发电机组系统

1、发电机组系统 林繁 2013年9月13日发电机的作用、工作原理及分类发电机的作用：提供电能（将其他形式的能转化为电能的一种设备）。例如：水能、风能、太阳能、核能等。工作原理：原动机通过主轴带动发电机转子跟着转动，在发电机转子线圈中通入直流电流，转子线圈就会产生旋转磁场，磁力线在旋转过程中，被定子线圈切割，根据电磁感应原理，定子线圈中就会产生电压，定子线圈接入负载后，定子线圈中产生电流。从原理上分为同步发电机、异步发电机。从产生方式上分为汽轮发电机、水轮发电机、柴油发电机、汽油发电机等。从能源上分为火力发电机、水力发电机等。发电机基本参数型 号SF190-40/10800额定容量(S)217.1

2、4(MVA)持续最大容量（S）240(MVA)额定电压（Un）13.8(kV)额定电流（In）9084.6(A)功率因数0.875（滞后）相数3额定转速150r/min飞逸转速310r/min额定频率50Hz额定负荷励磁电压405V额定负荷励磁电流1380A相关术语解释国产发电机型号的含义是-/ 其中：第1、2、3个框为型式（SF为立式空冷，SFS为立式水内冷，SFW为卧式，SFG为贯流式水轮发电机，SFD为水轮机-电动机）；第4个框为额定容量（MW）；第5个框为磁极个数；第6个框为定子铁芯外径（cm）。飞逸转速 当水电机组与系统解列、水轮机失去负荷而导叶不能正常关闭时所升高到的最大转速。水头

3、越高，导叶开度越大，所达到的飞逸转速值越高。水轮机的飞逸转速值是通过模型试验确定的，对混流式及轴流定浆式水轮机，飞逸转速只与导叶开度和水头有关。相关公式 E=4.44NKf f=pn/60 其中E为发电机的输出电压，N为砸数，K为常系数(约为1.1-1.25)，f为频率，P为极对数，n为转速为磁通量 发电机概述定子机座采用无上、下环结构，机座外径12110mm，高2070mm。大齿板直接放于定子基础板上，定子通过上机架支墩与上支架相连。定子铁芯采用高导磁、低损耗、优质硅钢片冲制而成，全圆由40片组成。铁芯外径10800mm，内径10030mm，总长1900mm。 发电机定子共有960根线棒，4

4、80槽，定子绕组采用4分支，星型连接。转子由支架、磁轭、磁极组成。转子支架采用圆盘式转子支架结构，支架中心体上端与上端轴相连，下端与主轴相连，并通过销传递扭矩。磁极由铁芯、线圈及阻尼绕组等组成。 发电机推力轴承负荷为1320t，推力轴承共设有14块瓦，推力瓦采用弹性金属塑料瓦。推力轴承采用多波纹弹性油箱支承结构，14个弹性油箱间油路互相连通，以保证轴瓦受力均匀。轴承润滑油冷却采用内循环冷却方式，在推力油槽内设有抽屉式高效油冷却器。 发电机采用旋转挡风板型式的端部回风的密闭自循环系统，热空气由8个固定在定子机座周围的冷却器冷却。 发电机采用水喷灭火方式，灭火环管分别布置在发电机定子线圈的上、下两

5、端，上、下分别设有72个喷雾头圆周均布。水轮发电机结构分类悬挂式发电机 推力轴承位于转子上方，支承在上机架上。伞式发电机 推力轴承位于转子下方，设在下机架上。 普通伞式，有上下导轴承。 （1）半伞式。有上导轴承，无下导轴承。发电机通常将上机架埋入发电机层地板以下。 （2）全伞式。无上导轴承，有下导轴承。机组转动部分的重量通过推力轴承的支撑结构传到水轮机顶盖上，通过顶盖传给水轮机座环。 我厂水轮发电机采用具有上下两个导轴承的立轴半伞型结构。推力轴承位于转子下部的下机架上，与下导轴承合用一个油槽。轴系由上端轴、转子支架中心体和主轴组成，并由发电机上、下导轴承和水轮机水导轴承支撑。 导轴承和推力轴承

