水轮发电机技术讲课课件.doc

水轮发电机组技术讲课课件讲课人：邱灿锋一、轴流转桨式水轮机组型号、技术参数及说明（以范厝电厂为例）型号ZZ560ALH450额定功率12550kW最大水头12.58m设计水头11.20m最小水头6.00m设计流量130m3/s额定转速107.1 转分飞逸转速230转分吸出高度1m转轮叶片4片固定导叶个数13个旋转方向俯视顺时针活动导叶个数24个叶片工作转角-12-+18每年平均流量193.1 m3/s导叶高度1.8m导叶最大开度485 mm导叶关闭时间22秒蜗壳最大压力17米水柱导叶最大压力20米水柱水轮机型号：ZZ560ALH450含义：Z-轴流式 Z-转桨（D代表定桨）560A-转轮型号L-立轴H混凝土蜗壳450转轮直径为450cm二、发电机的型号及说明：型号SF12567000额定容量15MVA额定功率12MW额定电流825额定电压10.5kV额定频率50z额定功率因数0.8飞逸转速230r/min额定转速1071r/min接线方式二路Y联接相数额定转子电流6429A绝缘等级F最大励磁电流1856A额定转子电压2263顶值励磁电压4505V旋转方向俯视顺时针冷却方式空冷接地方式直接接地发电机型号：SF12567000含义：S三相 F风冷 12额定容量（MW） 56磁极个数 7000定子铁芯外径（cm）三、轴流转桨式水轮机组的适用范围及其优缺点可用于290M水头范围，过水能力大，轮叶可以转动，适用于大流量。218M低水头且负荷变化较大的水电站，其运行稳定性较好，水轮机的高效率区范围较宽。四、轴流转桨式水轮机组的基本部件对能量转换有直接影响的过流部件叫做水轮机的基本部件。由引水（蜗壳）、导水（导水机构）、工作（转轮）和泄流（尾水管）四部分组成。1、蜗壳的作用：（1）、保证水流以最小的水力损失引向导水部件，从而提高水轮机效率；（2）、尽可能保证沿导水部件的周围进水流量均匀，水流对称于轴，以使转轮受力均匀，提高工作的稳定性；（3）、使水流在进入导水部件以前具有一定的环流，然后很顺利地进入工作转轮；（4）、保证转轮在工作时，始终浸没在水中不会有大量空气进入转轮；2、导水机构作用：（1）、当机组的负荷发生变化时，用来调节进入水轮机转轮的流量，改变水轮机出力，使其与水轮发电机的电磁功率相适应；（2）、正常与事故停机时，用来截断水流，使机组停止转动；（3）、水轮机运行时，使水流按有利的方向均匀流入转轮；导水机构由导叶、导叶传动机构（包括转臂、连杆和控制环等）、接力器、顶盖、底环、及轴承组成。3、尾水管的作用：用来回收转轮出口水流中的剩余能量，常用的有直锥型和弯肘形（范厝厂采用本种）；4、转轮的组成：由转轮体、叶片、泄劲水锥和密封装置组成。（1）、转轮体的四周安放着悬臂式叶片，当水流流经叶片，将水能转换为机械能；（2）、转轮内有一套操作叶片转动的机构，当导叶改变时，它能使叶片相应地也旋转一个角度，以便与导叶开度相适应，从而保证在变工况下，水轮机有较高的效率；（3）、转轮体下部连接着泄水锥，它的作用是引导经叶片流出来的水，迅速、顺利地流入尾水管，防止水流相互撞击，以减少水力损失，提高水轮机效率；（4）、密封装置安放在叶片的枢轴与转轮体之间，它用来防止转轮体内的压力油向外漏出，同时也防止压力水渗入转轮体内。五、水轮发电机的基本工作原理水轮发电机的基本工作原理:水电厂的发电机都为同步电机，它能把原动机（水轮机）的机械能转变成电能，通过输电线路等设备 送往用户。我们知道，导线切割磁力线能产生感应电动势，将导线连成闭合回路，就有电流通过，同步发电机就是利用电磁感应原理将机械能转变为电能的。