(fā)電機轉(zhuǎn)速下降，冷卻風(fēng)進風(fēng)量減少，使發(fā)電機冷卻條件變壞，溫度升

40、高；同時頻率降低，需增加磁通以維持電壓不變，進而產(chǎn)生局部過熱；此外頻率降低，還可能損壞汽輪機葉片、廠用電動機出力下降，危及電廠安全經(jīng)濟運行。 第四節(jié) 同步發(fā)電機的正常運行功率因數(shù)不同時發(fā)電機的運行 發(fā)電機允許在不同的功率因數(shù)下運行，但受下列條件的限制。 (1)高于額定功率因數(shù)時，定子電流不應(yīng)超過允許條件的限制。 (2)低于額定功率因數(shù)時，轉(zhuǎn)子電流不應(yīng)超過允許值。 (3)發(fā)電機在進相運行時，功率因數(shù)應(yīng)受到穩(wěn)定極限的限制 第五節(jié) 同步發(fā)電機的特殊運行 一、進相運行系統(tǒng)電壓升高，線路增長，電容電流增大，出現(xiàn)輕負(fù)荷時無功功率過剩，使系統(tǒng)樞紐變電所電壓超過額定值（可達15%20%），利用發(fā)電機進相運行可

41、以消耗無功功率，進行電壓調(diào)整。若調(diào)整發(fā)電機的勵磁電流，使發(fā)電機電勢 ,則發(fā)電機從遲相運行轉(zhuǎn)為進相運行，即從發(fā)出到吸收無功功率；勵磁電流越小，從系統(tǒng)吸收的無功越大，功角也越大，所以發(fā)電機在進相運行時，允許吸收多少無功，發(fā)出多少有功，主要取決于發(fā)電機的靜態(tài)穩(wěn)定的極限角。另外，發(fā)電機在進相運行時，會因發(fā)電機端部漏磁引起的渦流損失和磁滯損失而導(dǎo)致端部發(fā)熱。因此，發(fā)電機從遲相運行轉(zhuǎn)為進相運行，靜態(tài)穩(wěn)定儲備下降，端部嚴(yán)重發(fā)熱。第五節(jié) 同步發(fā)電機的特殊運行發(fā)電機進相運行時，限制發(fā)電機容許出力的另一個因素是發(fā)電機端部發(fā)熱。端部發(fā)熱是由端部漏磁引起的，發(fā)電機的端部漏磁是由定子繞組端部漏磁和轉(zhuǎn)子繞組端部漏磁組成的

42、合成磁通。它的大小除與發(fā)電機的結(jié)構(gòu)、型式、材料、短路比等因素有關(guān)外，還與定子電流的大小、功率因數(shù)的高低等因素有關(guān)。發(fā)電機在進相(欠勵磁)運行時，其端部發(fā)熱比遲相(過勵磁)運行嚴(yán)重。原因是在相同的視在功率下，發(fā)電機隨著功率因數(shù)COS由遲相向進相轉(zhuǎn)移時，端部的漏磁通密度增大，引起定子端部的發(fā)熱也逐步趨向嚴(yán)重。根據(jù)理論計算，定子端部漏磁密度Be的平方隨功率因數(shù)角之間存在如圖4-22所示的關(guān)系。端部合成磁通隨功率因數(shù)COS變化的曲線如圖5-10所示。 第五節(jié) 同步發(fā)電機的特殊運行從圖4-22可以看出，當(dāng)視在功率一定，發(fā)電機從遲相向進相轉(zhuǎn)移時，在COS=1(即=0)附近，定子端部磁密上升很快。此后，隨著

43、進相角增大，COS降低，吸收的無功功率增多，Be仍繼續(xù)增大。而定子端部溫升與Be成正比，因此可能在進相運行時使發(fā)電機定子端部過熱，從而成為限制發(fā)電機進相運行容量的因素之一。 第五節(jié) 同步發(fā)電機的特殊運行上面討論在視在功率一定時定子端部漏磁通與功率因數(shù)的關(guān)系，而當(dāng)功率因數(shù)一定時，端部漏磁通約與發(fā)電機的視在功率S成正比，如圖4-23所示。由圖中可以看出，如欲保持定子端部發(fā)熱為一定值，亦即端部漏磁通為一定值，隨著進相程度的增大，視在功率S應(yīng)相應(yīng)降低。由于發(fā)電機進相運行時的端部漏磁通及溫升隨功率因數(shù)和輸出功率而變化，所以為了在進相運行時不致使端部溫升超過允許值，應(yīng)作發(fā)電機進相運行時定子端部溫升限額曲線