6、介绍发电机转子水轮发电机转子结构图水轮发电机定子结构水轮发电机定子主要是由机座、铁芯和三相绕组线圈等组成。铁芯固定在机座上。定子结构图定子结构图定子结构图发电机冷却方式同步发电机的冷却分为外冷和内冷两种: 1、外冷:包括空冷和氢冷 空冷:冷却介质为空气,即用空气把发电机内因损耗而产生的热量带走,这种方式结构简单,但冷却效率不高。 氢冷:冷却介质为 氢气,即用氢气把热量带走。与空气相比,冷却能力高。通风损耗较小,但结构复杂,需配置储氢设备。 2、内冷:包括定子水内冷,转子氢内冷等 内冷(直接冷却方式):冷却介质为水、油、氢气,即将氢、水或油通过导线内部,直接把热量带走,与前述两种表面冷却方式相比

7、,冷却能力高,可以缩小发电机体积,节省材料,便于制造大容量发电机,但发电机结构复杂,铜损较大,铁损和机械损耗较小,总损耗相差不多。机组制动系统制动系统的作用：防止机组惰性停机，长时间低转速运行破坏推力轴承油膜。制动系统的分类：电制动和机械制动电制动与机械制动的优缺点：投资成本、可靠性、制动效果及产生不利因素分析我厂机组采用机械制动系统，当发电机转速下降到15额定转速时投入制动，制动块采用新型非金属无石棉材料制成。制动器共12台，可兼作油压顶起装置，并配有压力为12MPa可移动式电动油泵。制动系统设置8台吸尘装置，吸尘装置在发电机转速下降到20额定转速时投入，延时5min切除。 制动流程：上腔与

8、下腔的作用实际运行中遇到的问题：当机组停机检修后恢复措施的过程中，在装置上电后吸尘装置动作（符合启动条件）什么情况下需要顶转子及顶转子的注意事项？ 停机时间超过规定值或推力轴承检修或排油后都需要。机组轴电流监测机组轴电流产生的原因：由于定、转子之间的气隙不均匀以及定子铁芯的局部磁阻较大、磁路不对称等原因，导致发电机的定子磁场存在不平衡，这会使得水轮发电机的转子上产生与轴相交的交变磁通和轴向的感应电势即轴电压。机组轴电流的危害：在轴承绝缘良好时，轴电流是相当小的，而当轴承某一部位绝缘不良或轴电压大于油膜的击穿值时，轴电流将明显增大，该轴电流将使轴瓦发生电蚀而损伤甚至毁坏，并加速轴承润滑油的变质老

9、化。轴电流监测装置1 轴电流监测装置由ZCT型轴电流互感器和ZCX型轴电流报警装置两部分组成。ZCT型轴电流互感器为环形分瓣结构，具有一个工作绕组和一个试验绕组，安装在发电机上端轴上，ZCX型轴电流报警装置安装在仪表制动柜上。2 轴电流监测装置工作电源为50Hz交流220V。3 轴电流报警装置上有4位数码显示管，显示轴电流值，当轴电流未达到报警设定值时，报警装置上显示灯“ALERT” “DANGER”显示绿色，当轴电流达到预先设定的“警告”报警值时，报警装置上的“ALERT”信号灯变红色，并同时发出一开关量报警信号；当轴电流达到预先设定的“危险”报警值时，报警装置上的“DANGER”信号灯变红

10、色，并同时发出一开关量报警信号。发电机保护装置 发电机保护采用南瑞RCS-985A保护装置，分A、B两个保护屏，A屏由南瑞RCS-985A保护装置组成，B屏由南瑞RCS-985A+RCS974A保护装置组。实现主保护、异常运行保护、后备保护的全套双重化。两套保护装置分别取自不同组电流互感器，主保护和后备保护共用一组电流互感器，同时作用于两个跳闸线圈。 保护装置采用交流220V电源和直流220V电源供电，交流用于打印机和屏内照明，直流用于保护装置电源。 发变组保护B屏上配有RCS-974A变压器、非电量及辅助保护，可以完成变压器的非电量保护及发电机出口断路器失灵启动等功能。 保护出口的投、退可以

11、通过装置跳闸出口压板实现。保护功能可以通过屏上压板或内部压板、控制字单独投退。 发电机中性点接地相关知识发电机中性点接地方式一般有中性点不接地、中性点经消弧线圈接地，以及中性点经电阻接地等多种方式。 发电机定子绕组发生单相接地故障时，接地点流过的电流是发电机及其连接的厂用分支，封闭母线和主变低压绕组的对地电容电流。当接地电容电流超过允许值时（300MW机组的接地允许电流为lA）。将烧伤定子铁芯，进而可能损坏定子绕组绝缘，导致匝间或相间短路。发电机中性点采用“经高电阻接地”方式，即经副边带电阻的配电变压器接地，也就是在中性点和地之间连接一配电变压器，在其二次侧连接一只电阻，使中性点线路的阻抗值增

