核电站发电机及其辅助系统

发电机定子冷却水系统 （GST）
系统功能
• 发电机定子线圈采用水内冷。发电机 定子冷却水系统的功能就是要提供合 格水质的发电机冷却水，克服水在空 心导线内循环流动的阻力，将线圈的 热量扩散到发电机之外，保持发电机 在满负荷运行时的正常温升值。当出 现供水量不足或断水故障时，要有可 靠的检测环节和完善的保护措施，延 时30秒实现跳机功能，起到对发电机 的保护作用。
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系统运行
• 启动：启动时，首先，充水至水箱正常水位，然后 启动泵，最后对整个系统管线进行充分地充水排气。 系统启动之前，发电机内的气体压力必须先达到某 一值之上，否则必须通过节流方式控制进入发电机 的定子冷却水的压力。 • 运行：运行过程中，净化回路连续运行，保持约 3%～5%额定流量。 • 停运：在发电机氢气供应系统停运前，停运该系统。 停运时，先将备用泵置于“停止”，再停运运行泵。 当系统在冬季停运时，必须保证厂房温度在一定值 以上，否则必须投运该系统，以防止结冻导致管道 破损。
系统描述
• 发电机定子线圈冷却水系统是由定子水箱、定子冷却水泵、冷却器、 过滤器、离子交换器以及管道和阀门组成的。 • 定子水箱中的定子水由水泵压入冷却器，其热量由常规岛闭式冷却水 系统带走，冷却后的定子水接至水过滤器，其中一部分去离子交换器 （除盐器），对水质进行处理后直接回到定子水箱。经过过滤器过滤 后的定子水大部分进入位于发电机本体励端的总进水汇流管，再由多 根聚四氟乙烯软管流经定子绕组，带有绕组热量的水回到汽端总出水 汇流管（环形）；小部分定子水直接去发电机出线端的出线瓷套端子 和中性点母线，然后进入出线盒中的小汇流管，再从外部管道流入汽 端总出水汇流管中，最后一起引出到外部总出水管，回到定子水箱， 完成一个循环。 • 该系统的所属设备大都集中安装在一个共用的钢底座上，组成一个冷 却水系统组件，位于靠近发电机下面的MX-7.2m平台上。该组件上的 设备包括：电动水泵、冷却器、除盐器、过滤器、定子水箱、仪表柜 和一些阀门管道等。
发电机简介
• • • 定子 定子由机座、铁心、隔振结构、绕组和进出水汇流管等部件组成。 定子机座为整体式，由优质钢板焊装制成（图9-3）。机座外皮在圆周方向采用整张钢 板经辊压成圆桶状后套装在机座骨架上。机座端板、轴向隔板及轴向通风管构成了定 子的径向多路通风的11个风区。定子冷却水汇流管的进出水法兰均设在机座的侧面顶 部。 定子铁心由高导磁、低损耗的无取向冷轧硅钢板冲制并经绝缘处理的扇形片叠装而成。 定子铁心沿轴向分成96段，铁心段间设置6mm宽的径向通风道，分成与机座相对应的 11个风区，冷热风区相间隔。定子铁心与定子机座之间采用了弹性支撑的隔振结构 （图9-4）。 定子线棒由空心导线和实心导线按1：2组合构成，在线棒两端设置的水盒接头构成了 线棒鼻端的水电连接结构，线棒的空、实心导线均经中频感应钎焊在水盒中。定子绕 组槽内固定采用在槽底和上、下层线棒间填加外包聚脂薄膜的热固性适形材料，并采 用涨管压紧工艺，使线棒在槽内良好就位；端部固定采用刚――柔绑扎固定结构（图95）：沿径向和切向固定牢固、沿轴向可伸缩。定子绕组引线由铜管弯制而成，排成4 排。与定子线棒的连接方式采用多股导线把合在线棒端头的水盒盖上，并经中频感应 加热钎焊成一体。定子绕组进出水汇流管分别装在机座内的励端和汽端。由励端顶部 侧面的进水汇流管经绝缘引水管构成的定子绕组、定子绕组引线、引出线、瓷套端子、 中性点母线供水的水路。定子绕组引线、引出线、瓷套端子、中性点母线的出水汇集 在出线盒内的小汇流管内，小汇流管经外底部的连通管与汽端顶部侧面的出水汇流管 连接。
发电机简介
