125MW发电机

陕西省北元化工100万吨/年聚氯乙烯循环综合利用项目热电车间II期
空冷汽轮发电机
技术规范书
编制：
会签：
校核：
审核：
项目负责人：
中煤西安设计工程有限责任公司
2009年8月
1.0 总则
1.1 本技术规范书适用于陕西省神木北元化工聚氯乙烯项目热电车间，包括发电机本体，励磁系统，冷却系统（空冷），检测装置，专用工具，备品备件，技术标准，图纸资料。

1.2 本技术规范书提出的是最低限度的技术要求，并未对一切技术细节做出规定，也未充分引述有关标准和条文，投标方应保证提供符合本技术规范书和有关最新工业标准的优质产品。

2.0 概述
2.1 发电机在额定频率、额定电压、额定功率、额定冷却介质条件下，机端连续额定输出功率为125MW。

2.2 发电机最大连续输出功率必须与汽轮机最大连续功率工况（T-MCR）的输出功率相匹配。

长期连续运行时各部分温升和温度在国标（GB／T7064一2002）允许值范围内并具有一定裕度。

发电机的输出功率应与汽轮机调节阀全开（VWO）工况下的输出功率相匹配。

2.3 发电机定子额定电压为1
3.8kV。

额定功率因数为0.85（滞相）；额定转速为3000r/min，频率为50Hz。

2.4 发电机冷却方式为空冷。

2.5 发电机应具有失磁异步运行、进相运行、调峰运行和不对称运行的能力。

2.6 发电机的励磁型式：自并励静止励磁系统。

2.7 发电机年等效可用率：连续运行天数不少于300天（非制造质量造成的停机事故除外），大修间隔不小于四年，小修间隔不小于一年，机组投入商业运行第一年及以后年利用小时数不小于7000h,年运行小时数不小于8000h。

发电机强迫停机率=产品强迫停用小时数/（强迫停运小时+运行小时）×100%≤1.4%。

2.8 发电机在满载运行时，距外壳1米处的噪音水平小于92dB。

2.9 发电机旋转方向，由汽轮机向发电机端看为顺时针方向。

旋转方向应表示在电机上，且在出线端子上用字母U、V、W表示出定子电压的时间相序。

2.10 发电机的出线相序为由汽轮机向发电机端看从左至右c b a（最终在联络会确定）。

2.11 所使用的单位为国家法定计量单位。

2.12 发电机运转层标高为10米。

2.13 发电机实际使用寿命不小于30年。

3.0 设备运行环境条件
神木县属大陆性中温带气候，天气干燥，风沙大，雨量小。

1、气温
最高气温39.0℃
最低气温-29.0℃
年平均气温8.7℃
2、降雨、降雪量
年平均降水量405.6 mm
最大积雪厚度 110 mm
基本雪压0.25KN/m2。

3、湿度
年平均空气相对湿度 55%
4、风
主导风向:春、冬季为西北风
夏、秋季为东南风。

基本风压值0.40KN/m2。

5、地下水
场地内无地下水，本工程可不考虑地震液化影响。

6、冻土深度
最大冻土深度143cm
7、本工程位于陕西省榆林市神木县锦界镇工业园区，依据《中国地震动参数区划图GB18306-2001》，本地区地震基本烈度值6度，地震动峰值加速度为0.05g；依据《建筑抗震设计规范GB50011-2001》本地区抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g，场地类别为Ⅱ类，特征周期为0.35s，设计地震分组为第一组
8、电厂海拔高度 1187m（相对黄海高程）
9、机组运转层标高： 10.00米
4.0 设备主要参数
4.1 发电机基本参数
额定容量 MVA
额定功率 125MW
最大连续出力 MW（保证值） MW(设计值)
额定功率因数0.85（滞相）
额定电压13.8kV
额定转速3000r/min
频率50Hz
相数 3
极数 2
定子线圈接法Y
效率（保证值）≥98.6%
短路比（保证值）0.51
绝缘等级F级（按B级温升考核）
瞬变电抗Xd'
次瞬变电抗X"d
承担负序能力（转子直接冷却）：
（标么值） 10%
稳态I
2
2t 10
暂态 I
2
冷却方式空冷
5.0 技术性能要求
5.1 发电机
1. 发电机定子出线端数目等于6个。

