600MW汽轮发电机进相运行时定子端部发热和限制措施.pdf

第 1 1 卷第 1期 vo l _l l no 1 重 庆 电 力 高 等 专 科 学 校 学 报 j o u rna l o f c h o n g q i n g e l e c t r i c p o we r co l l e g e 2 0 0 6 年 3 月 ma r 2 0 0 6 6 0 0 m w 汽轮发电机进相运行时定子端部发热和限制措施 张 小 兰 ( 重庆电力高等专科学校电力工程系，重庆 4 0 0 0 5 3 ) 【 摘要】介绍6 o 0 m w 汽轮发电机进相运行时定子端部漏磁场的特点和端部发热机理，针对性地阐述在发电机制造过 程中和运行过稃中的所采取的相应限制措施。 【 关键词 】6 0 0 m w 汽轮发电机：定子端部发热；限制措施 【 中图分类号】 t m 3 1 1 【 文献标识码】 a 【 文章编号】1 0 0 8 8 0 3 2( 2 0 0 6 ) 0 1 0 0 0 6 0 4 0 引言 随着国产6 0 0 m w 汽轮发电机制造技术的成熟和运行经验的积累，6 0 0 m w 汽轮发电机将逐步成为火 力发电的主流机组之一。目 前，我国6 o o m w 火机组都接入5 0 0 k v 电网且大多安装在远离负荷中心处， 要经过长距离送出。由于电压高、距离长、线路充电功率大，当系统低谷负荷期间，系统无功功率 过剩，引起电网电压升高。解决系统剩余无功功率，第一种办法是在送受两端变电所配置足够容量 的并联电抗器以吸收线路多余的无功功率，第二 种办法是利刖发电机进相运行来吸收无功。前一种 办法，电抗器投资巨大，在运行中电抗器吸收无功的同时要消耗有功，常年累计，经济损失很大， 且电抗器投切对无功和电压的影响是阶梯式的：而利用发电机进相运行吸收线路过剩无功功率，不 需要增加投资，无功就地平衡，几乎不产生功率附加损耗，对无功和电压的调节是平滑的、连贯 的，而且响应速度快。因此位于超高压电网远方的发电机组，希望具有适当的进相运行能力。影响 发电机进相运行能力的主要因素除发电机运行的稳定性要求外，就是定予端部结构件的过热问题。 特别是发电机的单机容量提高后，线负荷提高，定子端部的发热更为严重。若发电机定子端部温升 过高，将导致端部结构部件变形或损坏，绕组和铁芯松动，端部绝缘磨损加快，绝缘老化速度加 快，并可能导致定子绕组绝缘击穿，引起绕组接地或相间短路等故障。因此，在制造过程中， 6 0 0 m 汽轮发电机采取了多种措施对端部漏磁场加以限制，并使端部发热得到充分的冷却，以保证 发电机有一定的进相运行能力；在运行过程中，对发电机进相运行负荷和端部温度都采取了相应的 限制措施，以保证发电机安全运行。 l 定子端部漏磁场的特点和端部温升情况 发电机运行时，定子端部的漏磁场是由定子绕组端部产生的漏磁场和转子绕组端部产生的越过 气隙漏磁场所合成 。定子绕组端部 的漏磁场与 电枢反应磁场一样是一个旋转磁场 。同样 ，转子绕组 端部所产生的漏磁场是随转子同步旋转的。因此，定子端部的合成漏磁场是一个旋转磁场。在电机 的槽部，可以认为只有径向磁通。但端部绕组形状复杂，漏磁通除径向分量外，还有轴向和切向分 量。由于磁通对定子有相对运动，在定子端部的铁芯和金属部件中要产 生由于磁滞和涡流损耗而 引 起发热和温度升高。轴向分量的磁通是垂直进入定子铁芯，它所引起的发热尤为严重。漏磁的大小 收稿 日期2 0 0 6 一 o 1 0 6 维普资讯 维普资讯 - 8 - 重 庆 电 力 高 等 专 科 学 校 学 报 第 l 1卷 采用电屏蔽和磁屏蔽后，定子铁芯 端部靠转子处仍有垂直于铁芯 端部的轴 向磁通进来，那里仍然较热。特别是汽 轮发电机进相运行时，边段铁芯齿部温 电 升高，为降低温升 ，采用 了齿部开2 m m 宽 的槽 ，分割齿部涡流回路，减小涡流的 流动面积，以降低损耗。如图3 所示。 3 4增加端部漏磁路的磁阻 转子两端护环采用非磁性材料，据 文献记载 ，采用非磁性 护环的温升可较 磁性护环的温升减少到1 2 。同时可使定 子端部的齿和压指温升降低到7 0 以下。 定子铁芯边段采用阶梯形，相当于增大 了定 、转子 间隙，从而 达到增加磁阻 、 减少齿顶部位磁通、降低齿顶温升的目的。 3 5端部构件采用非磁性材料 磁屏蔽 卜 - - 边段铁芯 一 虽 热 氢 l _ - _ _ i _ i _ ! _ _ 板 _ _ _ _ _ _ _ _ _ p 氨一 一_ _ ，一 ： _ _ _ 一 一 _ _ 、 一 一 _ 图2定子端部结构简图 定子铁芯的指压板、压圈和绕组支撑环及附件采用非磁性材 料，既可避免漏磁集中而产生的局部高温，又增加了磁阻、减少 了损耗、降低端部温升。 3 6加强冷却 为了加强端部磁屏蔽和主铁芯的边段铁芯的冷却，发电机铁 芯除设有轴向通风道外，在磁屏蔽处还设有数道径向通风沟，在 通风道 齿上的开槽 图3硅钢片齿上的开槽 边段铁芯处也设有径向通风沟，与轴向通风道相隔离。冷氢进入径向通风沟冷却了磁屏蔽和边段铁 芯后进入气隙，由风扇抽出。如图2 所示。 4 运行时定子端部温升的限制措施 4 1进相运行发 电机的负荷规定 目前，对发电机进相运行能力还没有统一标准，国际大电网会议旋转电机工作组建议 “ 对所有 短路比不低于0 4 的发电机，在功率因数为0 9 5 、吸收无功功率的情况下，应能在额定有功功率下 运行 。”对每一台发电机，电机制造厂也会提供其安全运行 曲线， i p - q 图。发 电机进相运行时 ， 有功功率p 和无功功率q 一定要在发电机的p q 图的限制范围内，并密切注意监视发电机的端部温度 4 2对定子端部温度的监测 运行中为保证发电机内部各点温度不超过对应的允许温度，6 0 0 m w 汽轮发电机安装了一套连续 监视监测的测温系统。