(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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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。
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
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）
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。
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 wk.baidu.com350 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。
发电机静态励磁系统原理图
SUPPLY
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。
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.
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
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
China Resources Power (Changshu) Co.Ltd.
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
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华润电力（常熟）有限公司
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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
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
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 。
•发电机内设有漏水、漏油监测装置。
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定子冷却水控制装置
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。
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。
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
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。
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。
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。
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
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）
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。
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 wk.baidu.com350 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。
发电机静态励磁系统原理图
SUPPLY
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。
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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
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气体置换装置
气体置换检测装置
氢气干燥装置 氢压 表
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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
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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
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
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 。
•发电机内设有漏水、漏油监测装置。
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定子冷却水控制装置
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。
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。
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
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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。
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。