電氣系統(tǒng)及概述第一課

海外電站電氣系統(tǒng)及設備概述一次系統(tǒng)一次設備（也稱主設備）是構成電力系統(tǒng)的主體，它是直接生產(chǎn)、輸送和分配電能的設備，包括發(fā)電機、電力變壓器、斷路器、隔離開關、電力母線、電力電纜和輸電線路、電抗器、電力電容器、電壓互感器、電流互感器、避雷器、配電開關柜等。發(fā)電機發(fā)電機：是將其他形式的能源轉換成電能的機械設備，直流發(fā)電機、交流發(fā)電機；同步發(fā)電機、異步發(fā)電機(很少采用)。大型發(fā)電機一般都是三相交流發(fā)電機。型號：QFSN-350-2QFSN-600-2QFSN-660-2

QFS2-300-2發(fā)電機型號QFSN-X-2所代表的意義是：

QF——代表汽輪發(fā)電機

X——代表兆瓦額定容量

S——代表定子水內冷

2——代表2極

N——代表氫內冷發(fā)電機結構發(fā)電機通常由定子、轉子、端蓋及軸承等部件構成。定子由定子鐵芯、線包繞組、機座以及固定這些部分的其他結構件組成。轉子由轉子鐵芯(或磁極、磁扼)繞組、護環(huán)、中心環(huán)、滑環(huán)、風扇及轉軸等部件組成。工作原理由軸承及端蓋將發(fā)電機的定子，轉子連接組裝起來，使轉子能在定子中旋轉，做切割磁力線的運動，從而產(chǎn)生感應電勢，通過接線端子引出，接在回路中，便產(chǎn)生了電流。同步發(fā)電機工作原理

·主磁場的建立：勵磁繞組通以直流勵磁電流，建立極性相間的勵磁磁場，即建立起主磁場。

·載流導體：三相對稱的電樞繞組充當功率繞組，成為感應電勢或者感應電流的載體。

切割運動：原動機拖動轉子旋轉（給電機輸入機械能），極性相間的勵磁磁場隨軸一起旋轉并順次切割定子各相繞組（相當于繞組的導體反向切割勵磁磁場）。

·交變電勢的產(chǎn)生：由于電樞繞組與主磁場之間的相對切割運動，電樞繞組中將會感應出大小和方向按周期性變化的三相對稱交變電勢。通過引出線，即可提供交流電源。AW-AW電站發(fā)電機氫氣冷卻器QFSN-350-2主要參數(shù)參數(shù)、容量/能力（1）額定功率350MW（扣除勵磁系統(tǒng)、密封和潤滑油泵等消耗功率后）（2）額定容量412MVA（扣除勵磁系統(tǒng)、密封和潤滑油泵等消耗功率后）Q217MVAR定子電流I11887A勵磁電流I2897定子電壓V20000v勵磁電壓V368V

（3）最大連續(xù)容量453MW與汽輪機工況出力匹配（扣除勵磁系統(tǒng)密封和潤滑油泵等消耗功率后）（4）額定功率因數(shù) 0.85（滯后）（5）額定轉速 3000轉/分（6）極數(shù) 2（7）相數(shù) 3（8）額定頻率 50Hz發(fā)電機中性點采用高電阻接地