2. 发电机有一定的短时过负荷能力。

过负荷能力应符合GB/T7064-2002 中
3.13条要求。

定子绕组应能承受下列短时过电流运行时不发生有害变形和开焊等情况。

（2）励磁绕组应具有下列短时过电压能力
以上过电压允许次数按部标SD 270—88。

3. 发电机应具有失磁异步运行能力。

当励磁系统故障后，在电网条件允许时，60秒内将负荷降至60%，90秒内降至40%，总的运行时间不超过15分钟。

4. 进相运行能力，发电机应能在进相功率因数（超前）为0．95时长期带额定有功功率连续运行，而不产生局部过热。

5. 发电机应具有调峰运行能力，当电网需要时，发电机应能允许调峰运行。

允许启停次数不少于10000次，而不产生变形和损坏。

6. 机组的频率特性，要满足下表所列要求。

7. 电压和频率变化范围：
（1）发电机在额定功率因数下，电压变化范围为±5%，频率变化范围为±2%时，应能连续输出额定功率。

（2）当发电机电压变化为±5%，频率变化为-5%到+3%的范围运行时，发电机的输出功率和温升值应满足国标GB／T7064—2002要求。

8. 当汽轮机主汽门突然关闭时，发电机在正常励磁工况下，允许以同步电动机运行的时间1分钟。

9. 发电机适合于中性点不接地运行方式。

定子出线端头（线端和中性点）对地绝缘按发电机额定电压设计，并具有与本体相同的绝缘水平和良好的密封性能。

10. 发电机定、转子各部分温度和温升的限值，应符合国标GB／T7064—2002“透平型同步电机的技术要求”中的规定。

11发电机轴承排油温度不超过65℃，轴瓦金属最高温度不应超过80℃。

投标方选用的引进型发电机轴瓦的巴氏合金采用特殊的V738材料，可耐温140℃，高温下不产生铅锡共晶。

12 发电机轴承振动测量装置应按汽轮机厂轴承振动测量要求与汽机厂轴承测量一致，振动测量装置由汽机厂提供。

投标方提供测量元件的安装位置。

13. 发电机各部位允许振动值均应符合国标GB／T7064—2002中的相关规定。

具体参数不应低于附件一的参数。

14. 定子绕组各相直流电阻值在冷态下，任何两相或两分支路直流电阻之差，排除由于引线长度不同而引起的误差后，应不超过其最小值的1%。

15. 空气冷却器应设计成如其中一个冷却器因清理而停止运行时，发电机能带额定负荷连续运行，此时电机有效部分的温升不超过国标规定的允许值，且初级冷却空气温度可以高于设计值。

16. 发电机定子绕组在空载及额定电压下，其线电压波形正弦性畸变率应不超过5%。

17. 发电机电话谐波因数应不超过1.5%（从额定频率至5000Hz范围的全部谐波）。

18. 发电机采用轴承内置双绝缘，有效地防止有害的轴电流和轴电压；转子轴（汽端）有良好的接地装置。

19. 结构设计要求：
（1）发电机应能承受下列异常操作而不造成绕组或轴系任何变形或其他机械损伤，也不明显缩短发电机的使用寿命。

a.发电机各部分结构强度在设计时应考虑能承受发电机定子绕组出口端电压为
105％的额定电压、满负荷三相突然短路故障及系统高压侧单相重合闸的冲击。

b.电力系统发生次同步谐振，系统故障周期性振荡、误并列等。

误并列能力180°全寿命期内2次，120°全寿命期内2次。

（2）定、转子线圈的绝缘应采用F级绝缘材料，允许温升及温度限值按B级考核。

（3）发电机定子机壳、端盖、端罩应有足够的强度和刚度，避免产生共振。

（4）定子线棒槽内固定及绕组端部绑扎工艺牢靠，端部应取适应调峰运行的技术措施。

自振频率要避开基频和倍频。

定子采用真空压力整体压力浸渍技术。

定子端部采用短渐开线结构，有效地避开了基频和倍频。

定子铁芯端部结构件：如压指（0Cr18Ni9Ti）、压圈（LA-G-AlSi10Mg）等采用非磁性材料，并采取有效的屏蔽措施，内端盖为非磁性材料，并避免产生局部过热。