导线放在空心圆桶铁心槽里，铁心是固定不动的，称为定子。磁力线是由磁极产生的，磁极是转动的，称为转子。定子和转子是发电机最基本的部分。为了得到三相交流电，沿定子铁芯内圆每相隔120度分别放三相绕组A-X,B-Y,C-Z，转子上有励磁绕组（又称转子绕组）。通过电刷和滑环的滑动接触，将励磁系统产生的直流电引入转子励磁绕组，产生恒定的磁场。当转子被原动机拖动旋转时，定子绕组不断切割磁力线，就在其中感应出电动势。六、水轮发电机的分类按布置方式的不同水轮发电机可分卧式和立式两种。按推力轴承位置的不同来分,立式发电机又分为悬式和伞式两种。推力轴承位于装置上方的发电机称为悬式发电机，它适用于转速在100r/min以上。其优点是推力轴承耗损小，装配方便，运转较稳定；缺点是机组高度较大，消费钢材较多。推力轴承位于转子的下方的发电机称为伞式发电机，无上导的称为全伞式有上导的称为半伞式，它适用于转速在150r/min以下。其优点是机组高度低、可降低厂房高度、节省钢材；缺点是推力轴承损耗大、安装、检修、维护都不方便。七、水轮发电机的结构：水轮发电机的结构:立式水轮发电机一般由转子、定子、机架、轴承、冷却器、制动系统等组成。1、转子转子是水轮发电机的旋转部件，位于定子里面，与定子保持一定的空气间隙。转子通过主轴与下面的水轮机连接。它的作用是产生磁场。它主要由主轴、转子支架、磁轭和磁极等组成。2、主轴主轴的作用是中间连接、传递转矩、承受机组转动部分的总量及轴向推力。3、转子支架轮毂和轮臂合在一起叫支架。它的作用是连接主轴和磁轭的中间部分，并起到固定磁轭和传递转矩的作用。4、磁轭磁轭也叫轮环。它的作用是产生转动惯量和固定磁极，同时也是磁路的一部分。磁轭由扇形磁轭冲片、通风槽片、定位销、拉紧镙杆、磁轭上压板、磁轭键、锁定板、卡键、下压板等组成。5、磁极磁极是产生磁场的部件，由袭击铁芯、磁极线圈、阻尼绕组及极靴等组成。磁极线圈由铜线或是铝线制成，立绕再磁极铁心的外表面上，匝与匝之间用石棉纸板绝缘。线圈饶好后经浸胶热压处理，形成坚固的整体。阻尼绕组的作用是当水轮发电机产生振荡时起阻尼作用，使发电机运行稳定。在不对称运行时，它能提高担负不对称负载的能力。而实心磁极因为本身有很好的阻尼作用，故不用在装设阻尼绕组。八、水轮发电机结构的特点：由于电站的水头有限，水压力小，故转速不可能很高，一般在100300r/min左右，很难超过750r/min。与汽轮发电机相比，转速较低，由于转速低，要获得50HZ的电能，发电机转子的磁极较多。同时为了避免产生几倍于正常水压的水击现象而要求导叶的关闭时间比较长，但又要防止机组转速上升过高，因此要求转子具有较大的重量和结构尺寸，使之有较大的惰性。此外，为减少占地面积，降低厂房造价，大中型水轮发电机一般采用立轴。总之，水轮发电机的特点是转速低、磁极多、转子为凸极式，结构尺寸和重量都较大，大中型机组多采用立式。九、发电机的温升规定及测绝缘电阻规定1、发电机定子线圈绝缘采用环氧粉云母带连续绝缘结构。为使其在较好的条件下工作，定子线圈温度应保持在6080之间运行，最高不得超过105。 2、发电机采用密闭双路径向自循环空气冷却系统，其冷、热风温度的规定如下3、发电机冷风温度不得超过55，不得低于15，以尽量使冷却器不凝结水珠为佳.4、发电机的热风温度不得超过75，冷热风温度差与以前比较显著增大时，必须查明原因设法消除。5、冷风温度超过40时，应认真查找原因，并汇报厂领导.6、发电机冷却器冷却水压达到最高允许值，定子线圈温度达到最高允许值105，须报告厂领导及地调，降低发电机出力运行，直至恢复正常允许值为止。