44、。根據(jù)這一溫升限額曲線就可以確定在不同進相運行深度時，端部溫升不超過允許值的條件下，發(fā)電機的有功功率和無功功率的限值。 第五節(jié) 同步發(fā)電機的特殊運行發(fā)電機在進相運行時，出力越大，靜態(tài)穩(wěn)定性越差，如圖為在功率因數(shù)一定的條件下，發(fā)電機端部漏磁通與出力的關(guān)系。由圖看出：欲保持一定的靜態(tài)穩(wěn)定儲備，保持端部發(fā)熱為定值，隨發(fā)電機進相程度的增大，應(yīng)相應(yīng)降低出力。第五節(jié) 同步發(fā)電機的特殊運行下圖為大型機組發(fā)電機允許出力（有功和無功）與功率因數(shù)的關(guān)系。第五節(jié) 同步發(fā)電機的特殊運行由圖看出：當(dāng)發(fā)電機由遲相轉(zhuǎn)為進相運行時，隨功率因數(shù)的下降，發(fā)電機的允許出力劇烈下降。大型發(fā)電機降低端部發(fā)熱的措施：采用非磁性鋼轉(zhuǎn)子護環(huán)

45、；采用銅板屏蔽；開槽分割限制渦流等。二、調(diào)相運行同步發(fā)電機只發(fā)出無功或只吸收無功的運行方式稱發(fā)電機的調(diào)相運行。遇下列情況發(fā)電機須調(diào)相運行：水輪發(fā)電機在低水位或枯水季節(jié)；汽輪發(fā)電機的汽輪機檢修期間；汽輪發(fā)電機的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)很低。發(fā)電機調(diào)相運行分為：過勵磁運行和欠勵磁運行。過勵磁運行：系統(tǒng)無功不足，負(fù)荷在電廠附近時；欠勵磁運行：電廠帶低負(fù)荷，且經(jīng)長線路與系統(tǒng)相連時。第五節(jié) 同步發(fā)電機的特殊運行發(fā)電機在調(diào)相運行時，可與原動機不分離，也可與原動機分離單獨運行。與原動機不分離方式的優(yōu)點：運行靈活性較大，在不改動設(shè)備的情況下，既可以調(diào)相運行，又可以作為系統(tǒng)熱備用，隨時可轉(zhuǎn)為正常發(fā)電方式。這種方式的缺點：須

46、帶動原動機旋轉(zhuǎn)，損耗較大；另外，發(fā)電機調(diào)相運行須對發(fā)電機端部、汽輪機葉片過熱和散熱等進行詳細(xì)分析和試驗；特別是水輪發(fā)電機是立式結(jié)構(gòu)，一般不能與原動機分離，此時為減小損耗，須用壓縮空氣將水壓出。與原動機分離單獨運行方式的優(yōu)點：可以減少有功損耗。缺點：啟動需用電動機拖動至額定轉(zhuǎn)速或借助異步轉(zhuǎn)矩啟動。第五節(jié) 同步發(fā)電機的特殊運行三、過負(fù)荷運行正常運行時，發(fā)電機定子和轉(zhuǎn)子電流均不超過限定值。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路、發(fā)電機失步運行、大批電動機自啟動及強行勵磁裝置動作時，發(fā)電機的定子和轉(zhuǎn)子都可能短時過負(fù)荷。電流超過額定值會使繞組溫度超過允許值，嚴(yán)重時可能造成機械損壞。過負(fù)荷數(shù)值越大、持續(xù)時間越長，上述危險越嚴(yán)重。