发电机定子机壳采用薄壁钢板焊接，发电机定子铁芯与机座采用悬挂式弹性联接。

（5）发电机的轴承长径比设计合理采用特殊工艺加工，与轴有良好合理的结合面，现场不需刮研，确保不产生油膜振荡。

（6）发电机与汽轮机连接的靠背轮螺栓，能承受因电力系统故障发生振荡或扭振的机械应力而不发生折断或变形。

（7）转子为26NiCrMoV145整体合金钢锻件，为提高耐力和耐腐蚀能力，采用18Mn18Cr合金钢材质的护环。

发电机转子两端带有浆式风扇，采用轴向、径向通风方式。

导线是空心含银铜导线。

线圈为空内冷，其风压、风量的大小，根据用户运行环境条件，确定设计风扇角度的大小，以满足发电机冷却需要。

在线圈槽内、端部涂有绝缘润滑漆。

在线圈底部和端部装有弹性装置，以满足调峰运行的需要。

（8）发电机机壳、端盖、端罩的接合面应具有良好的光洁度和平整度，密封要严密。

（9）发电机端盖采取有效措施防止接合面的电腐蚀和防止螺栓发热。

（10）空冷器装有浮子开关，供检测空冷器漏水用。

（11）采用空冷密闭循环通风系统。

集电环的通风系统应与电机分开，以避免碳粉污染电机。

（12）额定工况下冷却空气温度不超过+40℃，运行时机内空气相对湿度不大于50%，并配备加热装置以保证停机时机内空气相对湿度低于50%。

（13）发电机定子各部位的测温元件应采用三线制双支Pt100铂电阻，严格埋设工艺，保证完整无损。

定子线圈、铁芯应预埋两套测温元件并引至接线板，其中一套作为备用。

以上测温元件的引接均采用四氟乙烯绝缘铜屏蔽引线，接线板上取消公用接头，每支测温元件接线独立引出（三线制）。

测温元件的埋设位置及数量应能满足发电机做进相试验的要求。

（14）发电机励端的轴承座与底板和油管间、油密封座与油管间，应加便于在运行中测量绝缘电阻的双层绝缘垫。

发电机汽侧转轴应装设接地刷，接地碳刷架由投标方出厂前在发电机机壳上配钻螺孔，在图纸上标注安装方法。

（15）发电机每一轴段的自然扭振频率应躲开工频及两倍工频，即应处于0.85～1.15和1.85～2.15倍工频范围以外。

发电机能承受当电力系统发生次同步谐振、定子绕组出口三相突然短路、系统故障周期性震荡、高压线路单相重合闸以及误并列等产生的冲击力，而不造成绕组或轴系有害变形或其它机械损伤，也不应使发电机的使用寿命缩短。

投标方应提供机组轴系自然扭振频率及振型的实测数据，对可能发生的机电谐振应采取预防措施。

（16）转子滑环的冷却风扇由发电机投标方负责在机轴上配套，以确保可靠运行。

（17）发电机转子滑环应加罩以降低噪音。

（18）转子护环材质采用18Mnl8Cr高机械性能材质，转子滑环材质采用50Mn，以增强耐腐蚀能力；定子铜线材料应选用无氧铜，转子铜线材料应选用含银铜线，空心导线应100%探伤。

