水轮发电机 ppt课件
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《水轮发电机》课件
黄西有（老师）
1
一.水轮发电机
转子 定子 上机架 下机架 空气冷却系统 制动系统 集电环和碳刷
检测保护系统 灭火系统 上盖板和下风罩 大轴等部分组成
转子
由磁轭和磁极等部件组成，磁轭下端装有制动 环，转子绝缘为F级，磁极线圈由五边形铜排 绕成，匝间采用环氧玻璃布绝缘，两端用环氧 玻璃布板经热压成整体，极身绝缘为特制的环 氧玻璃布绝缘套。转子磁轭用铸钢，分两段热 套于轴上，转子上装有纵横阻尼绕组，扇形阻 尼环及极间不连接阻尼环，发电机主轴为中空 结构，内部安装了转子电流输入电缆。
图7--水轮发电机机墩、机座、下机架
在机座上安装定子铁芯和定子线圈，见图8
图8--水轮发电机的定子
转子插在定子中间，与定子有很小间隙，转子由 下机架的推力轴承支撑，可以自由旋转，见图9。
图9--转子安装在下机架上
安装上机架，上机架中心安装有导轴承，防止 发电机主轴晃动，使它稳定处于中心位置。
图6--水轮发电机定子绕组
水轮发电机安装在由混凝土绕筑的机墩 上，在机墩上安装机座，机座是定子铁 芯的安装基准，也是水轮发电机的外壳 ，在机座外壳安装有散热装置，降低发 电机冷却空气的温度。在机墩上还安装 下机架，下机架有推力轴承，用来安装 发电机转子，推力轴承可承受转子的重 量与振动、冲击等力，见图7.
图10--水轮发电机未盖地板
铺好上层平台地板，装好电刷装置或励磁电 机，一台水轮发电机就安装好了。
图11--水轮发电机
水轮发电机常见故障及处理方法
（一）发电机过负荷
一般来说，小型发电机在并入大电网运行时，是无过 负荷现象的，可能出现过负荷运行的情况有：
（1）电网高压线路某处发生事故，线路电压大幅度下 降。
图1--水轮发电机转子有多对磁极
每个磁极上都绕有励磁线圈，磁极电源 由安装在主轴端头的励磁发电机提供， 或由外部的励磁电源系统提供（由集电 环向励磁线圈供电）。24个励磁线圈连 接组成南北相间的12对磁极。
图2--有励磁绕组的转子铁芯
磁轭安装在转子支架上，在转子支架中心 安有发电机主轴，在主轴的上端头安装有 励磁发电机或集电环，励磁绕组的引出线 连接到集电环，轴下端有连接水轮机的法 兰，见图3。
水轮机的转速都比较低，特别是立式水轮机 ，为了能发出50HZ的交流电，水轮发电机 采用多对磁极结构，对于每分钟120转的水 轮发电机，转子为25对磁极（n=60f/p）。 三峡水电站单机容量为700MW，转子转速 为75r/min，使用40对磁极。
水轮发电机的转子采用凸极式结构，下 图是发电机的磁轭和磁极，磁轭是磁极 磁力线的通路，如图所示发电机有南北 相间的24个磁极，在磁轭外圆周开有T形 槽，磁极通过T形榫头，固定在磁轭上。 图1是转子铁芯，图中是两个没有安装的 磁极。
在发生事故或者在特殊情况下，需要发电机组过负荷 运行的，一旦发电机定子电流超过允许值，电气值班 人员应该马上检查发电机的功率和电压，同时密切观 察和记录定子电流超过允许值所经历的时间，接着按 照相关的规定通过减少励磁电流，降低定子电流到额 定电流值。在这过程中需要注意的是，避免出现功率 因数过高和定子电压过低的情况。如果这种方法没有 发挥作用，那就需要马上降低发电机的有功负荷，或 者先将一部分负荷切断，使定子电流降到许可值。
空气冷却系统
发电机采用双路自循环密闭通风空气冷却方式 ，在转子两端装有螺旋桨式风扇，旋转时向转 子磁轭内送风，由离心作用通过磁极、气隙和 定子通风沟，再通过空气冷却器，将机组运行 中产生的热量带走，热空气被冷却后再进入循 环风路中。发电机定子机座外均匀装设了4个 空气冷却器，运行过程中，在定子温度不超限 的前提下，可退出一个。
下风罩