（9）額定電壓 20kV（10）短路比 ≥0.51（11）額定氫壓 0.35MPa（12）定、轉子線圈、定子鐵心絕緣等級F級，溫升按B級考核。120℃

（13）發(fā)電機電抗Xd″≥0.16（標么值）次暫態(tài)超瞬變電抗(不飽和值)Xd″

Xd′≤0.3（標么值）暫態(tài)電抗transientreactance瞬變電抗Xd′

（14）定子繞組接線方式：YY（出線端數(shù)目6個）（15）冷卻方式：水氫氫。定子繞組水內冷，轉子繞組氫內冷，鐵芯氫冷（16）發(fā)電機勵磁方式：自并勵靜止勵磁 （17）噪音：85dB(A)（距外殼1米處)汽輪發(fā)電機組能在下列條件下安全連續(xù)運行，發(fā)電機輸出額定（銘牌）凈功率350MW（1）額定主蒸汽參數(shù)及再熱蒸汽參數(shù)，所規(guī)定的汽水品質；（2）背壓11.8kPa；排汽壓力大于大氣壓力（3）補給水量為3%；（4）所規(guī)定的最終給水溫度；（5）全部回熱系統(tǒng)正常運行；（6）在額定電壓、額定頻率、額定功率因數(shù)0.85(滯后)、額定氫壓、發(fā)電機氫氣冷卻器入口冷卻水溫不高于38℃時，發(fā)電機效率不低于98.9%。汽輪發(fā)電機的壽命大于30年，大修間隔不少于4年。汽輪發(fā)電機組要求年運行小時不少于8000小時，年利用小時不少于6400小時。266天冷態(tài)起動停機72h以上(金屬溫度約低于該測點滿負荷溫度的40％)300次冷態(tài)：高壓缸轉子金屬溫度<160℃。溫態(tài)起動停機10-72h以內(金屬溫度約低于該測點滿負荷溫度的40％至80％)700次溫態(tài)：高壓缸轉子金屬溫度160℃＜t＜450℃。熱態(tài)起動停機小于10h(金屬溫度約低于滿負荷溫度的80％)3000次熱態(tài)：高壓缸轉子金屬溫度＞450℃。極熱態(tài)起動停機1h以內(金屬溫度仍維持或接近其滿負荷值)500次正常停機4000次定子硅鋼片型號：50W310轉子：26Cr2Ni4MoV鋼是大型汽輪機低壓轉子用鋼,具有良好的淬透性、強韌性和綜合力學性能,但該鋼中含有較高的N、iCr等合金元素使其具有較強的組織遺傳現(xiàn)象。26Cr2Ni4MoV鋼轉子鍛件鍛造完成后,晶粒粗大,且處于混晶狀態(tài),這些粗大奧氏體晶粒很難細化,使鋼的沖擊韌度明顯降低、韌脆轉變溫度顯著提高。發(fā)電機具有調峰運行能力，允許起停次數(shù)不少于10000次，而不產(chǎn)生有害變形。發(fā)電機在額定功率因數(shù)，電壓變化±5%和頻率變化-3%~+2%額定值范圍內，能連續(xù)輸出額定功率（且能輸出1.05的額定功率），溫升不超過規(guī)定的限值。額定氫壓：0.35MPa(g)漏氫量：在額定運行條件下24小時內漏氫量小于10m3（折算為標準氣壓下）。發(fā)電機適合于中性點經(jīng)電阻或變壓器接地方式運行，定子出線端頭對地絕緣按額定電壓設計，具有相同的絕緣水平和良好的密封性能。發(fā)電機能在功率因數(shù)超前0.95工況下帶額定負荷進相長期運行。發(fā)電機各部分溫升不超過規(guī)定值。進相運行時的限制因素為端部漏磁場引起的端部發(fā)熱，供方在結構上采取如下措施：（1）定子邊段鐵心減薄且齒頂部呈階梯形狀；（2）定子邊段鐵心齒中部開小槽，減少渦流損耗；（3）定子鐵心端部采用非磁性鋼壓指和非磁性鑄鋼壓圈；（4）定子鐵心壓圈外側設置整體銅屏蔽環(huán)；（5）采用非磁性的Mn18Cr18轉子護環(huán)；（6）轉子本體比定子鐵心短，兩端各短25mm。注：Mn18Cr18鋼具有非常良好的抗應力腐蝕性能,同時它能達到的強度等級高,特別適用于制造大功率,高強度等級的發(fā)電機護環(huán)。

Mn18Cr18護環(huán)的熱鍛’Mn18cr18護環(huán)鋼的合金含量很高

Mn

錳

Cr鉻(讀音gè)定子槽數(shù)

54定子繞組并聯(lián)支路數(shù)2每槽線圈股數(shù)60轉子槽數(shù)32轉子每槽線匝數(shù)9/7定子硅鋼片型號50W310轉軸材料型號26Cr2Ni4MoV發(fā)電機具有失磁異步運行的能力，當勵磁系統(tǒng)故障后，在電網(wǎng)條件允許時，發(fā)電機能帶50％額定有功功率穩(wěn)態(tài)異步運行15分（min）。在發(fā)生失磁時，在最初60秒內應將負荷降至額定值的60%，在以后的30秒內將負荷降至額定值的50%。此情況下，不影響發(fā)電機的壽命或使發(fā)電機受到傷害。發(fā)電機組具有抗失步振蕩的能力。失步振蕩中心位于發(fā)電機升壓變壓器組內部時，允許啟動發(fā)電機失步保護跳閘。如振蕩中心位于發(fā)電機升壓變壓器組以外并且振蕩電流低于發(fā)電機出口短路電流的60%～70%時，允許振蕩持續(xù)時間為20個振蕩周期（約40~60s）。此情況下，不影響發(fā)電機的壽命或使發(fā)電機受到傷害。發(fā)電機具有一定的短時過負荷能力。此情況下，不影響發(fā)電機的壽命或使發(fā)電機受到傷害。（1）發(fā)電機定子繞組能從額定條件下穩(wěn)定溫度開始，在120％額定電流下運行不少于1分鐘。定子繞組能承受下列短時過電流運行時不發(fā)生有害變形。過電流時間（秒）103060120額定定子電流（％）220154130116發(fā)電機轉子繞組能從額定條件下穩(wěn)定溫度開始，在120％額定勵磁電壓下運行不少于1分鐘。勵磁繞組具有下列短時過電壓能力。過電壓時間（秒）103060120額定勵磁電壓（％）208146125112AWAR發(fā)電機氫系統(tǒng)的要求（1）冷氫溫度一般不超過40～46℃，氫冷卻器按進水溫度38℃設計。（2）氫氣純度不低于95％時，能在額定條件下發(fā)出額定容量。但計算和測定效率時，氫氣的純度為98％。（3）機殼和端蓋能承受壓力為0.8MPa歷時15分鐘的水壓試驗，以保證運行時內部氫爆不危及人身安全。（4）氫氣冷卻器工作水壓為0.35MPa及以上時，試驗水壓不低于工作水壓的2倍。歷時15分鐘。（5）冷卻器按單邊承受0.8MPa壓力設計。（6）發(fā)電機內氫氣露點不高于－5℃，同時不低于－25℃。AW發(fā)電機水系統(tǒng)的要求