7、发电机定子线圈吸收比和绝缘电阻允许值。 7.1 发电机定子线圈绝缘电阻应使用2500V摇表测量。其量程一般不低于10000兆欧。 7.2 吸收比：R(60”15”)16 (40度以下时)7.3 绝缘电阻许可值每千伏应大于或等于1兆欧，1分钟的电阻值与前一次所测结果相比较(定子线圈温度，空气温度相差不大的情况下)不得低于前一次测量结果的13，若低于前次的13时，应查明原因，并消除。7.4 当吸收比或绝缘电阻低于规定值时必须经公司分管生产副总经理批准，方可投入运行。8、 发电机励磁回路绝缘电阻允许值。8.1 转子线圈和励磁回路绝缘电阻测量使用500V摇表，在热态下测量值应大于0.5兆欧。8.2 当绝缘电阻低于0.5兆欧时，在未找出原因之前，必须由公司主管生产副总经理决定是否投入系统运行。8.3 绝缘电阻随温度变化而变，以75C为标准的B级绝缘电阻可按下列公式换算：R jg R jg = （75t）2 10R jg 75C时的绝缘电阻值，R jgt时电测的绝缘电阻值，t测量时的温度8.4 测发电机定子线圈，励磁回路绝缘电阻时间规定：对于长期连续运行的机组，遇有停机会应进行阻值测定。对于频繁开、停机的机组，不必每次开机前都测绝缘，但每个月底应测量一次。停机时间达7天，必须进行绝缘测定工作。机组每次大小修前后均应测绝缘电阻。每次测定的绝缘电阻值，吸收比，定子线圈温度，环境温度均应登记。8.5 发电机定子绕组，铁芯采用埋入式检温计法，最高温度不得超过120C。8.6 测绝缘的操作步骤：1. 查#1机621开关确已断开2. 取下#1机621开关储能电源熔丝3. 断开#1机6211刀闸，查确已断开4. 断开#1机6214-1刀闸，查确已断开5. 取下#1机仪用PT低压侧熔丝6. 断开#1机6214-2刀闸，查确已断开7. 取下#1机励磁PT低压侧熔丝8. 断开#1机6214-3刀闸，查确已断开9. 在621开关进线侧测定子回路绝缘，测后放电。R60/R15 10. 断开#1机灭磁开关11. 在#1机灭磁开关FMK出线侧测转子回路绝缘，测后放电。R60 M十、运行中参数的调整1 发电机定子电压在运行中允许变化范围：1.1发电机定子额定电压为10.5kV，正常变化范围为额定值的5，即9.975kV11.05kV。1.2 发电机最低运行电压应根据稳定运行要求和维持厂用辅机的正常运行来确定，最低不得低于额定值的90，即9.45kV，当运行电压低于额定电压的95，经调整励磁电流无法恢复到额定值的5以内时，应报告调度员，要求调整系统电压。1.3 发电机最高运行电压不高于11.55kV，否则会使定子铁芯和结构元件严重发热和损坏。1.4 当发电机电压在额定值的105一110范围内运行时，即：11.025kV11.55kV，应适当降低发电机定子电流，使之在低于定子电流额定值范围内运行。2 发电机应尽可能保持额定功率因数运行，在电网负荷变化时，发电机功率因素允许作下列变化。2. 1 为使发电机不脱出静态稳定范围运行，力率应保持迟相运行；一般不超过迟相运行0.95，即QP13。2. 在微机励磁调节器运行正常的情况下，如果电网需要，必要时可以在力率为1以下条件运行，并允许短时间力率在进相0.951.0范围内运行。3 频率异常规定：3.1 当地调临时指定本厂为调频厂时，发电机频率的调整应严格按系统调度规程执行。3.2发电机频率应保持在50Hz运行，其变化范围一般不超过0.2Hz。3.3 当频率与正常值差