(贺州电厂)发电机氢、油、水及励磁系统变压器结构和原理
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•发电机内设有漏水、漏油监测装置。
发电运行部培训教材
华润电力（常熟）有限公司
China Resources Power (Changshu) Co.Ltd.
发电运行部培训教材
华润电力（常熟）有限公司
China Resources Power (Changshu) Co.Ltd.
定子冷却水控制装置
发电机静态励磁系统原理图
SUPPLY
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
定冷水系统原理简图
定冷水系统设备、仪表
•定子水系统中水泵、冷水器、滤水器各设 2 •定子水系统配有 10%容量的离子交换器及其流量计、 电导仪、压力表及温度计，以提高水质。定子水箱按 台，互为备用。冷却器为管式。 压力容器设计、制造，且采用氮气加压。水箱排空管 •发电机内冷却水进水管装有压力表、压力开 上装有气敏元件、测氢浓度报警。 关和流量表及流量测量装置，为了确保断水 •水系统设电加热装置。 保护动作信号的可靠性，设置3只水流量极低 •发电机管道设计考虑定子线圈反冲洗和排水管及阀 开关。定子线圈内冷却水允许断水时间在带 门，能方便地对定子进行反冲洗，反冲洗管道上加装 满负荷运行的情况下不少于30秒。 激光打孔过滤器。
5 6 7 3 4
5~7 5~7
报警值
用 氢 气 （ 纯 度 为 96%） 驱 除 二 氧 化 碳 发电机机壳内额定氢气纯度 气 气
发电机机壳内最小氢气纯度 氢 气 压 力 提 高 到 0.414MPa(g) 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）
V=350 V=375
98 92
V=300 V=375 V=300
% %
1.5~2 5~7
≤10
二氧化碳
用 二 氧 化 碳 （ 纯 度 为 96%） 驱 除 氢 气
东电 集装
V=350
Nm3/24h
8
1080×1050 ×480
mm
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50-60kPa的压缩空气，并投入密封油系统。然 后利用CO2罐或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80-50KPa，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85％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%，氢气含最低于 １％时，才可终止向发电机内输送压缩空气。
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。
发电机密封油系统原理简图
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 。
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℃。
发电运行部培训教材
发电机励磁碳刷间 定子冷却水管路
密封油系统主要技术参数
密封瓦进油温度：25～50℃密封瓦出油温度：≤70℃
密封油压大于机内氢压：0.056±0.02MPa
密封油系统的运行方式
密封油系统具有四种运行方式，能保证各种工况下对 机内氢气的密封。 （1）正常运行时，一台主密封油泵运行，油源来 自主机润滑油。 （2）当主密封油泵均故障或交流电源失去时，运 行方式如下：油源来自主机润滑油→直流密封油泵→ 密封瓦→膨胀箱→空气析出箱→主油箱。 （3）当交直流密封油泵均故障时，应紧急停机并 排氢，降压直至主机润滑油压能够对氢气进行密封。 （4） 当主机润滑油系统停运时, 密封油系统可独 立循环运行。此时应注意保持密封油真空箱高真空， 以利于充分回油。
华润电力（常熟）有限公司
China Resources Power (Changshu) Co.Ltd.
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。
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mech mech el mech el el
=0o
=45 o
"rubber band"
=90 o
T95_0154.DRW
发电机励磁系统基本原理框图
励磁功率 单元
电力系统
发电机 励磁调 节器 励磁系统
输入信号
励磁系统
按供电方式分
他励式励磁系统
自励式励磁系统
氢纯度分析器
供氢 供二氧化碳
氢气系统参数表
序号 名 称 型式
需要的气体
1
置
换
运
行
发电机机壳内最大氢气压力
需 要量 气体容积 数 单 位 估备 计 需注 要的时间 (小 时 ) 0.45 MPa(g) 运行状态 停止状态
MPa(g) V 0.2~0.45 =350 V= 300
用 二 氧 化 碳 （ 纯 度 为 85%） 驱 除 空 气 2 二 氧 化 氢气压力允许变化范围 碳 氢 氢
本装置包括水箱、两台水泵、两台冷却 器、气动温度、压力调节装置（包括电/ 气定位器、阀门变送器等）、主过滤器、 补水过滤器及其之间的相互连接管路、 阀门及其部分就地压力表、测温元件。 装置上还设置有仪表箱，装有电导率发 送器和与内外电气接口相连的端子。
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 7.0～9.0 －硬度 ＜2微克当量/L（2μ gE/L） －含氨（NH3） 微量
发电运行部培训教材 CO2置换空气流程
华润电力（常熟）有限公司
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发电运行部培训教材 干燥器流程 正常运行监测 H2置换CO2流程
华润电力（常熟）有限公司
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发电机定子水系统的保护：
