發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)及參數(shù)培訓(xùn)教材

1、發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)及參數(shù)培訓(xùn)教材第一節(jié)發(fā)電機(jī)定子結(jié)構(gòu)發(fā)電機(jī)定子主要由機(jī)座、定子鐵芯、定子繞組、端蓋等部分組成。一、機(jī)座與端蓋機(jī)座與端蓋既是機(jī)械上支撐，又是通風(fēng)系統(tǒng)的重要組成 部分，機(jī)座的作用主要是支持和固定定子鐵芯和定子繞組。 端蓋軸承它還要承受轉(zhuǎn)子的重量和電磁力矩，同時(shí)在結(jié)構(gòu)上 還要滿足發(fā)電機(jī)的通風(fēng)和密封要求。端蓋是發(fā)電機(jī)密封的一 個(gè)組成部分，為了安裝、檢修、拆裝方便，一般端蓋由水平 分開(kāi)的上下兩半構(gòu)成，采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)或鋁合金鑄造結(jié) 構(gòu)。大容量發(fā)電機(jī)常采用端蓋軸承，軸承裝在高強(qiáng)度的端蓋 上。端蓋分有外端蓋、內(nèi)端蓋和導(dǎo)風(fēng)環(huán)（擋風(fēng)圈）。內(nèi)端蓋和導(dǎo)風(fēng)環(huán)與外端蓋間構(gòu)成風(fēng)扇前或后的風(fēng)路。二、定子鐵芯定子鐵芯

2、是構(gòu)成發(fā)電機(jī)磁路和固定定子繞組的重要部件。為了減少鐵芯的磁滯和渦流損耗，現(xiàn)代大容量發(fā)電機(jī)定 子鐵芯常采用導(dǎo)磁率高、 損耗小、優(yōu)質(zhì)冷軋硅鋼片疊裝而成。 每層硅鋼片由數(shù)張扇形片組成一個(gè)圓形，每張扇形片都涂有 耐高溫的無(wú)機(jī)絕緣漆。一般鐵芯許可溫度為105120 C。汽輪發(fā)電機(jī)的鐵芯端部的發(fā)熱問(wèn)題比較突出。由于定子 繞組端部伸出鐵芯較長(zhǎng)，出槽口后傾斜角大，形成喇叭形，同時(shí)其線負(fù)荷大、磁通密度高、端部漏磁大，形成一個(gè)較強(qiáng) 的旋轉(zhuǎn)漏磁場(chǎng)。另一方面隱極式轉(zhuǎn)子繞組，其端部必須一排 一排地沿軸向排在轉(zhuǎn)子本體兩側(cè)的大護(hù)環(huán)內(nèi)，雖然護(hù)環(huán)采用 非磁性鋼，但在轉(zhuǎn)子端部仍有一個(gè)隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的漏磁場(chǎng)。兩 個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在鐵芯端部形

3、成一個(gè)合成的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，其中以定 子端部漏磁場(chǎng)為主要成分。合成漏磁分布復(fù)雜，在定子鐵芯 端部漏磁既有徑向分量，又有軸向分量。漏磁主要集中在定 子的壓圈內(nèi)圓、壓指和端部最邊段鐵芯齒處，導(dǎo)致這些部位 附加損耗增大，溫度升高。下圖3-1為定子鐵芯模型圖片:三、定子繞組定子繞組結(jié)構(gòu)：大容量發(fā)電機(jī)定子繞組和一般交流發(fā)電 機(jī)定子繞組的共同點(diǎn)，都采用三相雙層短距分布，目的是為 了改善電流波形，即消除繞組的高次諧波電動(dòng)勢(shì)，以獲得近 似的正弦波電動(dòng)勢(shì)。定子繞組采用疊式繞組，每個(gè)線圈都是由兩根條形線棒各自做成半匝后，構(gòu)成所謂單回式結(jié)構(gòu)，即 在端部線鼻處用對(duì)接或并頭套焊接成一個(gè)整單匝式線圈，線 圈按雙層單疊的方式構(gòu)成