47、因此發(fā)電機只允許短時過負(fù)荷。影響發(fā)電機過負(fù)荷時間的因素：發(fā)電機過負(fù)荷數(shù)值、持續(xù)時間和冷卻方式； 中小型發(fā)電機組定子繞組在1.5倍額定電流下允許持續(xù)運行2min，轉(zhuǎn)子勵磁繞組在2倍額定電流下允許持續(xù)運行30s；而60OMW機組在同樣的工況下，只能持續(xù)運行30s和l0s。過流能力隨著容量的增加而顯著下降，負(fù)序過電流能力I2t值對中小型機組為30左右，而60OMW機組則減小到4.0。 第五節(jié) 同步發(fā)電機的特殊運行四、異步運行發(fā)電機勵磁系統(tǒng)故障、因誤投滅磁開關(guān)使發(fā)電機失磁、短路故障使發(fā)電機失步等，都可能導(dǎo)致發(fā)電機異步運行。研究結(jié)果證明：發(fā)電機失去勵磁后，在一定時間內(nèi)能夠以異步狀態(tài)運行，并繼續(xù)向系統(tǒng)輸送

48、有功功率，這是提高系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行的重要措施。影響發(fā)電機失磁后異步運行的允許時間和輸送功率的因素：定子和轉(zhuǎn)子發(fā)熱限制；轉(zhuǎn)子電磁不對稱產(chǎn)生的脈沖轉(zhuǎn)矩引起的機組和基礎(chǔ)振動的限制；系統(tǒng)無功功率是否充足的限制；第五節(jié) 同步發(fā)電機的特殊運行發(fā)電機失磁后觀察到的現(xiàn)象 失磁后的異步運行狀態(tài)與原先的同步運行狀態(tài)相比，有許多不同之處，其現(xiàn)象可由表計的變化看出，主要有： (1)轉(zhuǎn)子電流表的指示降為零或降到接近于零； (2)定子電流表擺動且指示增大； (3)有功功率表指示減小且也發(fā)生擺動； (4)無功功率表指示負(fù)值，功率因數(shù)表指示進相，發(fā)電機母線電壓表指示值下降并擺動； (5)轉(zhuǎn)子各部分溫度升高。 第五節(jié) 同步發(fā)

49、電機的特殊運行五、不對稱運行不對稱負(fù)荷、輸電線路不對稱以及非全相運行等都導(dǎo)致發(fā)電機不對稱運行。發(fā)電機不對稱運行，除有正序電流外，還會有負(fù)序電流。負(fù)序電流產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反的旋轉(zhuǎn)磁場，從而引起定子繞組過熱、轉(zhuǎn)子的附加發(fā)熱及振動，對發(fā)電機造成危害。發(fā)電機不對稱運行時，其允許負(fù)荷主要定于下3個條件。 (1)負(fù)荷最大相的定子電流，不應(yīng)超過發(fā)電機定子的額定電流。 (2)轉(zhuǎn)子最熱點的溫度，不應(yīng)超過轉(zhuǎn)子絕緣材料和金屬材料的允許溫度。 (3)不對稱運行時出現(xiàn)的機械振動，不應(yīng)超過允許范圍，機械振動的允許值按制造廠推薦的標(biāo)準(zhǔn)確定。 對負(fù)序電流的限制措施限制負(fù)序電流的措施主要有：供電部門：盡可能保持三相平衡，避

50、免單相負(fù)荷集中于一相。電力系統(tǒng)：系統(tǒng)的零序阻抗對不對稱運行的電流不對稱度有直接影響，故運行中應(yīng)適當(dāng)減小零序阻抗，如增加變壓器中性點直接接地點等。電機制造商：在設(shè)計、制造工藝上盡可能減輕負(fù)序電流的危害。如對300MW和600MW大型汽輪發(fā)電機組在轉(zhuǎn)子兩端裝設(shè)梳齒形半阻尼系統(tǒng)，以在出現(xiàn)負(fù)序電流產(chǎn)生的反向旋轉(zhuǎn)磁場時，在該梳齒形半阻尼系統(tǒng)中感應(yīng)出渦流，對負(fù)序磁場起削弱作用，有利于降低轉(zhuǎn)子端部及槽楔接縫處的局部發(fā)熱。為了限制汽輪發(fā)電機運轉(zhuǎn)中的負(fù)序電流引起的發(fā)熱，對國產(chǎn)300MW和600MW機組提出兩項指標(biāo)：暫態(tài)指標(biāo)和穩(wěn)態(tài)指標(biāo)。 暫態(tài)指標(biāo)是用來限制不對稱短路時間和負(fù)序電流值的。如300MW和600MW汽輪

