同步发电机讲解

转子设有阻尼绕组 提高承担不平衡负荷能力
阻尼绕组
◆其它主要结构系统
发电机氢气系统
发电机密封油系统 发电机定子冷却水系统 发电机通风系统
发电机氢气系统
发电机氢冷系统的功能
• 发电机氢冷系统的功能是用于冷却发电机的定子铁芯和转 子，并采用二氧化碳作为置换介质。发电机氢冷系统采用 闭式氢气循环系统，热氢通过发电机的氢气冷却器由冷却 水冷却。运行经验表明，发电机通风损耗的大小取决于冷 却介质的质量，质量越轻，损耗越小，氢气在气体中密度 最小，有利于降低损耗；另外氢气的传热系数是空气的 5 倍，换热能力好；氢气的绝缘性能好，控制技术相对较为 成熟。但是最大的缺点是一旦于空气混合后在一定比例内 （ 4% ～ 74% ）具有强烈的爆炸特性，所以发电机外壳都 设计成防爆型，气体置换采用CO2作为中间介质。
其他技术参数
• • • • • • • • • 周波 相数 极数 定子线圈接法 冷却型式： 励磁方式： 顶值电压 电压响应比 允许强励持续时间 50Hz 3 2 YY 水氢氢 静态励磁系统 ≥2倍额定励磁电压 ≥3.58倍额定励磁电压/s 20s
其他技术参数
• 额定氢压 ≤0.414MPa • 漏氢（保证值） ≤10Nm3/24h （在额定氢压下，折算为标准气压下） • 效率（保证值） ≥98.95% • 短路比（保证值） ≥0.58(计算值0.6034) • 瞬变电抗 X’d ≤0.3 • 超瞬变电抗X’’d ≥0.18 • 承担负序能力 －稳态I2（标么值） ≥10% －暂态I22t ≥10s
定冷水系统原理简图
工作流程
补充水 树脂拦截器 水箱 水泵 补水过滤器 离子交换器 温度调节阀 压力调节阀
冷却器
发电机定子线圈
Y型拦截器
流量孔板
主水过滤器
定冷水系统水温、水质
• 定子冷却系统供发电机定子绕组冷却，采用闭式独立 水系统并采用集装式结构，冷却器冷却水进水设计温 度为38℃。 • 定子线圈内的冷却水的进水温度范围为 40 ～ 50℃、进 水温度设有自动调节装置，冷却水温度波动范围±3℃， 出水温度不得大于85℃。 • 水质应透明纯净，无机械混杂物，在水温为 20℃时： －电导率 0.5 ～ 1.5μ S/cm （定子线圈独立水系统） －PH值 7.0～8.0 －硬度 ＜2微克当量/L（2μ gE/L） －含氨（NH3） 微量
置换空气流程
氢气系统冷却器
发电机氢冷系统的冷却 • 为闭式氢气循环系统，热氢通过发电机的 氢气冷却器由冷却水冷却。 • 发电机氢气冷却器采用绕片式结构 。冷却 器按单边承受0.8MPa压力设计。 • 氢冷却器冷却水直接冷却的冷氢温度一般 不超过46℃。氢冷却器冷却水进水设计温 度38℃。
发电机励磁碳刷间 定子冷却水管路
1。机座:防护
支承 密封 耐压 防爆 防振
2。定子铁心:轴向分段
径向通风
端部呈阶梯型
3。定子线圈水内冷:空心导体与实心导体组合而成
定子线圈水内冷 水路连接为并联单流水路 水电接头
4。定子端部的处理
卧式弹簧板隔振结构
有效隔离定子铁芯振 动传到定子机座和基 础上，避免产生共振
铁芯特点: 轴向分段,径向通风槽
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1. 对供给发电机的氢气要求 a.压力不高于3.2MPa, b.纯度不低于99.5%, c.露点温度≤-21℃， 2.发电机充氢容积117立方米。
氢气置换
• 氢气与空气的混合物当氢气含量在4-74.2%范围内，均为可爆性气体。与 氧接触时，极易形成具有爆炸浓度的氢、氧混合气体。因此,在向发电机内充 入氢气时，应避免氢气与空气接触。为此，必须经过中间介质进行置换。中 间介质一般为惰性气体CO2。 • 机组启动前，先向机内充入20-30kPa的压缩空气，并投入密封油系统。然 后利用 CO2瓶提供的高压气体，从发电机机壳下部引入，驱赶发电机内的空 气，当从机壳顶部原供氢管和气体不易流动的死区取样检验CO2的含量超过 85％（均指容积比）后，停止充CO2。期间保持气体压力不变。开始充氢， 氢气经供氢装置进入机壳内顶部的汇流管向下驱赶CO2。当从底部原CO2母 管和气体不易流动的死区取样检验，氢气纯度高于96％，氧含量低于２％时， 停止排气，并升压到工作氢压。升压速度不可太快，以免引起静电。 • 机组排氢时，降低气体压力至20-30KPa，降压速度不可太快，以免引起静 电。然后向机内引入CO2用以驱赶机内氢气。当CO2含显超过95％时，方可 引入压缩空气驱赶CO2，当气体混合物中空气含量达到95%,才可终止向发电 机内输送压缩空气。