4、繞組的一個(gè)帶。600MW發(fā)電機(jī)的定子繞組都采用單匝短距雙層疊繞，相間接成雙星形（YY）O繞組每匝線圈的端部（伸出鐵芯槽外部分）都向鐵芯的外圍 側(cè)傾斜，按漸開(kāi)式展開(kāi)，端部繞組向外的傾斜角為 15-30度 左右，形似花籃，故稱籃型繞組。水內(nèi)冷定子繞組線棒采用 聚脂玻璃絲包絕緣實(shí)心扁銅線和空心裸銅線組合而成。一般 由一根空心導(dǎo)線和 2 4根實(shí)心絕緣扁線為一組，一根線棒 由許多組分成2 4排。四、總進(jìn)出水管與水電接頭總進(jìn)出水管，發(fā)電機(jī)內(nèi)設(shè)有進(jìn)水母管和出水母管。600MW汽輪發(fā)電機(jī)進(jìn)出水管布置都采用并聯(lián)單流水路，即一個(gè)線圈 二條水路，每半匝線棒為一條水路?？傔M(jìn)出水管（匯流管）分別裝在勵(lì)端和汽端的機(jī)座內(nèi)，

5、這種水路短，壓降小，進(jìn)水壓 力低，上層和下層線棒的水流方向相同，進(jìn)水側(cè)線棒溫升較 出水側(cè)低，這種方案適用于容量大和鐵芯長(zhǎng)的發(fā)電機(jī)?？傔M(jìn)出水管（匯流管）對(duì)地設(shè)有絕緣，運(yùn)行時(shí)則接地。它們的進(jìn)出水口及排氣管分別放在匯流管上方，但它們的法蘭設(shè) 在機(jī)座的上側(cè)面；排放水管口分別放在機(jī)座兩端的下方，以 供與水系統(tǒng)外部管道連接之用。外部總進(jìn)出水管上裝有測(cè)溫 及報(bào)警元件。在用水冷專用搖表測(cè)量定子繞組絕緣電阻時(shí)，要求總進(jìn)出水管對(duì)地有一定的絕緣電阻，而在做繞組耐電壓 試驗(yàn)時(shí)又要求把它們接地；為了試驗(yàn)時(shí)方便，在機(jī)座底部表 面排水法蘭口及機(jī)座勵(lì)端出線盒上近出水法蘭處（總共為三處），或在接線端子板上各設(shè)有接地接線柱，專為

6、變更總進(jìn) 出水管及出線盒內(nèi)出水管為絕緣或接地之用。水電接頭：在水內(nèi)冷的定子繞組中既通電又通水，它必須有一個(gè)可靠的水電接頭，使定子繞組按電路接通，又讓水方 便地引入和排出。因此水電接頭是水冷發(fā)電機(jī)中關(guān)鍵的部 件。繞組鼻端上下層兩線棒間的水電聯(lián)結(jié)必須十分可靠，若 發(fā)生滲水或漏水，則會(huì)嚴(yán)重影響電機(jī)安全可靠運(yùn)行，甚至造 成重大事故。第二節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)一、轉(zhuǎn)軸發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸由高機(jī)械性能和導(dǎo)磁性能良好的合金鋼鍛造 而成，轉(zhuǎn)軸有中心孔，供檢查鍛件質(zhì)量及裝勵(lì)磁引線的軸向 導(dǎo)電桿用，在轉(zhuǎn)軸本體大齒中心沿軸向均布地開(kāi)了很多橫向 槽，以均勻轉(zhuǎn)軸上正交兩軸線的剛度、從而降低倍頻振動(dòng)。二、轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組槽為開(kāi)口平行槽、