51、發(fā)電機組應(yīng)滿足I22t的持續(xù)時間小于10s，其中I2為標(biāo)幺值，t為短路時間（s）。I2由下式?jīng)Q定：式中i2為負(fù)序電流瞬時值對額定電流的比值。I22t表明不僅限制I2值，而且要限制其承受I2的時間。穩(wěn)態(tài)指標(biāo)是用來限制穩(wěn)態(tài)負(fù)序電流的。如對300MW和600MW汽輪發(fā)電機，通常要求I2/ IN（標(biāo)幺值）小于0.080.10。如黃金埠電廠和國電莊河電廠600MW汽輪發(fā)電機的I22t不超過10s，I2/ IN值不超過0.10。下表是國產(chǎn)300MW和600MW機組的負(fù)序電流指標(biāo)。 系統(tǒng)運行：要注意不對稱運行時，負(fù)荷最重的相電流不應(yīng)超過發(fā)電機組的額定值，而且各相電流差值與額定電流之比不能超過10%，否則要降

52、低發(fā)電機的出力。 發(fā)電機運行中的監(jiān)視與檢查維護 發(fā)電機運行中的監(jiān)視正常運行時，運行人員應(yīng)對發(fā)電機進行下列項目監(jiān)視：每小時記錄發(fā)電機各運行工況參數(shù)，并與打印報表相對照，若有異常，應(yīng)進行分析并找出原因。若發(fā)現(xiàn)個別溫度測點異常，應(yīng)根據(jù)具體情況加強該部位的監(jiān)視，縮短記錄時間，并向有關(guān)部門匯報處理；嚴(yán)格監(jiān)視發(fā)電機的運行工況，及時調(diào)整使發(fā)電機的運行參數(shù)不超過規(guī)定值；按照調(diào)度下達的負(fù)荷曲線，合理經(jīng)濟地調(diào)整各發(fā)電機的有功負(fù)荷和無功負(fù)荷。 發(fā)電機運行中的檢查正常運行時，運行人員應(yīng)對發(fā)電機及其附屬設(shè)備進行全面認(rèn)真的檢查，若發(fā)現(xiàn)缺陷時，應(yīng)及時記錄、匯報和處理。檢查的項目有：發(fā)電機及其附屬設(shè)備各部分的溫度、溫升應(yīng)正常

53、；從發(fā)電機窺視孔內(nèi)檢查定子繞組端部不變形、無漏膠；無絕緣破壞、綁線墊塊松動現(xiàn)象發(fā)生；在滅燈情況下觀察有無電暈發(fā)生；電刷及接地電刷連接應(yīng)牢固，應(yīng)無過熱、卡澀、破碎、跳動現(xiàn)象；壓簧完好，引線接線良好；電刷應(yīng)無冒火現(xiàn)象，電刷長度應(yīng)不小于20mm； 空冷室照明應(yīng)良好，窺視窗玻璃完好，空氣冷卻器無漏風(fēng)、漏水、結(jié)露現(xiàn)象發(fā)生；整流柜應(yīng)運行正常，各元件應(yīng)完好；各斷路器、隔離開關(guān)及其連接母線應(yīng)無過熱現(xiàn)象，支持絕緣子、電流互感器、電壓互感器及穿墻套管應(yīng)無電暈放電現(xiàn)象；油斷路器油位、油色應(yīng)正常，無漏油、噴油現(xiàn)象；SF6斷路器SF6氣體壓力、純度、微水量應(yīng)正常；自動調(diào)節(jié)勵磁裝置各指示燈、表計顯示應(yīng)正常，各插件無松動，