温度传感器除埋设在定子铁芯、定子线棒、定子引出线、氢气冷却器等处以 外，磁屏蔽和边段铁芯上还有1 2 个铜一 康铜热电偶，用于监视端部结构件温度，这些温度传感器引 至机座腹部的测温接线板上。测出的温度均送到计算机中通过屏幕显示或由打印机打印，对超限温 度还能通过计算机进行报警 。 维普资讯 第 1期 张小兰：6 0 0 m w 轮发电机进相运行时定子端部发热和限制措施 一 9 5 结束语 6 0 0 ivlw 汽轮发电机采用了大量的新工艺、新技术、新材料，保证了发电机具有一定的进相运行 能力。进相运行时，应密切监视发电机的端部温度，以保证发电机的安全运行。 参考文献： 1 华东电力集团公司科学技术委员会，6 0 0 n v 火电机组运行技术丛书电 气分册 m 北京：中国电力出版社，2 0 0 4 2 黄纯华大型同步发电机运行 m 北京：中国电力出版社，2 0 0 0 th e s t a t o r en d f e v e r o f t h e 6 0 0 m w s t e a m tu r b o ge n e r a t o r t o en t e r t h e p h a s e ad v a n c e ru n n i n g a n d t h e m e a s u r e o f li mi t zhang xi a o l a n ( e l e c lr i c e n g i n e e ri n g d e p a r t me n t o f c h o n q q i n g e l e c t ri c p o we r c o l l e g e， c h o n g q i n g 4 0 0 0 5 3 1 ab s t r a c t ： th i s t e x t i n t r o d u c e s t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e l e a k a g e ma g n e t i c fi e l d a n d t h e me c h a n i s m o f f e v e r a t t h e s t a t o r e n d wh e n the 6 0 0 mw s t e a m t u r b o - g e n e r a t o r t o e n t e r the p h a s e a d v a n c e r u n n i n g ，a n d t he c o r r e s p o n d me a s u r e s t o l i mi t i t i n t h e p r o c e s s o f ma k i n g an d r u n n i n g ke y wo r d s ：the 6 0 0 m w s t e a m t u r b o g e n e r a t o r；the s t a t o r e n d f e v e r ：the me a s ure s ( 上接第5 页) 2 万国成，任震，田翔配电网可靠性评估的网络等值法模型研究 j 中国电机工程学报，2 0 0 3 ，( 5 ) 3 谢开贵， 周平，周家启等基于故障扩散的复杂中 压配电 系统可靠性评估算法 j 电力系统自动化，2 0 0 1 ，( 4 ) 4 夏岩，刘明波，邱朝明带有复杂分支子馈线的配电系统可靠性评估 j 电力系统 自动化，2 0 0 2 ，( 4 ) 5 陈文高配电系统可靠性实用基础 m 北京：中国电力出版社，1 9 9 8 6 郭永基电力系统可靠性分析 m 北京：清华大学出版社，2 0 0 3 an a l y s i s o f re l i a b i l i t y a n d ec o n o mi c s o f 1 0 k v di s t r i b u t i o n s y s t e m co n n e c t i o n mo d e l i m i n g h a o ( j i a n g j i n p o we r s u p p l y b r a n c h o f c h o n g n g p o we r c o mp a n y ，c h o n g q i n g 4 0 2 2 6 0 ) ab s t r a c t ： ba s e d o n the r e l i a b i l i t y n e t wo r k - e q u i v a l e n t a l g o ri t h m f o r r e l i a b i l i t y e v a l u a t i o n o f d i s t r i b u t i o n s y s t e m b y c o mp a r i n g t h e d i ff e r e n c e s i n r e l i a b i l i t y ind i c e s a n d c o n s t r u c t i o n c o s t i n d i f f e r e n t ty p i c a l g ri d s t r u c t u r e i n t h e s a me r e g i o n ， thi s p a p er p r o v i d e s r e a s o n s f o r d e fi n i t i o n o f the mo s t e c o n o mi c a l s c h e me that s a t i s fi e s a c e r t a i n r e l i a b i l i ty r e q u e s t in the c o n s t r u c t i o n a n