12、大，起到限制接地电流的作用。 接地变的作用 ：（1）取代高电阻接地,限制接地电流,适当减少接地过电压.接地变压器的原边接发电机中性点与地之间,副边接上一个小电阻即可起到高电阻的作用,根据公式,一次侧呈现的阻抗等于二次侧电阻乘以变压器变比的平方,所以有接地变压器,可以用一个小电阻来发挥一个高电阻的作用。（2）发电机接地的时候,中性点对地有电压,这个电压等于就加在了接地变压器的原边,那么副边自然能感应出一个电压,这个电压可以做为发电机接地保护的判据,即可以用接地变压器抽取零序电压.发电机运行规定1 备用中的机组应具备启动条件，未经值长许可，不得在运行机组和备用机组上进行任何作业。2 运行中发电机中

13、性点必须经接地变压器可靠接地,不允许发电机中性点不接地运行。3 正常时全厂机组运行台数应按调度的要求和负荷确定，全厂有两台及以上机组运行时应保证每一联合单元有一台机组运行。主要是与我厂厂用电的接线方式有关 。4 发电机采用自动准同期方式与系统并列，在主变由系统充电正常后发电机与主变低压侧进行同期并列。5 机组所带负荷应躲过振动区域运行，并做到经济合理地分配负荷，尽量设法使机组在最优工况下运行。发电机运行规定6 当进入发电机的冷风不超过规定温度时,在下列条件下发电机能输出额定功率：6.1 在额定转速及额定功率因数时,电压与额定值的偏差不超过5%6.2 发电机定子电压变化时定子电流允许值百分值（%

14、）50-5电压（kV）14.4913.813.11电流（kA）8.6529.0846 9.53386.3 在额定电压时，频率与额定值的偏差不超过1%；6.4 当电压及频率同时发生偏差,若电压和频率同时为正偏差时, 两者偏差之和不超过6%；若电压和频率不同时为正偏差时,两者偏差的百分数之和不超过5%。6.5 当电压与频率偏差超过规定值运行时，励磁电流不超过额定值，定子电流不超过额定值的105%（9.5388kA）。发电机运行规定7 正常情况下发电机应在功率因数为0.8751（滞后）的范围内运行，系统需要时发电机可进相运行，进相运行时定子和转子温度不得超过允许值。发电机带额定有功时，无功进相不得大

15、于50MW ；机组有功为零时，无功进相不得大于92MW。8 发电机运行最高电压不得大于额定值的110%（15.18kV）。发电机的最低运行电压应满足稳定运行的要求，一般不应低于额定值的90%(12.42kV)。9 运行中发电机电流不平衡时，机组不得发生异常振动，任何一相电流不得超过额定电流值（9084.6A），且不平电流与额定电流之比不得超过9%(817.61A)。10 发电机在额定负荷下连续运行时，冷风温度不得超过40，最低冷风温度以空冷器不凝结露为准。11 在系统发生事故情况下，为了防止系统的静态稳定的破坏，允许发电机短时间内事故过负荷运行，在过负荷运行期间应注意监视线圈、轴承、热风温度不

16、得过高，事故过负荷允许的数值应符合下表：过负荷电流与额定电流比值1.11.12 1.15实际定子电流值（A） 9203.79371 9622允许持续时间（min） 60 30 15发电机运行规定12 当进入发电机的冷却空气温度不超过规定温度时，发电机在额定电压、功率因数和频率下持续发出额定出力时其定子线圈温度不得超过140，定子铁芯温度不得超过140，磁极线圈的最高温度不得超过150。13 发电机正常运行时冷却器水压应小于0.6MPa,当一台空气冷却器退出运行不影响发电机的正常运行。14 当发电机长期停机时，发电机的内部温度不得低于10，为了防止发电机长时间停机备用造成绝缘下降，机组停机备用时

17、间不得超过48小时，值守人员应按规定联系调度进行备用机组和运行机组的倒换。15 发电机启动前绝缘应满足以下要求：15.1 定子线圈吸收比R60/R151.3；15.2 定子绝缘电阻R6014M；15.3 转子回路绝缘电阻应不小于0.5M。16 发电机绝缘不满足要求时可启动发电机进行短路干燥，短路干燥时发电机差动保护及低压过流保护应退出运行。17 机组大修或故障后应按要求对机组进行递升加压试验。18 启动发电机空载干燥时应关闭空冷器冷却水，干燥时机组各部温度不得超过规定。19 机组带主变递升加压时,应断开厂高变低压侧开关。发电机运行规定20 发电机出口GCB装置20.1 HECS-100L型GC