发电机转子在结构设计、施工工艺、材料选择方面应充分考虑承受负序能力。

（19）转子风叶采用模锻加厚铝合金叶片，经阳极氧化、探伤、测频等检测。

20. 发电机配备如下检测装置：
定子铁芯，绕组层间热电阻（Pt100三线制）各6点，共12点。

发电机进风热电阻，出风热电阻（Pt100三线制）各2点，共4点。

21. 每个轴承出油口和发电机热风出口处装设电接点双金属温度计（WXXS型温度
计），便于现场温度和信号报警；发电机轴承应予埋一套测温元件。

22.发电机部分的地脚螺栓采用现浇方式。

地脚螺栓不得与基础的风道隔墙相互影响，以免造成风道隔墙密封不好。

23.碳刷架下部的出风管道投标方配合设计院设计。

24. 对空冷机组的电机内部，在定子绕组端部附近，必须装置灭火水管，管路的端
部必须引出机座外。

5.2 励磁系统
发电机采用机端自并励静止励磁系统。

1. 励磁方式：发电机的励磁方式为自并励静止励磁系统，并装有电力系统稳定器（PSS）。

2. 当发电机的励磁电压和电流不超过其额定励磁电压和电流的1.1倍时，励磁系统工作保证长期连续的、自动的和没有死区的稳定运行。

励磁系统具有短时过载能力，强励电压倍数大于2，强励电流倍数大于2，允许强励时间不小于20秒。

3. 励磁系统响应比不低于3.58倍/秒，电压响应时间上升值小于0.08秒，下降值不大于0.15秒（为高起始响应系统）。

4. 发电机电压控制精度：从空载到满载电压变化，不大于0.5～1.0%的额定电压，励磁控制系统暂态增益不少于25倍。

5. 阶跃响应
阶跃量为发电机额定电压的±5%时，发电机电压超调量不大于阶跃量的30%，振荡次数不超过3次，上升时间不大于0.6秒，调整时间不超过5秒。

6. 发电机零起升压时，自动励磁调节器保证定子电压的超调量不超过额定值的10%，调节时间不大于10秒，电压振荡次数不大于3次。

7. 自动励磁调节器的自动调压范围，发电机空载时能在20～110%额定电压范围内稳定平滑调节，整定电压的分辨率不大于额定电压的0.2%，手动调压范围，下限不高于发电机空载励磁电压的20%，上限不低于发电机额定励磁电压的110%，在全部调压范围
内保证稳定地平滑调节。

8.电压频率特性，当发电机空载频率变化±1%时，其端电压变化不大于0.25%额定值。

在发电机空载运行状态下，自动励磁调节器的调压速度，不大于1%额定电压/每秒；不小于0.3%额定电压/每秒。

9.自动励磁调节器（AVR）为微机型，具有微调节和提高发电机暂态稳定的特性。

自动励磁调节器具有在线参数整定功能，自动励磁调节器各参数及各功能单元的输出量应能显示，显示的参数为数学模型的实际值或标么值。

自动励磁调节器设有过励磁限制；过励磁保护；低励磁限制；电力系统稳定器等附加单元。

并留有与DCS的接口，接口协议和型式联络会确定。

由励磁系统故障造成的发电机强迫停机率不大于0.1%，停机次数不大于0.25次/年。

装置具有抗干扰性（以高频保护为标准）。

10.为了保证电压调节器（AVR）的可靠工作，AVR为双通道系统，一个通道为运行通道，正常工作，另一通道为备用通道，能自动跟踪、自动切换。

若其中一通道发生故障而退出运行时，备用通道可满足包括强励在内的所有工况要求,同时每个通道有手动调整励磁单元，手动调整励磁单元具有远方调整和自动跟踪功能；自动跟踪有上、下限值；当自动回路故障时能自动切换到手动，手动调整励磁单元也可作励磁装置、发变组试验之用，包括发电机的零起升压之用。

自动励磁调节器电压测量单元的时间常数不大于30ms。

自动励磁调节器的任一元件故障不应造成发电机停机。

自动励磁调节器的过励限制单元具有与发电机转子绕组发热特性匹配的反时限特性，在达到允许强励时间时限制励磁电流。

强励电压倍数大于2倍的励磁系统有顶值电流瞬时限制功能。

自动励磁调节器的低励限制特性由系统静稳定极限和发电机端部发热限制条件确定。

自动励磁调节器的电压/频率比率限制特性与发电机和主变压器铁芯的过励磁特性匹配。

发电机动态过程的励磁调节不受电压/频率比率限制单元动作的影响。

11. 发电机励磁绕组电流、电压采用直接测量法，监视励磁回路电流及转子电压。

12. AVR装置能在-5℃～+40℃的环境温度下连续运行；也能在最湿月的月平均最大相
对湿度为90%，同时该月的月平均最低温度不高于25℃的环境下连续运行。

AVR柜的布置位置在联络会上的确定。

13. 发电机转子回路装设简单可靠的过电压保护，其动作电压的分散性不大于±10%，励磁装置的硅元件以及其他设备能承受直流侧短路故障、发电机滑极、异步运行等工况而不损坏。