•
• 氢气冷却器共设四组，采用绕片式结构， 两侧氢气冷却器冷却水流量分别由两个阀 门分路控制，氢气冷却器进出水管路应对 称布置。本系统在发电机的四角上布置了 四组冷却器，停运一组冷却器，机组最高 可带80%额定负荷。冷却介质为闭式水， 回水母管上设一调门，通过水量的调节可 控制合适的冷氢气温度在40～46℃。
同步发电机设备、原 理、参数、运行
同步发电机及其运行
概述 同步发电机结构特点 同步发电机主要ຫໍສະໝຸດ Baidu术参数 同步发电机运行原理 同步发电机正常运行 同步发电机非正常运行 同步发电机励磁系统
电机及其基础理论 1.电机的物理概念
能的装置。 以磁场为媒 介，实现机电能量相互转换或传递电
第一节 述
概
• 2.电机的分类
1。定子冲片涂带无机填料的绝缘漆 铁心绝缘可靠（F级绝缘） 2。铁芯端部采用整体压圈和全铜屏蔽 端部温度降低（梯形） 3。定子铁芯与机座间弹性支承 良好的隔振动效果
铁芯叠片
铁芯叠片 时采用了分段 多次加压，最 后一次热压后 用整体压圈夹 紧，形成一个 刚性圆柱形铁 芯，两边端采 用粘接结构， 在铁芯装压后 加热使其粘接 成一个牢固的 整体。
氢气控制系统
油水泄漏开关
置换用空气
气体置换装置
气体置换检测装置
氢气干燥装置 氢压 表
氢纯度分析器
供氢 供二氧化碳
氢气系统参数表
序号 1 2 3 4 5 6 7 名 称 型式 数 量 0.45 0.2~0.45 98 92 ≤10 东电 集装 1080×1050 ×480 mm 单 位 MPa(g) MPa(g) % % Nm3/24h 报警值 备 注 发电机机壳内最大氢气压力 氢气压力允许变化范围 发电机机壳内额定氢气纯度 发电机机壳内最小氢气纯度 氢气总补充量保证值 （在额定氢压下） 氢系统装置制造厂/国别 氢系统装置型式 氢系统装置尺寸（长×宽×高）
流电机
电机） 控制电机
变压器
直
交流电机（同步电机
异步
3.铁磁材料的特性
4.电磁基本定律
◆交流旋转电机的基本工作原 理 1.同步电机
2.异步电机
◆电机的冷却 1.电机的发热
2.冷却介质与冷却方式
第二节
机座
同步发电机结构特点
氢冷器
定子铁芯 碳刷架
护环
轴承 转子 端盖 定子线圈
出线端子
定子结构特点
发电机密封油系统原理简图
密封油系统运行方式
• 氢侧回油经扩大槽后进入浮子油箱，该油箱的作 用是使油中的氢气进一步分离。浮子油箱内部装 有自动控制油位的浮球阀，以保证该油箱中的油 位保持在一定的范围之内。浮子油箱外部装有手 动旁路阀和液位视察窗，以使必要时人工操作控 制油位。氢气经分离又回到扩大槽，油流入空气 析出箱。由于浮子的控制作用，油箱内始终维持 一定的油位，从而避免氢气进入空气析出箱。
发电机密封油系统
• 油系统的装置为集装式，方便检修 。 • 密封瓦结构为单流环式。 • 主油源来自汽机轴承润滑油，润滑油回油管上 装设视流窗，以便观察回油 。 • 油氢差压由差压调节阀自动控制，并提供差压 和压力报警信号接点。 • 油温在汽机润滑油系统得到调节。 • 2台100%容量的交流密封油泵和1台100%容量 的直流密封备用油泵 , 1台100%容量的再循环 油泵 。
发电机定子冷却水系统
发电机定子冷却水的作用
发电机的定子绕组采用水内冷方式，水冷的效果 是氢冷的50倍。水内冷绕组的导体既是导电回路又 是通水回路，每个线棒分成若干组，每组内含有一 根空心铜管和数根实心铜线，空心铜管内通过冷却 水带走线棒产生的热量。到线棒出槽以后的末端， 空心铜管与实心铜线分开，空心铜管与其它空心铜 管汇集成型后与专用水接头焊好由一根较粗的空心 铜管与绝缘引水管连接到总的进（或出）汇流管。 冷却水由一端进入线棒，冷却后由另一端流出，循 环工作不断地带走定子线棒产生的热量。