• 其它部分 • 本型发电机采用端盖式轴承，即端盖上设有轴承座，有端盖支撑轴承 载荷（图9-8）。油密封装置装在发电机两端端盖内，为双流双环式。 定子机座汽励两端顶部分别横向布置了一组冷却器。发电机的无磁性 钢板焊接而成的圆筒形出线盒设置在定子机座励端底部，采用法兰与 机座把合，发电机引出线由铜管制成，磁套端子把合在出线盒上，3 个设在出线盒底部垂直位置，为主出线端子，另3个设在出线盒的斜 向位置，为中性点出线端子，每个端子上套有套管式电流互感器。发 电机设有完善的监测温度、振动、对地绝缘电阻及漏水、漏油检测系 统，并在机座两侧设有相应的测量端子，同时配置有在线检测设备， 例如定子铁心温度监测、轴承温度监测、转子振动监测、对地绝缘监 测等。几个主要密封面：端盖上下半之间和端盖与定子机座端面之间 的密封面，出线盒与定子机座之间的密封面，均采用液体密封胶密封。 冷却器外罩与定子机座间的合缝处在安装时采用焊接成一体的方法密 封。
发电机氢气供应系统 （GRV）
系统功能
• 发电机氢气供应系统的主要功能是在发电机检修 结束后通过中间介质CO2来排除发电机内的空气 而充入氢气，相反在发电机停机检修之前，则通 过CO2排除发电机内的氢气而充入空气。选择 CO2的目的是避免在充氢或排氢过程中，导致空 气与氢气之间的混合而产生爆炸的危险。气体的 置换是利用CO2、H2、空气的密度差来实现的。 • 正常运行时，发电机氢气供应系统还保证了发电 机内的氢气压力、监测氢气的纯度、干燥氢气并 监测氢气湿度，以保证发电机工作在允许的限值 内。另外，有监测仪监测可能的液体漏入。
设备说明
• 1） 定子水箱 • 定子水箱也可称为氢气释放罐，由于发电机内氢气压力一般要比绕组 内的水压高，所以，当发电机定子水回路有渗漏故障时，氢气就有可 能进到定子水中，当定子水在水箱中卸压后，这些氢气被析离出来。 正常运行时，由于氢气对聚四氟乙烯软管的渗透作用，预期的渗透量 约为0.14m3/d。 • 该定子水箱为一卧式筒形不锈钢罐，用于降低水的速度及卸压，为定 子水泵提供水源并将氢气泡从定子水中析离出来。 • 2）定子冷却水泵 • 该系统设有三台各为100%容量的卧式离心泵。系统正常运行时，由 一台泵使系统中的定子冷却水循环，另两台泵处于备用状态。三台泵 电动机的供电来自不同的电源，从而增加了运行的可靠性。
系统运行
• 气体置换应在发电机静止、盘车或转速不超过1000r/min的情况下进 行，而且必须保持GHE密封油压力。 • 用CO2置换空气 • 开启相应的CO2阀门，将CO2充入发电机的下部，阀门应全开，不要 有节流。充入的CO2量为发电机容积的1.5倍，当发电机充入CO2后， 其CO2纯度应达到95%以上方可用H2置换CO2。 • 用 H2置换CO2 • 开启相应的H2阀门，将H2充入发电机的上部。在0.0035MPa表压下， 需要2.5倍发电机容积的H2来置换CO2，每提高0.1 MPa氢压，就需 要增加一个发电机容积的氢气，最后氢压保持在发电机要求的范围， 约0.35MPa，H2纯度应达到95%以上。用H2置换CO2时，因为H2比 CO2轻，故H2从发电机的上部充入，而CO2从发电机的下部排出。 • 用CO2置换氢气 • 首先，开启相应阀门排除氢气，卸下可移动进气连接装置，步骤与用 CO2置换空气相同，只是用气量约为用CO2置换空气的两倍。
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发电机简介
• 转子 • 转子由转轴、绕组及其端部绝缘固定件、阻尼系统、护环、中心环、 风扇、联轴器等构成(图9-6)。 • 转轴用高强度高导磁的铬镍钼钒整体合金锻钢制成，本体设有32个嵌 线槽。转子线圈采用高强度冷拉含银无氧铜排制造、转子每极下共有 8个线圈。转子线圈槽内主绝缘采用高强度F级绝缘模压槽衬，槽内固 定由槽楔、楔下垫条和槽底垫条构成；端部由高强度F级环氧玻璃布 板制成的横、顺轴垫块相互隔开，通过实配垫块厚度使其相互紧固， 在最外线圈端部外侧设有绝缘环和中心环使线圈两端轴向定位，线圈 端部径向由套装的护环和护环下绝缘套筒定位；线圈匝间绝缘采用F 级三聚氰胺玻璃布板垫条。J型引线的一端于1号线圈端部底匝铜排连 接，另一端通过转轴轴柄上的引线槽引至导电螺钉，通过其与转轴中 心孔内一直延伸至转子励端联轴器端面的轴向导电杆连接在一起，从 而与励磁机导电杆相接，构成发电机的转子励磁电路。转子采用气隙 取气径向斜流式通风系统（图9-7），汽轮机和励磁机由用铬镍钼钒 整体合金锻钢制成的转子联轴器连接。