定子水中断会造成严重的过热，威胁机组的安全运行。因此， 本机组综合参考定子水压力、流量、温度，设置了完善的断水 保护。 保护触发的条件及动作程序： （1）发电机负荷＞60％MCR，定子冷却水出口温度＞78℃或 定子冷却水进口压力＜0.089MPa且进口流量＜500L/min时，汽 轮机直接跳闸； （2）发电机负荷≤60％MCR，定子冷却水出口温度＞78℃或 定子冷却水进口压力＜0.089MPa且进口流量＜500L/min时，定 子冷却水中断启动层RUN BACK如下： ①如负荷在2分钟内降到26％MCR时，断水前导电度大于 0.5μs/cm，那么3分钟内发电机跳闸； ②在负荷安全减至26％MCR后，若定子冷却水导电度 小于0.5μs/cm，那么发电机可运行60分钟后停机。
发电机励磁系统
励磁系统在电能生产诸环节中的位置
Primary Energy Mechanical Energy Electrical Energy Consumer
Turbine
Generator
Field Current Generator Voltage
Excitation System
发电机的同步转矩和功角
发电运行部培训教材
华润电力（常熟）有限公司
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主要内容目录
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
发电机励磁系统
发电机氢气系统
氢气控制系统图
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
按功率引取方式分
按整流器是否旋转分
直流电机励磁系 统(直流励磁机)
整流器励磁系统 交流励磁机
自并励系 统
自复励系 统
按复合位置分
谐波励磁 系统
按整流器是否旋转分
静止整流器励磁 系统
旋转整流器励磁 系统
交流侧复合的自 复励系统
直流侧复合的自 复励系统
我厂发电机励磁系统采用的是机端自并励静止励磁系统（全套进口瑞士 ABB公司原装产品）。主要由励磁功率放大单元和励磁调节器（AVR）两 大部分组成。
发电机氢冷系统的干燥 发电机采用冷凝式氢气干燥器，设有氢气湿度在线检测仪。 干燥装置保证在额定氢压下机内氢气露点不大于-5℃同时又 不低于-25℃，发电机充、补氢气的露点≤－50℃。 干燥器氢气处理量不小于100Nm3/h，发电机设液位检测报警 装置。
发电运行部培训教材
制冷式氢气干燥装置
氢气去湿装置主要包括制 冷系统、氢气去湿系统、 电气控制系统三大部分。 制冷系统由制冷压缩机组、 热力膨胀阀、蒸发器等组 成；氢气去湿系统由回热 器、冷却器、贮水箱等组 成；电气控制系统由电气 控制箱、化霜电磁阀、温 度仪、水位控制器等组成。
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。冷却介质为开式 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 华润电力（常熟）有限公司 China Resources Power (Changshu) Co.Ltd. 40-46℃。
氢气系统干燥器
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定子冷却水控制装置
发电机静态励磁系统原理图
SUPPLY
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
定冷水系统原理简图
定冷水系统设备、仪表
•定子水系统中水泵、冷水器、滤水器各设 2 •定子水系统配有 10%容量的离子交换器及其流量计、 电导仪、压力表及温度计，以提高水质。定子水箱按 台，互为备用。冷却器为管式。 压力容器设计、制造，且采用氮气加压。水箱排空管 •发电机内冷却水进水管装有压力表、压力开 上装有气敏元件、测氢浓度报警。 关和流量表及流量测量装置，为了确保断水 •水系统设电加热装置。 保护动作信号的可靠性，设置3只水流量极低 •发电机管道设计考虑定子线圈反冲洗和排水管及阀 开关。定子线圈内冷却水允许断水时间在带 门，能方便地对定子进行反冲洗，反冲洗管道上加装 满负荷运行的情况下不少于30秒。 激光打孔过滤器。
5 6 7 3 4
5~7 5~7
报警值
用 氢 气 （ 纯 度 为 96%） 驱 除 二 氧 化 碳 发电机机壳内额定氢气纯度 气 气
发电机机壳内最小氢气纯度 氢 气 压 力 提 高 到 0.414MPa(g) 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）
V=350 V=375
98 92
V=300 V=375 V=300
% %
1.5~2 5~7
≤10
二氧化碳
用 二 氧 化 碳 （ 纯 度 为 96%） 驱 除 氢 气
东电 集装
V=350
Nm3/24h
8
1080×1050 ×480
mm
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50-60kPa的压缩空气，并投入密封油系统。然 后利用CO2罐或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80-50KPa，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85％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%，氢气含最低于 １％时，才可终止向发电机内输送压缩空气。
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。
发电机密封油系统原理简图
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 。
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℃。
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发电机励磁碳刷间 定子冷却水管路
密封油系统主要技术参数