下风罩安装在主轴法兰连接处，构成发 电机的密闭仓，下风罩也作为发电机的 安装平台，及水轮机吊车的支撑体。
下风罩上装设大轴接地碳刷，和顶转子 限位装置，防止轴电流经瓦面接地造成 烧瓦和顶转子过高造成设备损坏。
二.运行操作
机组开停机操作 闸门操作 蝶阀操作 调速器操作
三.水轮发电机
（2）机组运行于独立小电网时，供电负荷过大；机组 并网运行于用户线路，因为该线路突然停电，导致用 户的负荷接近于机组供电负荷，导致并网机组过负荷 运行。
从水轮发电机组在正常运行的角度上看，过负荷现象 是应该坚决杜绝的。当然根据实际的情况，在运行规 程规定框架内，当几组发生特殊的事故情况时，发电 机可以承载短时过负荷。这是因为发电机对温升和绝 缘材料的耐温能力有一定的裕度，所以短时间过负荷 不会对绝缘材料的寿命产生太大的影响。同时，绕组 绝缘老化需要一定的时间，质损耗增大，绝缘材料变 脆，介耐受击穿电压强度降低等，也都需要经过一定 时间的高温作用。高温作用时间短，绝缘材料的损害 程度就轻。
制动系统
发电机采用机械制动的方式，在下机架 支臂上均匀装设了4只具有复位功能的制 动器，每个制动器上均安装了复位信号 发送装置，制动器也作为发电机顶起装 置的一部分。
集电环和碳刷
发电机最上端的集电环和碳刷，其作用 是将静止的励磁系统输出的电流送入旋 转的转子线圈。
Байду номын сангаас
灭火系统
发电机采用水喷雾灭火系统，机组内设 置感温感烟式探测器及专用喷雾头，并 配有专门的自动报警装置，当自动报警 装置报警时，电站工作人员确认发电机 已失火后，打开灭火装置水管进行灭火 ，使用水压为0.2-0.25MPa。
定子
由定子机座、定子铁芯、定子线圈等组 成，发电机定子线圈采用F级绝缘，有防 晕措施。
上机架、下机架
上机架是发电机的承重支架，用来支撑 水轮发电机组轴向负荷和部分径向负荷 ，上机架中心油盆内安装了上导轴承和 推力轴承。
下机架用来支撑下导轴承和制动器，下 机架中心油盆内安装了下导轴承，在顶 转子时，下机架要承受机组转动部分的 重量。
图3--水轮发电机转子
n定子线圈嵌放在定子槽内，组成三相绕 组，每相绕组由多个线圈组成，按一定 规律排列，见图4。
图4--水轮发电机定子铁芯
定子线圈嵌放在定子槽内，组成三相绕 组，每相绕组由多个线圈组成，按一定 规律排列，见图5。
图5--水轮发电机定子绕组
大型水轮发电机极数、槽数很多，电流 大，较多采用波绕组，图6是双层波绕组 示意图。
黄西有（老师）
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一.水轮发电机
转子 定子 上机架 下机架 空气冷却系统 制动系统 集电环和碳刷
检测保护系统 灭火系统 上盖板和下风罩 大轴等部分组成
转子
由磁轭和磁极等部件组成，磁轭下端装有制动 环，转子绝缘为F级，磁极线圈由五边形铜排 绕成，匝间采用环氧玻璃布绝缘，两端用环氧 玻璃布板经热压成整体，极身绝缘为特制的环 氧玻璃布绝缘套。转子磁轭用铸钢，分两段热 套于轴上，转子上装有纵横阻尼绕组，扇形阻 尼环及极间不连接阻尼环，发电机主轴为中空 结构，内部安装了转子电流输入电缆。
图7--水轮发电机机墩、机座、下机架
在机座上安装定子铁芯和定子线圈，见图8
图8--水轮发电机的定子
转子插在定子中间，与定子有很小间隙，转子由 下机架的推力轴承支撑，可以自由旋转，见图9。
图9--转子安装在下机架上
安装上机架，上机架中心安装有导轴承，防止 发电机主轴晃动，使它稳定处于中心位置。
图6--水轮发电机定子绕组
水轮发电机安装在由混凝土绕筑的机墩 上，在机墩上安装机座，机座是定子铁 芯的安装基准，也是水轮发电机的外壳 ，在机座外壳安装有散热装置，降低发 电机冷却空气的温度。在机墩上还安装 下机架，下机架有推力轴承，用来安装 发电机转子，推力轴承可承受转子的重 量与振动、冲击等力，见图7.