18、B装置运行中，断路器SF6显示指针应指示在正常（绿色）区间，气压不得低于0.62 MPa （20时）密度不得低于40.7kg/m3)（20时）。各部温升不得超过规定值。20.2 HECS-100L型GCB装置正常运行时控制方式置“REMOE”，隔离开关的操作时需在现场进行解锁，远方操作通过计算机监控远方发令进行断路器和隔离开关的操作，现地操作时将操作方式至“LOCAL”，在控制屏上用分合闸按钮进行操作。20.3 发电机出口GCB装置内接地刀闸只能在现地进行操作。20.4 发电机出口断路器试验时可将发电机出口GCB控制方式置“现地”，出口隔离开关在分开时现地手动合上出口断路器。20.5 机组递加

19、试验和黑启动带厂用时需在现地手动合上机组出口断路器。20.6 机组出口GCB装置隔离开关操作完毕后应将程序锁装置切换至相应状态并上锁，并将程序锁钥匙收回。发电机巡回检查项目1 检查机旁监控盘运行正常，机组状态显示正常，机组运行参数显示正常；2 机组保护装置运行正常，信号指示正确，机组各保护投入正确，装置面板上绿色“运行”灯亮，无任何报警信号；3 机组故障录波装置运行正常，无故障和告警信号；4 机组制动柜制动气压正常，各电磁阀位置正确，测速装置运行正常，转速信号正确；5 机组轴电流检测装置运行正常，发电机轴电流小于规定值；6 机组振动摆度测量装置运行正常，各部振动摆度正常；7 机组电气柜运行正常

20、，各参数及信号正确；8 发电机出线、中性点引出线连接良好，中性点接地刀闸接触良好，干式接地变压器运行正常，接地良好；9 发电机滑环、刷架、碳刷、引线等清洁、完整，接线紧固，运行中碳刷无火花、无跳动，碳刷磨损量在正常范围内；发电机巡回检查项目10 发电机转子回路、励磁系统各设备运行正常，各表计指示正确，各元件及接头无发热,励磁调节装置无故障、无报警，发电机转子过压保护柜运行正常；11 发电机励磁变压器各部温度正常，各接头接触良好无发热；12 发电机GCB运行正常，位置指示正确，断路器SF6气体压力与密度值正常，操作机构弹簧位置及油位正常。各连接部分无过热现象，外壳接地线接地良好；13 各电压互感

21、器完好，一、二次接线及电压互感器二次熔断器完好，电压指示正常；14 发电机出口封闭母线各部温度正常，外壳接地线接地良好；15 发电机上导、推力轴承及下导油槽油位、油色正常，各部无漏油；16 机组各部水压正常，表计指示正确，阀门位置正确，管路阀门无渗漏；17 风洞内清洁无杂物无异音、异味，转动和固定部分无摩擦，空气冷却器完好，冷却水压正常，各冷却水管无破裂，空冷器无结露和渗漏，风洞内无积水和积油。机组开、停机操作l 操作的主要控制方式： 1 正常运行时应由计算机监控系统操作员工作站远方发令，自动开、停机； 2 全厂AGC投入运行时，机组可通过全厂AGC进行负荷分配，自动开、停机； 3 机组可通过

22、电厂远控中心遥控发令自动开、停机； 4 机组可在现地控制单元（LCU）发令，自动开、停机； 5 试验时可现地进行机组手动分步开、停机； 6 机组发生事故而保护未动作时，机组可在现地或远方进行事故停机。l 开机条件： 1、机组在停机态；2 机组无电气事故和故障；3 机组无机械事故和故障；4 制动闸全部落下； 5 制动系统气源正常；6 空气围带无气压；7 导叶在全关位置；8 气动剪断销气源正常；9 剪断销未剪断；10 进水口闸门全开；11 机组压油装置压力正常；12 接力器锁锭拔出；13、励磁系统控制方式在远方位。l 机组手动开、停机操作发电机的相关操作机组负荷调整 1 单机运行时通过操作员工作站