14. 发电机励磁回路中，装设简单可靠的自动灭磁装置，正常停机时，采用AVR逆变灭磁；事故停机时，跳灭磁开关，投灭磁电阻灭磁。

要求采用FMR-32型灭磁及过压保护柜。

15. 励磁变压器采用三相干式变压器，F级绝缘，变压器一次侧冲击耐压不低于125kV，工频耐压(一分钟)不低于55kV，变压器的外壳防护等级不低于IP23。

励磁变压器的一次绕组及二次绕组间有静电屏蔽，励磁变压器装设测温装置和温度显示器，并提供超温报警和超温保护信号。

励磁变压器装设励磁变压器保护和测量用的CT，CT的数量为励磁变高压侧装2组三相CT（三个副变绕组），低压侧2组三相CT（二个副变绕组）励磁变与封闭母线接口及CT规格、CT变比待联络会确定。

16. 励磁系统配置可控硅整流装置，可控硅整流装置具有必要的备用容量。

功率整流装置的一个柜退出运行时能满足发电机强励和1.1倍额定电流运行要求，并设置可控硅元件的保护装置及检测装置。

整流装置并联元件间有均流措施，整流元件的均流系数不低于0.85。

17. 交流起励回路采用380V AC电流为10A，满足发电机电压大于15%额定电压的要求。

18. 励磁系统在发电机近端发生对称或不对称短路时保证正确工作。

19. 励磁系统设备能经受发电机任何故障和非正常运行冲击而不损坏。

20. AVR装置中具有电压、无功功率、功率因数自动调节单元。

21. PSS的功能及技术要求按标准DL/T650-1998《大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件》的规定执行。

22. 励磁系统装设表计符合DL/T 5136-2001《火力发电厂，变电所二次接线设计技术规定》。

（具体要求在一联会时定）
23. 为保证励磁系统装置、安全稳定、可靠的运行，所需的信号、保护及相关接口装置由投标方提供。

24. 灭磁柜、整流柜和励磁变压器均提供与共箱母线连接的法兰，励磁变压器也提供与封闭母线连接的升高座及接口方式，具体情况联络会确定。

25. 励磁系统的所有的柜体颜色在联络会确定。

5.3 冷却系统技术要求
发电机采用空冷系统。

应采用空冷密闭循环通风系统；
冷却空气温度不超过+40℃；电机空气冷却器用冷却水压为0.4Mpa，工作水温度小于等于38℃，空气冷却器设计压力为0.6Mpa。

5.4 热工测量及控制
1. 发电机仪表、控制设备应符合安全、无毒、先进的要求。

无论什么情况下，严禁配供含水银等有害物质的仪表及国家宣布淘汰的产品。

2. 成套供应满足机组起停运行中安全监视所必要的检测元件、取样元件、传感器、阀门、仪表等。

主要仪表的选型、选厂应为国家定点厂或有成功使用经验的产品，须经招标方的认可。

大轴振动测量元件由汽轮机厂提供,投标方提供安装位置，并保证安装位置的准确和检修的方便。

发电机、轴承等测温元件一览表如下(下述所有测点均进入DCS系统进行监测，投标方必须将其引线接入由投标方所提供的专用接线盒内)：
注：①上述各热电阻均采用三线制双支Pt100，绝缘式。

②上表中测点数为投标方常规布置。

5. 发电机提供有转轴振动监测探头插口。

6. 为满足机组的进相试验及运行，投标方提供足够的温度监视及试验测温元件，并引线至接线盒，投运时，投标方协助指导试验
6.0 试验、检验要求
6.1 转子超速试验，当转子全部加工完后，应进行1.2倍额定转速的超速试验，历时2分钟而无永久性异常变形和防碍正常运行的其它缺陷。

6.2 定、转子绕组测温元件及其他部位的绝缘电阻应符合GB／T7064-2002中各款的规定；定、转子绕组耐电压试验按GB／T7064-2002中的规定进行，并要求转子绕组在膛内进行耐压试验。