系统控制
• 正常情况下，三台定子冷却水泵一台运行，两台 备用。 • 当运行的泵前后压差低或故障停运时，自动启动 第一备用泵；备用泵也可在主控室手动启动。 • 当定子冷却水箱液位低时，自动开启046VN进行 补水，经一定延时后自动关闭046VN，停止补水。 • 定子水发电机进口温度的调节是根据热交换器后 定子冷却水温度来调节SRI冷却水流量实现的。 • 当出现定子水流量低时，将经30秒短延时发出跳 机信号，汽机将紧急跳闸。
发源自文库机组及其辅助系统
1、发电机简介 2、发电机定子冷却水系统（GST） 3、发电机氢气供应系统（GRV） 4、发电机氢气冷却系统（GRH）
发电机简介
• 概述 • 核电秦山二期工程两台汽轮发电机为哈尔滨电机厂有限责 任公司制造的QFSN-650-2型汽轮发电机。 • 发电机额定容量为722.222MVA，端电压为20kV。本型发 电机为三相交流隐极式同步发电机。 • 发电机由定子、转子、端盖及轴承、油密封装置、冷却器 及其外罩、出线盒、引出线及瓷套端子、内部监测系统等 部件组成（见图9-1和图9-2）。 • 发电机采用整体全封闭、内部氢气循环、定子绕组水内冷、 定子铁心及端部结构件氢气表面冷却、转子绕组气隙取氢 气内冷的冷却方式。发电机定、转子绕组均采用F级绝缘。 配有同轴无刷励磁机组和自动励磁控制系统及发电机氢、 油、水控制系统。
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发电机氢气冷却系统 （GRH）
系统功能
• 以氢气冷却发电机转子和定子铁芯 及其需要用氢气冷却的其它结构件， 以空气冷却励磁机。本系统还能测 量发电机和励磁机内的温度，以监 测发电机氢气冷却和励磁机空气冷 却的性能。
系统运行
• • 干燥器的再生 GRV系统使用的是吸附式干燥器，共有两个干燥塔。每个干燥塔的运行方式 有：干燥、加热、冷却。当一塔达到饱和状态时，另一塔开始工作，而对饱 和的氢气干燥器进行再生。再生时置相应的阀门于再生位置，开动鼓风机， 启动加热器，加热4小时后再冷却4小时。然后，停止加热器和鼓风机，置相 应的阀门于干燥位置，这些动作全部自动完成。两塔的状态每8小时更换一次。 泄漏液体的监测 在发电机底部的平台上，GRV系统设有接收泄漏液体的监测装置。当容器内 的液体达到一定高度时会触发报警，而且各容器均有可目视的液位孔来观察 是否有液体泄漏。 防止氢爆 发电机内充有H2，正常运行时，为了防止误操作导致空气进入发电机内导致 氢爆，GRV系统在空气进入发电机之前设置了一根共用的可拆卸短管 （001VJ和002VJ位置是同一根短管，见图9－12），当发电机用CO2置换氢 气后，把001VJ处的短管拆下装到002VJ处，001VJ两端用盲板盲死；一旦发 电机内准备充氢，则将该短管从002VJ位置拆下装到001VJ处，002VJ两端用 盲板盲死，从而保证H2与空气的可靠隔绝。
设备说明
• • 3）冷却器 系统中装有三台钛管制成的水冷却器，每台容量为50%。两台运行，一台备用。定子冷 却水额定流量为110t/h，定子最大水流量120m3/h，定子水出口温度为40℃，定子水进 口温度为60℃。二次侧冷却水来自SRI系统，SRI冷却水进口温度为38℃，SRI冷却水流 量为171.2m3/h。 4）过滤器 水过滤器是确保发电机安全可靠运行的重要设备之一。其主要技术参数有： 工作压力：0.75MPa 工作温度：50℃ 进水流量：1550L/min 滤网精度：80-100μ 在过滤器的进出口两端跨接一压差开关,在设备运行过程中,如两端压差超过0.05MPa，则 压差开关接通，随即发出信号报警，说明滤芯已被冷却水中的污物和杂质堵塞，须更换 滤芯。 5）离子交换器 离子交换器为圆筒形，内有混合树脂。系统运行中，使部分定子水经过该装置直接返回 定子冷却水箱中进行循环，以改善水质，降低定子冷却水的电导率。