7、在槽底下開(kāi)有軸向并向兩端 傾斜的通風(fēng)槽，以便將冷氫從轉(zhuǎn)子本體兩端通風(fēng)槽口引入繞 組的直線段并使段內(nèi)沿軸向的各個(gè)徑向通風(fēng)支路內(nèi)的風(fēng)量 分配均勻。轉(zhuǎn)子線圈每匝由上下兩根含銀銅線組成，全長(zhǎng)為 加工成矩形槽的銅排，當(dāng)兩根相對(duì)地拼在一起時(shí)，就在中間 形成一個(gè)矩形通風(fēng)風(fēng)道；在線圈直線與端部轉(zhuǎn)角相互連接處 附近側(cè)面開(kāi)有進(jìn)風(fēng)孔，在近磁極中心處的銅排側(cè)面開(kāi)有出風(fēng) 孔。轉(zhuǎn)子線圈的絕緣為 F級(jí)。轉(zhuǎn)子線圈槽內(nèi)楔下墊條底面及 線圈端部的護(hù)環(huán)絕緣內(nèi)表面均有聚四氟乙稀滑動(dòng)層，以便于 銅線自由脹縮。在鋁槽楔下面，埋置有鍍銀的阻尼銅排，使 電機(jī)具有良好的承受負(fù)序電流的能力。三、護(hù)環(huán)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)式，轉(zhuǎn)子端部受到強(qiáng)大的離心力，為防止對(duì)

8、轉(zhuǎn)子 線圈的破壞，轉(zhuǎn)子采用了線圈端部由對(duì)應(yīng)力腐蝕不敏感的 18Mnl8Cr高強(qiáng)度反磁鋼護(hù)環(huán)來(lái)支撐，600MW汽輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn) 子護(hù)環(huán)都是采用懸掛式嵌裝結(jié)構(gòu)，即護(hù)環(huán)只嵌裝在轉(zhuǎn)子本體 上。四、通風(fēng)冷卻發(fā)電機(jī)采用定子線圈水內(nèi)冷，轉(zhuǎn)子線圈氫氣內(nèi)冷，定子 鐵芯及結(jié)構(gòu)件氫氣冷卻的水氫氫冷卻方式。轉(zhuǎn)子線圈系采用 分段氣隙取氣斜流通風(fēng)式冷卻 ，槽內(nèi)導(dǎo)體用扁銅線，銅線直 線段有兩排互相錯(cuò)開(kāi)傾斜方向相反的通風(fēng)孔。定子鐵芯徑向 通風(fēng)。氫氣依靠裝在轉(zhuǎn)軸兩端的單級(jí)螺槳式風(fēng)扇在發(fā)電機(jī) 內(nèi)進(jìn)行密封循環(huán)，在帶走發(fā)電機(jī)損耗后，由裝在發(fā)電機(jī)兩端 的氫冷卻器將熱氫氣冷卻，然后重復(fù)進(jìn)入發(fā)電機(jī)內(nèi)進(jìn)行密封 循環(huán)。風(fēng)扇為送風(fēng)式，將冷卻器冷卻

9、后的冷氫送到各個(gè)進(jìn)風(fēng) 區(qū)。定子鐵芯和轉(zhuǎn)子繞組采用“五進(jìn)六出”相對(duì)應(yīng)的通風(fēng)結(jié) 構(gòu)，即沿發(fā)電機(jī)軸向長(zhǎng)度分為五個(gè)進(jìn)風(fēng)區(qū)和六個(gè)出風(fēng)區(qū)，進(jìn) 出風(fēng)區(qū)交替布置。機(jī)座內(nèi)設(shè)有四個(gè)冷卻器，分別布置在勵(lì)端 和汽端兩側(cè)。采用這種通風(fēng)冷卻的發(fā)電機(jī)，為了防止風(fēng)路的 短路，在定轉(zhuǎn)子之間氣隙中冷熱風(fēng)區(qū)間的定子鐵芯上（或定 轉(zhuǎn)子上）加裝氣隙隔環(huán)，已避免由轉(zhuǎn)子拋出的熱風(fēng)吸入轉(zhuǎn)子 再循環(huán)。五、風(fēng)扇和風(fēng)扇導(dǎo)向葉片座由于定子繞組損耗為冷卻水帶走，風(fēng)壓和風(fēng)量可以明顯 地比全氫冷要小.故轉(zhuǎn)子風(fēng)扇可設(shè)計(jì)成單級(jí)軸流式風(fēng)扇，安 裝在轉(zhuǎn)子護(hù)環(huán)之外的汽、勵(lì)兩端柄上。每只風(fēng)扇由47片鍛鋁動(dòng)葉片組成，動(dòng)葉片由風(fēng)扇座環(huán)、壓環(huán)及葉片下的彈性圈 定位緊固。在