在交流耐压试验之前，应进行3.5倍直流耐压1分钟。

6.3 定子线圈端部绝缘，应按两部（安生技）1994（86号）文测试方法做试验。

6.4 用动态波形法检查转子匝间短路。

6.5 发电机应进行定子绕组端部、绝缘盒及引线部位手包绝缘电位外移试验。

6.6 发电机应进行定子端部绕组自振频率试验
6.7发电机的负荷变化率应满足汽轮机定压运行时5％/min，滑压运行时3％/min的要求。

6.8 发电机转子空心导线均应进行100％金属探伤检查。

6.9 发电机本体、冷却水以及检测装置等辅助系统应在出厂前试验合格后方可交付。

6.10 具体发电机试验与检验项目见附件六。

7.0 保证值
投标方应向招标方提供质量保证体系，并应向招标方对下列条款作出保证，如达不到要求，则应向招标方赔偿或被罚款。

7.1 质量性能保证值
1. 当发电机在额定频率、额定电压、额定功率因数和额定冷却介质条件下，发电机连续输出额定容量为125MW。

2. 当发电机冷却介质压力参数为额定、功率因数为额定、其它参数均在额定条件下最大连续输出功率应与汽轮机阀门全开（T-MCR）工况下的出力相匹配，长期连续运行时各部分温升和温度在国标（GB／T7064-2002）允许值范围内并具有一定裕度。

3. 发电机效率≥98.6％。

4. 轴承座振动（水平、垂直）＜0.025mm，轴振（双振幅）＜0.076mm,过临界时轴承座振动（水平、垂直）≤0.10mm。

其它技术性能保证值见附件一～二。

8.0 技术标准
发电机和励磁系统的制造、验收和交接试验以国家标准为主要依据，并参考IEC标准。

引进型机组则按相应国家和该投标方（公司）标准。

8.1 发电机的技术标准
1. 国标GB755-2000“旋转电机基本技术要求”
2. 国标GB/T7064-2002“透平型同步电机技术要求”
3. SD270-88“汽轮发电机技术条件”
4. IEC34- 1（第八版）“旋转电机第一部分——额定值和性能”
5. IEC34- 3“汽轮发电机的特殊要求”
8.2 发电机有关其它标准
1. 国标GB1029-93“三相同步电机试验方法”
2. 国标GB1441-87“电站汽轮发电机组噪声测定方法”
3. 国标GB10068.1-88“旋转电机振动测定方法及限值振动测定限值”
4. 国标GB10069.1-88“旋转电机振动测定方法及限值振动测定方法”
5. 国标GB10068.2-88“电机噪声测定方法及限值噪声工程测定方法”
6. 国标GB10069.2-88“旋转电机噪声测定方法及限值噪声简易测定方法”
7. 国标GB10068.1-88“旋转电机振动测定方法及限值噪声限值”
8. JB6204—92“大型高压交流电机定子绝缘耐电压试验规范”
8.3 励磁系统的技术标准
1. 国标GB755-2000“旋转电机基本技术要求”
2. 国标GB7409.1～7409.3-97“同步发电机励磁系统”
3. DL/T650-1998“大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件”
4. IEC2A（秘13-1978）“汽轮发电机励磁系统技术要求”
5. IEC（秘593-1982）“关于同步发电机励磁系统的若干规定”
9.0 包装运输和标志
9.1 汽轮发电机从制造厂运出时应妥善包装，以防雨、防潮、固定良好，以防止在运输过程中发生滑移和碰坏。

其包装箱上应有下列标记：
·产品名称和型号；·毛重和净重(公斤或吨)
·制造厂名称、地址；·收货单位和到站；
·注意事项(如加注“小心轻放”、“不可倒置”，“防止潮湿”、“防止碰撞”等。

9.2 标志
发电机、励磁系统、冷却水系统各部套应有固定铭牌，标志醒目、整齐。

铭牌上应标明型号、容量、制造厂名、出厂年、月、主要参数等。

10.0附表
附件一、发电机技术数据表
附件二、空气冷却器技术数据表
附件三、汽轮发电机供货范围
附件四、技术资料清单及交付进度
附件五、设备监造（检验）和性能验收试验
附件六、技术服务和联络
附件七、主要材料一览表
附件一、
表一：发电机技术数据表（静止励磁）。