23、进行负荷调整； 2 全厂AGC投入运行时，由省调或本厂给定负荷，全厂机组负荷自动分配； 3 机组现地控制单元（LCU）进行负荷调整； 4 进行试验或特殊工况时，调速器切电手动运行，手动调整负荷。发电机检修后启动前的准备工作 1 发电机检修后恢复备用前，有关设备回路的检修工作必须全部结束，将有关工作票全部收回，拆除临时装设的安全措施（接地线、标示牌、临时遮栏），并恢复常设遮栏； 2 按发电机巡回项目对发电机各个部分进行全面检查满足启动条件； 3 在发电机恢复备用前，应测量发电机定子及转子回路的绝缘电阻，并作好记录。机组绝缘不满足要求时，发电机不得投入运行，应按要求进行空载干燥或短路干燥； 4 机

24、组出口断路器、磁场断路器分合闸试验和保护联动试验正常。发电机零起升压试验发电机零起升压试验操作步骤 1 查机组满足递升加压条件； 2 查直流起励电源正常； 3 开机至额定转速，检查机组各部运行正常； 4 检查机组运行各部振动、摆度是否正常； 5 合上磁场断路器FMK； 6 投入“零起升压”功能； 7 按“起励”键保持5秒； 8 检查机组起励正常； 9 按“增磁”按钮将电压由“255075%100%”的顺序加至额定； 10 在升压过程中检查发电机、励磁变压器及其引线各部无异常。注意事项 1、在升压过程中，应协调各专业检查发电机及变压器等有无异常； 2、发变组零起升压过程中，应协调保护专业按住机组

25、出口刀闸的分闸继电器，判机组出口隔刀在分闸才能合上出口开关。 3、发变组零起升压过程中，应打掉机组电调断路器端子，以维持系统的稳定性，因为当电调在合闸前为频率调节，合闸后为开度调节模式。 4、机组大小修后，为了防潮避免机组绝缘下降，应在空转或做递升过程中全关空冷冷却水。同时手动启动主变冷却器。 5、发变组零升后，不能直接逆变，减磁降电压为0后分机组出口断路器，再逆变。发变组零升时，应退出影响相邻和高压侧的相关保护，完成后恢复。机组短路干燥 机组短路干燥准备工作：1、测量发电机定子及转子线圈的绝缘电阻；2、发电机励磁系统正常，外接励磁电源接线正确；3、检查发电机出口侧专用三相短路板装设完毕；4、

26、投入发电机出口电压互感器，发电机中性点干式接地变压器；5、关闭空冷器进水阀；6、检查发电机密封完好；7、查发电机按要求保护投入正确（退出发电机差动保护和低压过流保护）。机组短路干燥的注意事项定子绕组采用短路干燥时，将定子绕组三相短路，发电机在额定转速下运行，转子绕组加适当励磁电流，使定子绕组电流为额定电流的60%100%（5450A9084A）进行干燥，直到绝缘电阻在45小时内稳定，并满足规定要求； 短路干燥时发电机温度应按要求控制，发电机定子绕组的升温速度，应缓慢上升，在40以下时，每小时温升不超过510，温度在40以上时，每小时温升不得超过1015。升温过程中，应每小时记录一次温度、定子电

27、流、励磁电流和绝缘电阻，当温度稳定后每小时记录一次；发电机干燥的温度不应超过90，绝缘电阻达不到要求时，可适当提高干燥温度，但发电机定子线圈不得超过100；干燥过程中注意观察电刷和滑环，发电机中性点和出口短接线接触是否良好，有无发热、火花等现象发生，并检查机内是否有异常声音和气味，监视短接线发热情况，并注意定子线圈是否有局部过热、焦臭味和烟气等。发电机出口GCB定值参数机组GCB装置内PT负荷其它相关知识点水轮发电机组盘车 安装水轮发电机组时，用外力将水轮机及水轮发电机转动部件缓慢地旋转，以测量主轴摆度及调整机组轴线的工艺。大型水轮发电机组在检修时一般采用机械和电动两种盘车方式。机械盘车较简便，通常在定、转子回路断开后采用；电动盘车转速易控制，受力均匀，可控性高，一般在测量及调整机组轴线及研磨乌金轴瓦时采用。机械盘车是用桥机做牵引，通过钢丝绳和滑轮来拖动机组。机械盘车比较简便，通常在定、转子回路断开后采用。电动盘车是使发电机定、转子分别通上直流电后，利用定、转子磁场的交叉作用力，使机组缓慢旋转。电动盘车时转