密封瓦进油温度：25～50℃密封瓦出油温度：≤70℃
密封油压大于机内氢压：0.056±0.02MPa
密封油系统的运行方式
密封油系统具有四种运行方式，能保证各种工况下对 机内氢气的密封。 （1）正常运行时，一台主密封油泵运行，油源来 自主机润滑油。 （2）当主密封油泵均故障或交流电源失去时，运 行方式如下：油源来自主机润滑油→直流密封油泵→ 密封瓦→膨胀箱→空气析出箱→主油箱。 （3）当交直流密封油泵均故障时，应紧急停机并 排氢，降压直至主机润滑油压能够对氢气进行密封。 （4） 当主机润滑油系统停运时, 密封油系统可独 立循环运行。此时应注意保持密封油真空箱高真空， 以利于充分回油。
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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。
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=45 o
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=90 o
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发电机励磁系统基本原理框图
励磁功率 单元
电力系统
发电机 励磁调 节器 励磁系统
输入信号
励磁系统
按供电方式分
他励式励磁系统
自励式励磁系统
氢纯度分析器
供氢 供二氧化碳
氢气系统参数表
序号 名 称 型式
需要的气体
1
置
换
运
行
发电机机壳内最大氢气压力
需 要量 气体容积 数 单 位 估备 计 需注 要的时间 (小 时 ) 0.45 MPa(g) 运行状态 停止状态
MPa(g) V 0.2~0.45 =350 V= 300
用 二 氧 化 碳 （ 纯 度 为 85%） 驱 除 空 气 2 二 氧 化 氢气压力允许变化范围 碳 氢 氢
本装置包括水箱、两台水泵、两台冷却 器、气动温度、压力调节装置（包括电/ 气定位器、阀门变送器等）、主过滤器、 补水过滤器及其之间的相互连接管路、 阀门及其部分就地压力表、测温元件。 装置上还设置有仪表箱，装有电导率发 送器和与内外电气接口相连的端子。
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 7.0～9.0 －硬度 ＜2微克当量/L（2μ gE/L） －含氨（NH3） 微量
发电运行部培训教材 CO2置换空气流程
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发电运行部培训教材 干燥器流程 正常运行监测 H2置换CO2流程
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发电机定子水系统的保护：
定子水中断会造成严重的过热，威胁机组的安全运行。因此， 本机组综合参考定子水压力、流量、温度，设置了完善的断水 保护。 保护触发的条件及动作程序： （1）发电机负荷＞60％MCR，定子冷却水出口温度＞78℃或 定子冷却水进口压力＜0.089MPa且进口流量＜500L/min时，汽 轮机直接跳闸； （2）发电机负荷≤60％MCR，定子冷却水出口温度＞78℃或 定子冷却水进口压力＜0.089MPa且进口流量＜500L/min时，定 子冷却水中断启动层RUN BACK如下： ①如负荷在2分钟内降到26％MCR时，断水前导电度大于 0.5μs/cm，那么3分钟内发电机跳闸； ②在负荷安全减至26％MCR后，若定子冷却水导电度 小于0.5μs/cm，那么发电机可运行60分钟后停机。
发电机励磁系统
励磁系统在电能生产诸环节中的位置
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Turbine
Generator
Field Current Generator Voltage
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发电机的同步转矩和功角
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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
发电机励磁系统
发电机氢气系统
氢气控制系统图
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
按功率引取方式分
按整流器是否旋转分
直流电机励磁系 统(直流励磁机)
整流器励磁系统 交流励磁机
自并励系 统
自复励系 统
按复合位置分
谐波励磁 系统
按整流器是否旋转分
静止整流器励磁 系统
旋转整流器励磁 系统
交流侧复合的自 复励系统
直流侧复合的自 复励系统
我厂发电机励磁系统采用的是机端自并励静止励磁系统（全套进口瑞士 ABB公司原装产品）。主要由励磁功率放大单元和励磁调节器（AVR）两 大部分组成。
发电机氢冷系统的干燥 发电机采用冷凝式氢气干燥器，设有氢气湿度在线检测仪。 干燥装置保证在额定氢压下机内氢气露点不大于-5℃同时又 不低于-25℃，发电机充、补氢气的露点≤－50℃。 干燥器氢气处理量不小于100Nm3/h，发电机设液位检测报警 装置。
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制冷式氢气干燥装置
氢气去湿装置主要包括制 冷系统、氢气去湿系统、 电气控制系统三大部分。 制冷系统由制冷压缩机组、 热力膨胀阀、蒸发器等组 成；氢气去湿系统由回热 器、冷却器、贮水箱等组 成；电气控制系统由电气 控制箱、化霜电磁阀、温 度仪、水位控制器等组成。
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。冷却介质为开式 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 华润电力（常熟）有限公司 China Resources Power (Changshu) Co.Ltd. 40-46℃。
氢气系统干燥器