图10--水轮发电机未盖地板
铺好上层平台地板，装好电刷装置或励磁电 机，一台水轮发电机就安装好了。
图11--水轮发电机
水轮发电机常见故障及处理方法
（一）发电机过负荷
一般来说，小型发电机在并入大电网运行时，是无过 负荷现象的，可能出现过负荷运行的情况有：
（1）电网高压线路某处发生事故，线路电压大幅度下 降。
图1--水轮发电机转子有多对磁极
每个磁极上都绕有励磁线圈，磁极电源 由安装在主轴端头的励磁发电机提供， 或由外部的励磁电源系统提供（由集电 环向励磁线圈供电）。24个励磁线圈连 接组成南北相间的12对磁极。
图2--有励磁绕组的转子铁芯
磁轭安装在转子支架上，在转子支架中心 安有发电机主轴，在主轴的上端头安装有 励磁发电机或集电环，励磁绕组的引出线 连接到集电环，轴下端有连接水轮机的法 兰，见图3。
水轮机的转速都比较低，特别是立式水轮机 ，为了能发出50HZ的交流电，水轮发电机 采用多对磁极结构，对于每分钟120转的水 轮发电机，转子为25对磁极（n=60f/p）。 三峡水电站单机容量为700MW，转子转速 为75r/min，使用40对磁极。
水轮发电机的转子采用凸极式结构，下 图是发电机的磁轭和磁极，磁轭是磁极 磁力线的通路，如图所示发电机有南北 相间的24个磁极，在磁轭外圆周开有T形 槽，磁极通过T形榫头，固定在磁轭上。 图1是转子铁芯，图中是两个没有安装的 磁极。
在发生事故或者在特殊情况下，需要发电机组过负荷 运行的，一旦发电机定子电流超过允许值，电气值班 人员应该马上检查发电机的功率和电压，同时密切观 察和记录定子电流超过允许值所经历的时间，接着按 照相关的规定通过减少励磁电流，降低定子电流到额 定电流值。在这过程中需要注意的是，避免出现功率 因数过高和定子电压过低的情况。如果这种方法没有 发挥作用，那就需要马上降低发电机的有功负荷，或 者先将一部分负荷切断，使定子电流降到许可值。
空气冷却系统
发电机采用双路自循环密闭通风空气冷却方式 ，在转子两端装有螺旋桨式风扇，旋转时向转 子磁轭内送风，由离心作用通过磁极、气隙和 定子通风沟，再通过空气冷却器，将机组运行 中产生的热量带走，热空气被冷却后再进入循 环风路中。发电机定子机座外均匀装设了4个 空气冷却器，运行过程中，在定子温度不超限 的前提下，可退出一个。
下风罩
下风罩安装在主轴法兰连接处，构成发 电机的密闭仓，下风罩也作为发电机的 安装平台，及水轮机吊车的支撑体。
下风罩上装设大轴接地碳刷，和顶转子 限位装置，防止轴电流经瓦面接地造成 烧瓦和顶转子过高造成设备损坏。
二.运行操作
机组开停机操作 闸门操作 蝶阀操作 调速器操作
三.水轮发电机
（2）机组运行于独立小电网时，供电负荷过大；机组 并网运行于用户线路，因为该线路突然停电，导致用 户的负荷接近于机组供电负荷，导致并网机组过负荷 运行。
从水轮发电机组在正常运行的角度上看，过负荷现象 是应该坚决杜绝的。当然根据实际的情况，在运行规 程规定框架内，当几组发生特殊的事故情况时，发电 机可以承载短时过负荷。这是因为发电机对温升和绝 缘材料的耐温能力有一定的裕度，所以短时间过负荷 不会对绝缘材料的寿命产生太大的影响。同时，绕组 绝缘老化需要一定的时间，质损耗增大，绝缘材料变 脆，介耐受击穿电压强度降低等，也都需要经过一定 时间的高温作用。高温作用时间短，绝缘材料的损害 程度就轻。
制动系统
发电机采用机械制动的方式，在下机架 支臂上均匀装设了4只具有复位功能的制 动器，每个制动器上均安装了复位信号 发送装置，制动器也作为发电机顶起装 置的一部分。
集电环和碳刷
发电机最上端的集电环和碳刷，其作用 是将静止的励磁系统输出的电流送入旋 转的转子线圈。
Байду номын сангаас
灭火系统
发电机采用水喷雾灭火系统，机组内设 置感温感烟式探测器及专用喷雾头，并 配有专门的自动报警装置，当自动报警 装置报警时，电站工作人员确认发电机 已失火后，打开灭火装置水管进行灭火 ，使用水压为0.2-0.25MPa。
定子
由定子机座、定子铁芯、定子线圈等组 成，发电机定子线圈采用F级绝缘，有防 晕措施。
上机架、下机架
上机架是发电机的承重支架，用来支撑 水轮发电机组轴向负荷和部分径向负荷 ，上机架中心油盆内安装了上导轴承和 推力轴承。
下机架用来支撑下导轴承和制动器，下 机架中心油盆内安装了下导轴承，在顶 转子时，下机架要承受机组转动部分的 重量。
图3--水轮发电机转子
n定子线圈嵌放在定子槽内，组成三相绕 组，每相绕组由多个线圈组成，按一定 规律排列，见图4。
图4--水轮发电机定子铁芯
定子线圈嵌放在定子槽内，组成三相绕 组，每相绕组由多个线圈组成，按一定 规律排列，见图5。
图5--水轮发电机定子绕组
大型水轮发电机极数、槽数很多，电流 大，较多采用波绕组，图6是双层波绕组 示意图。