本系统在发电机的四角上布置了四组 冷却器，停运一组冷却器，机组最高 可带80%额定负荷。冷却介质为闭式 水，回水母管上设一调门，通过水量 的调节可控制合适的冷氢气温度在 40-46℃。
发电机密封油系统
密封油系统原理简介
发电机采用氢气冷却，为防止运行 中氢气沿转子轴向外漏，引起火灾 或爆炸，机组配置了密封油系统， 向转轴与端盖交接处的密封瓦循环 供应高于氢压的密封油。本机组的 密封油路只有一路，分别进入汽轮 机侧和励磁机侧的密封瓦，经中间 油孔沿轴向间隙流向空气侧和氢气 侧，形成了油膜起到了密封润滑作 用。然后分两路（氢侧、空气侧） 回油。
定冷水系统技术参 数
• • • • • • • • • • • • 额定流量：1530 L/min 进水压力（计算值）：196kPa 进水温度：45±3℃ 最大连续出力时线圈出水温度（计算值）：73℃ 水的电导率：不高于0.5μS/cm 离子交换器额定处理流量：250 L/min 进水温度高报警值：49℃ 出水温度高报警值：73℃ 出水温度高保护动作值：78℃ 进水压力低报警值：110 kPa 进水流量低报警值：1200 L/min 进水流量低保护动作值：1050 L/min
已经完工的定子铁芯
定子线圈
定子线圈的槽内固定
定子线圈水电接头
定子线圈端部结构
定子线圈出线氢冷风路
转子结构特点
1。氢内冷转子，气隙取气径向斜流通风方式。 冷却均匀 2。转子设有滑移层，铜线防磨损垫条 适应调峰运行要求 3。转子端部设半阻尼绕组 提高负序能力
正在加工的转子
转子下线
转子阻尼绕组
对发电机定子冷却水水质的特殊要求
• ①冷却水应当透明、纯洁、无机械杂质和颗粒；②冷
却水的导电度正常运行中应当小于0.5us/cm。过大的 导电度会引起较大的泄漏电流，从而使绝缘引水管老 化，还会使定子相间发生闪络；③为防止热状态下造 成冷却管内壁结垢，降低冷却效果，甚至堵塞。应当 控制水中的硬度，不大于10ug/L；④NH3浓度越低越 好，以防腐蚀铜管；⑤PH值要求为中性规定在7～8之 间；⑥为防止发电机内部结露，对应于氢气进口温度， 定子水温也应当大于一定值。一般规定在40～46℃。
第四节
同步发电机运行原理
1.空载运行 2.负载运行: 电磁状态 电枢反应 3.运行特性 4.与大电网并列运行:
电磁关系
条件与方法 功角特性： 功率角 同步转矩 功角特性 功率调节： 有功功率调节与静态稳定 调节与V形曲线
无功功率
第五节
发电机正常运行
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，能连续输出额定功率。发电机的最低运 行电压一般不应低于额定值的90%（19.8KV）。发电机定 子电压低于额定值的95%时（20.9KV)，定子电流不得超过 额定值的105%（18369.75A）。 2.当氢气冷却器组中有1个冷却器因故停用时，发电机能承 担80%额定功率连续运行，而不超过允许温升。 3.发电机氢气压力降低时，出力必须按P-Q 曲线降低至对应 氢压下所允许的范围内。 4.在线监测轴和轴承座的振动情况，振动值不应超过其规定 值。 5.监视各轴承回油及金属温度变化
发电机通风系统
采用径向多流式密闭循环通风，定子铁芯沿轴向分为13 个风区，6个进风区和7个出风区相间布置。转子采用气隙 取气斜流式。采用该通风系统的优点：温度均匀，不需高 压风扇，通风损耗小。
第三节
• • • • • • • • • • 额定容量 额定功率 最大连续输出容量
同步发电机技术参数
667MVA 600MW 728MVA （额定氢压0.414MPa，冷却水温度 33℃， 功率因数 0.9下与气轮机功率相匹配） 发电机最大连续输出容量能力 755MVA (额定氢压0.414MPa，冷却水温度 27℃， 功率因数 0.9) 额定功率因数 0.9（滞后） 额定电压 22kV 额定转速 3000r/min