10、出廠之前所有動(dòng)葉片都經(jīng)受1. 2倍額定轉(zhuǎn)速的考驗(yàn)確保安全。由于動(dòng)葉片在風(fēng)扇座環(huán)上的外徑小于定子 鐵芯內(nèi)徑，故動(dòng)葉片在制造廠內(nèi)經(jīng)過(guò)修磨、預(yù)裝配和編號(hào)后 就裝配在轉(zhuǎn)子上一起做超速試驗(yàn)、隨轉(zhuǎn)子一起出廠。在發(fā)電 機(jī)安裝過(guò)程中不再拆卸。為提高風(fēng)扇效率及形成設(shè)計(jì)的風(fēng)路，在動(dòng)葉片外側(cè)的汽、 勵(lì)兩端裝設(shè)一級(jí)導(dǎo)向靜葉片座。此導(dǎo)向靜葉片座為鑄鋁件， 沿圓周等分為四個(gè)弧段，便于在轉(zhuǎn)子穿入定子內(nèi)膛就位后、 并在裝好密圭寸支座和密圭寸瓦后，安裝在兩端端蓋上的調(diào)整墊塊上面。冷卻器擋風(fēng)板把風(fēng)扇前后分成低壓和高壓風(fēng)區(qū)，后者形成氫冷卻器的進(jìn)風(fēng)區(qū)。從附圖 1可見(jiàn)此風(fēng)區(qū)正處于以氫氣冷卻 器中心線為中心的前后擋風(fēng)板之間的空間部位。熱

11、氫由此被 風(fēng)扇壓入左右兩側(cè)的氫冷卻器，經(jīng)冷卻后再次進(jìn)入機(jī)座內(nèi)定 子鐵芯的外圓和轉(zhuǎn)子護(hù)環(huán)下繞組與轉(zhuǎn)軸的空間，進(jìn)行新的通 風(fēng)循環(huán)。下圖3-2為轉(zhuǎn)子模型圖:下圖3-3為定轉(zhuǎn)子組合模型圖:第三節(jié)二期發(fā)電機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)二期工程汽輪發(fā)電機(jī)設(shè)備為東方電機(jī)股份有限公司QFSN-660-2-22型，共計(jì)兩臺(tái)，總?cè)萘?1200MW/發(fā)電機(jī)在額 定頻率、額定電壓、額定功率因數(shù)、額定氫壓和額定冷卻介 質(zhì)條件下，機(jī)端連續(xù)輸出額定功率為660MW （應(yīng)扣除靜態(tài)勵(lì)磁所消耗的功率）；發(fā)電機(jī)的最大連續(xù)輸出功率為702.2MW,與汽輪機(jī)最大連續(xù)出力工況（T-MCR的輸出功率相匹配，且其功率因數(shù)和氫壓等均應(yīng)與額定值相同；發(fā)電機(jī)定子額定