54、各開關(guān)投切符合要求；機組所有保護應(yīng)運行正常，連接片位置正確。 對雙水內(nèi)冷發(fā)電機組還應(yīng)檢查下列項目：發(fā)電機定子、轉(zhuǎn)子冷卻水壓力、流量、進出口溫度、溫升及進出風(fēng)溫應(yīng)正常；發(fā)電機本體的冷卻水系統(tǒng)應(yīng)無滲水、漏水現(xiàn)象，液位檢測器工作應(yīng)正常。對氫冷發(fā)電機組還應(yīng)檢查以下項目：軸承油溫、軸瓦溫度、軸承振動及其他運轉(zhuǎn)部件應(yīng)正常；發(fā)電機氫氣系統(tǒng)各閥門應(yīng)處于規(guī)定開、關(guān)位置；勵磁機小室內(nèi)應(yīng)無漏油、漏水現(xiàn)象；對采用無刷勵磁的發(fā)電機，應(yīng)檢查無刷勵磁系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)整流二極管無損壞；檢查氫氣壓力應(yīng)在規(guī)定范圍內(nèi)，其純度應(yīng)大于96%，微水量應(yīng)符合要求；液位檢測器工作應(yīng)正常；發(fā)電機空、氫側(cè)密封油系統(tǒng)運行應(yīng)正常。 發(fā)電機運行中的維護在發(fā)

55、電機運行中應(yīng)進行下列維護工作：定期進行滑環(huán)和電刷的清潔工作。包括清除電刷刷架、刷握、滑環(huán)等處的積灰和油污；定期測量滑環(huán)電刷的均流度，并消除發(fā)現(xiàn)的問題。在長期運行中，發(fā)電機滑環(huán)電刷因各種原因（電刷長短不一、彈簧壓力不均等）使接觸電阻不等進而造成滑環(huán)電刷電流不均，反映電流不均勻的程度稱均流度。零電流電刷越多，其它電刷承載的電流就越大，若不及時發(fā)現(xiàn)和處理，會使大電流電刷嚴(yán)重發(fā)熱甚至燒紅，繼而可能造成惡性循環(huán)，甚至被迫停機。 及時更換過短和不能繼續(xù)使用的電刷。更換時要使用規(guī)定型號的電刷，如果使用的電刷的材質(zhì)硬度和導(dǎo)電性能不合適，有可能加速滑環(huán)表面磨損或?qū)е虏糠蛛娝⑦^熱，影響機組的運行。在更換電刷的過程

56、中，要防止接地，嚴(yán)禁同時用兩手碰觸勵磁回路和接地部分或不同極性的帶電部分，也不允許兩人同時對同一機組不同極的電刷更換，以免造成勵磁系統(tǒng)兩點接地短路。更換后的電刷應(yīng)在刷握內(nèi)活動自如、壓緊彈簧壓力正常。 第六節(jié) 水氫冷600MW汽輪發(fā)電機組的水氣油系統(tǒng) 第六節(jié) 水氫冷600MW汽輪發(fā)電機組的水氣油系統(tǒng) 所謂水氫冷汽輪發(fā)電機的水氣油系統(tǒng)是指發(fā)電機定子線圈內(nèi)冷水系統(tǒng)、發(fā)電機轉(zhuǎn)子內(nèi)冷及鐵芯冷卻氫氣系統(tǒng)和發(fā)電機的密封油系統(tǒng)。本節(jié)主要介紹水氫冷600MW汽輪發(fā)電機組的水氣油系統(tǒng)。一、發(fā)電機定子冷卻水系統(tǒng)概述本節(jié)對水氫冷600MW汽輪發(fā)電機定子線圈內(nèi)冷水系統(tǒng)了比較詳細(xì)的介紹。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)介紹1、水系統(tǒng)特點及功能定