（1）定子線圈采用水直接冷卻，其冷卻水的進水溫度范圍為40~50℃，進水溫度有自動調節(jié)裝置。出水溫度不得大于85℃。（2）水質應透明純凈，無機械混雜物，在水溫為20℃時：導電率為0.5～1.5s/cm（定子線圈采用獨立密封循環(huán)水系統(tǒng)）。PH值： 7~9硬度： ＜2微克當量/L（2gE/L）（3）定子線圈內冷卻水允許在滿載狀態(tài)時斷水運行時間不小于30秒。AW發(fā)電機各部位測溫元件數(shù)目在定子每槽上、下層線圈間埋置測溫元件單支熱電阻二只（一用一備），每根絕緣引水管出口端安裝測量出水溫度的單支型熱電阻（Pt100）一只。定子冷卻水路的總進、出水處各裝一只單支型熱電阻（Pt100）和溫度開關，一個溫度插座。在每個端蓋（或端罩）和定子機殼上溫度最高點處均埋設不少于一只測溫元件。氫氣冷卻器的進、出風處裝單支雙份型Pt100熱電阻（三線制）。每個冷卻器出水處各裝一只測溫元件及一只就地溫度計。發(fā)電機定子鐵芯的汽機端熱風區(qū)、鐵芯中部熱風區(qū)和勵端熱風區(qū)三個風區(qū)的齒部和軛部至少裝設共36個Pt100單支熱電阻（三線制）（其中有18個為備用）；發(fā)電機定子鐵心端部裝設滿足進相運行的測溫元件：在發(fā)電機汽勵兩側壓圈、銅屏蔽、壓指及鐵芯邊端階梯齒上呈120°角處共埋設Pt100單支熱電阻24只。各軸承上，均裝置測量油溫的測溫單支型熱電阻，并在出油管上設有視察窗和測溫插座。在各軸瓦上還各裝一只Pt100的單支雙份型熱電阻（三線制）。在各軸承回油管上設置就地雙金屬溫度計。pt100是鉑熱電阻，它的阻值跟溫度的變化成正比。PT100的阻值與溫度變化關系為：當PT100溫度為0℃時它的阻值為100歐姆，在100℃時它的阻值約為138.5歐姆。它的工業(yè)原理：當PT100在0攝氏度的時候他的阻值為100歐姆，它的阻值會隨著溫度上升而成勻速增長的。工業(yè)上常用金屬熱電阻從電阻隨溫度的變化來看，大部分金屬導體都有這個性質，但并不是都能用作測溫熱電阻，作為熱電阻的金屬材料一般要求：盡可能大而且穩(wěn)定的溫度系數(shù)、電阻率要大（在同樣靈敏度下減小傳感器的尺寸）、在使用的溫度范圍內具有穩(wěn)定的化學物理性能、材料的復制性好、電阻值隨溫度變化要有間值函數(shù)關系（最好呈線性關系）。結構要求、系統(tǒng)配置要求定、轉子線圈、定子鐵心的絕緣采用F級絕緣材料。發(fā)電機定子機座、端蓋、出線盒具有足夠的強度和剛度，避免產(chǎn)生共振。發(fā)電機出線盒及連接底板和板筋采用非磁性材料。定子線棒槽內固定及定子繞組端部綁扎工藝牢靠，端部采取適合調峰運行和進相運行的技術措施（定子線棒槽部固定采用楔下波紋彈簧板徑向壓緊線圈的防松結構，端部采用綁扎和壓板相結合的剛柔結合固定結構，即徑向和切向剛性固定，軸向可隨溫度變化彈性滑移，避免了定子線圈絕緣承受交變熱應力造成損傷和磨損，適合調峰運行），自振頻率避開基頻和倍頻，定