12、 電壓為22千伏，額定功率因數(shù)為 0.9 （滯后），額定轉(zhuǎn)速為 3000r/min，頻率為50Hz;發(fā)電機(jī)應(yīng)具有一定的失磁異步運(yùn) 行、進(jìn)相運(yùn)行、調(diào)峰運(yùn)行和不對(duì)稱運(yùn)行的能力；水內(nèi)冷線圈 不允許有漏水或滲水，氫冷發(fā)電機(jī)漏氫量在額定氫壓下24小時(shí)內(nèi)應(yīng)小于lONm3；發(fā)電機(jī)的年運(yùn)行小時(shí)數(shù)不小于7500小時(shí)，年利用小時(shí)數(shù)為6500小時(shí)，發(fā)電機(jī)的可用率不應(yīng)低于99%強(qiáng)迫停用率小于 0.5%。發(fā)電機(jī)主要參數(shù):名稱單位數(shù)值試驗(yàn)保證值發(fā)電機(jī)型號(hào)QFSN-660-2-22額定容量SnMVA733.33MVA733MVA額定功率PnMW660 MW660MW最大連續(xù)輸出功率PmaxMW702.2 MW最大連續(xù)輸出容

13、量 SmaxMVA780.3 MVA對(duì)應(yīng)汽機(jī)VWOC況下功率因數(shù)0.9對(duì)應(yīng)汽機(jī)VWC工況下氫壓MPa0.45MPa對(duì)應(yīng)汽機(jī)VWOC況下發(fā)電機(jī)氫冷器進(jìn)水溫度C2038C對(duì)應(yīng)汽機(jī)VWOC況下發(fā)電機(jī)C< 48 C名稱單位數(shù)值試驗(yàn)保證值氫冷器出水溫度額定功率因數(shù)cos0.9定子額定電壓UNkV22 kV定子額定電流1 NA19245 A額定頻率fNHz50 Hz額定轉(zhuǎn)速nNr/min3000 r/min額定勵(lì)磁電壓UnV426 V額定勵(lì)磁電流1 fN/空載勵(lì)磁電流IfoA4673/1793 A定子繞組接線方式Y(jié)Y冷卻方式水氫氫勵(lì)磁方式自并勵(lì)靜止可控硅勵(lì)磁通風(fēng)方式徑向多流通風(fēng)定子每相直流電阻（15

14、C）0.001456名稱單位數(shù)值試驗(yàn)保證值轉(zhuǎn)子繞組直流電阻（15C）0.067715定子每相對(duì)地電容 A /B/CPF243000PF轉(zhuǎn)子繞組自感H0.521 H直軸同步電抗Xd%207.9%橫軸同步電抗Xq%207.9%直軸瞬變電抗（不飽和值）X'du%29.89%直軸瞬變電抗（飽和值）X'd%26.3%< 30%橫軸瞬變電抗（不飽和值）X'qu%29.89%橫軸瞬變電抗（飽和值）X'q%26.3%直軸超瞬變電抗（不飽和值）X"du%21.03%直軸超瞬變電抗（飽和值）X"d%19.35%>18%名稱單位數(shù)值試驗(yàn)保證值橫軸超瞬變電抗（不飽和值）X"qu%21.03%橫軸超瞬變電抗（飽和值）X"q%19.35%負(fù)序電抗（不飽和值）X2u%23.67%負(fù)序電抗（飽和值）X2%21.78%零序電抗（不飽和值）Xou%9.98%零序電抗（飽和值）Xo%9.48%直軸開(kāi)路瞬變時(shí)間常數(shù)T'dos8.446s橫軸開(kāi)路瞬變時(shí)間常數(shù)T'qos0.938s直軸短路瞬變時(shí)間常數(shù)T'ds1.068s橫軸短路瞬變時(shí)間常數(shù)T'qs0.1187s直軸開(kāi)路瞬變時(shí)間常數(shù)T"dos0.0476s橫軸開(kāi)路瞬變時(shí)間常數(shù)s0.0476s名稱單位數(shù)值試驗(yàn)保證值T"qo直軸短