57、子線圈冷卻水系統(tǒng)是一個組裝式的閉式循環(huán)系統(tǒng)，本系統(tǒng)的特點及功能簡介如下：采用冷卻水通過定子線圈空心導(dǎo)線，將定子線圈損耗產(chǎn)生的熱量帶出發(fā)電機。用冷卻器帶走冷卻水從定子線圈吸取的熱量。系統(tǒng)中設(shè)有過濾器以除去水中的雜質(zhì)。用旁路式離子交換器對冷卻水進行軟化，控制其電導(dǎo)率。使用檢測儀表及報警器件等設(shè)備對冷卻水的電導(dǎo)率、流量、壓力及溫度等進行連續(xù)的監(jiān)控。具有定子線圈反沖洗功能，提高定子線圈沖洗效果。水系統(tǒng)中的所有管道及與線圈冷卻水接觸的元器件均采用抗腐蝕材料。 第六節(jié) 水氫冷600MW汽輪發(fā)電機組的水氣油系統(tǒng)2、發(fā)電機線圈冷卻水路系統(tǒng)定子線圈冷卻水通過外部進水管進入發(fā)電機勵端定子機座內(nèi)的環(huán)形總進水管，其中

58、一路通過聚四氟乙烯絕緣水管流入定子線棒中的空心導(dǎo)線，然后從線圈的另一端（汽端）經(jīng)絕緣引水管匯入環(huán)形出水管；另一路經(jīng)絕緣引水管流入定子線圈主引線，出主引線后經(jīng)絕緣引水管匯入安置在出線盒的出水管，然后也經(jīng)外管道匯入汽端環(huán)形出水管。雙路水流最后從汽端機座上部流出發(fā)電機，經(jīng)總出水管返回到水箱。 環(huán)形進水管和出水管的頂部通過一根排氣管相互連接，排氣管直接和水箱相通，用以排除定子線圈中的氣體。該排氣管還可在水系統(tǒng)斷水時起防止虹吸的作用?？傔M、出水管之間裝有壓差表計和一系列壓差開關(guān)，用于指示冷卻水通過定子線圈的水流壓降，并對不正常的壓降發(fā)出報警信號。外部總進、出水管上各裝有一個測溫元件和一個溫度開關(guān)，用于進

59、、出水管的監(jiān)測和報警。此外，總進水管上還裝有錐形過濾器，用于防止較大尺寸的雜質(zhì)進入定子空心導(dǎo)線?？傔M水管上裝有壓力表用于指示進水壓力。在總進水管和發(fā)電機定子機座之間還裝有壓差開關(guān)。壓差開關(guān)的高壓端接至定子機座內(nèi)部（氫壓），低壓端與總進水管（水壓）相連。正常運行時，發(fā)電機內(nèi)的氫壓應(yīng)高于定子線圈進水壓力。當(dāng)發(fā)電機內(nèi)氫壓下降到僅高于進水水壓35kPa時，該壓差開關(guān)將動作并發(fā)出“氫水壓差低”報警信號。 3、水箱水箱是閉路循環(huán)水系統(tǒng)中的一個儲水容器。定子線圈的出水首先進入水箱，回水中如含有微量的氫氣可在水箱內(nèi)釋放。當(dāng)水箱內(nèi)氣壓高于一定值時，可通過水箱上安全閥自動排氣。水箱裝有液位開關(guān)，用于自動控制補水以

60、保持箱內(nèi)正常的液位水平及對過高或過低的液位發(fā)出報警。水箱上還配有液位計，用以觀察水箱液位。由于少量高壓氫氣可滲過聚四氟乙烯絕緣引水管而進入定子水系統(tǒng)中，最終匯集于水箱上部。因此，在發(fā)電機運行時，水箱上部聚有氫氣是正常的現(xiàn)象。 第六節(jié) 水氫冷600MW汽輪發(fā)電機組的水氣油系統(tǒng)機組初運行是因機內(nèi)氫氣濕度可能偏高，同時定子線圈內(nèi)部循環(huán)水溫度又可能過低，為防止定子線圈表面結(jié)露，水箱內(nèi)還裝有蒸汽加熱裝置，以便在機組升壓和投入運行之前對定子線圈內(nèi)部的循環(huán)水進行加熱，從而杜絕線圈表面結(jié)露現(xiàn)象的發(fā)生。蒸汽加熱裝置的蒸汽來源為電廠雜用蒸汽，壓力為0.81.3MPa，溫度約320左右。流量為2m3/h。 第六節(jié)