發(fā)電機結(jié)構及參數(shù)培訓教材

1、發(fā)電機結(jié)構及參數(shù)培訓教材第一節(jié)發(fā)電機定子結(jié)構發(fā)電機定子主要由機座、定子鐵芯、定子繞組、端蓋等部分組成。一、機座與端蓋機座與端蓋既是機械上支撐，又是通風系統(tǒng)的重要組成 部分，機座的作用主要是支持和固定定子鐵芯和定子繞組。 端蓋軸承它還要承受轉(zhuǎn)子的重量和電磁力矩，同時在結(jié)構上 還要滿足發(fā)電機的通風和密封要求。端蓋是發(fā)電機密封的一 個組成部分，為了安裝、檢修、拆裝方便，一般端蓋由水平 分開的上下兩半構成，采用鋼板焊接結(jié)構或鋁合金鑄造結(jié) 構。大容量發(fā)電機常采用端蓋軸承，軸承裝在高強度的端蓋 上。端蓋分有外端蓋、內(nèi)端蓋和導風環(huán)（擋風圈）。內(nèi)端蓋和導風環(huán)與外端蓋間構成風扇前或后的風路。二、定子鐵芯定子鐵芯

2、是構成發(fā)電機磁路和固定定子繞組的重要部件。為了減少鐵芯的磁滯和渦流損耗，現(xiàn)代大容量發(fā)電機定 子鐵芯常采用導磁率高、 損耗小、優(yōu)質(zhì)冷軋硅鋼片疊裝而成。 每層硅鋼片由數(shù)張扇形片組成一個圓形，每張扇形片都涂有 耐高溫的無機絕緣漆。一般鐵芯許可溫度為105120 C。汽輪發(fā)電機的鐵芯端部的發(fā)熱問題比較突出。由于定子 繞組端部伸出鐵芯較長，出槽口后傾斜角大，形成喇叭形，同時其線負荷大、磁通密度高、端部漏磁大，形成一個較強 的旋轉(zhuǎn)漏磁場。另一方面隱極式轉(zhuǎn)子繞組，其端部必須一排 一排地沿軸向排在轉(zhuǎn)子本體兩側(cè)的大護環(huán)內(nèi)，雖然護環(huán)采用 非磁性鋼，但在轉(zhuǎn)子端部仍有一個隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的漏磁場。兩 個旋轉(zhuǎn)磁場在鐵芯端部形

3、成一個合成的旋轉(zhuǎn)磁場，其中以定 子端部漏磁場為主要成分。合成漏磁分布復雜，在定子鐵芯 端部漏磁既有徑向分量，又有軸向分量。漏磁主要集中在定 子的壓圈內(nèi)圓、壓指和端部最邊段鐵芯齒處，導致這些部位 附加損耗增大，溫度升高。下圖3-1為定子鐵芯模型圖片:三、定子繞組定子繞組結(jié)構：大容量發(fā)電機定子繞組和一般交流發(fā)電 機定子繞組的共同點，都采用三相雙層短距分布，目的是為 了改善電流波形，即消除繞組的高次諧波電動勢，以獲得近 似的正弦波電動勢。定子繞組采用疊式繞組，每個線圈都是由兩根條形線棒各自做成半匝后，構成所謂單回式結(jié)構，即 在端部線鼻處用對接或并頭套焊接成一個整單匝式線圈，線 圈按雙層單疊的方式構成

4、繞組的一個帶。600MW發(fā)電機的定子繞組都采用單匝短距雙層疊繞，相間接成雙星形（YY）O繞組每匝線圈的端部（伸出鐵芯槽外部分）都向鐵芯的外圍 側(cè)傾斜，按漸開式展開，端部繞組向外的傾斜角為 15-30度 左右，形似花籃，故稱籃型繞組。水內(nèi)冷定子繞組線棒采用 聚脂玻璃絲包絕緣實心扁銅線和空心裸銅線組合而成。一般 由一根空心導線和 2 4根實心絕緣扁線為一組，一根線棒 由許多組分成2 4排。四、總進出水管與水電接頭總進出水管，發(fā)電機內(nèi)設有進水母管和出水母管。600MW汽輪發(fā)電機進出水管布置都采用并聯(lián)單流水路，即一個線圈 二條水路，每半匝線棒為一條水路?？傔M出水管（匯流管）分別裝在勵端和汽端的機座內(nèi)，

5、這種水路短，壓降小，進水壓 力低，上層和下層線棒的水流方向相同，進水側(cè)線棒溫升較 出水側(cè)低，這種方案適用于容量大和鐵芯長的發(fā)電機。總進出水管（匯流管）對地設有絕緣，運行時則接地。它們的進出水口及排氣管分別放在匯流管上方，但它們的法蘭設 在機座的上側(cè)面；排放水管口分別放在機座兩端的下方，以 供與水系統(tǒng)外部管道連接之用。外部總進出水管上裝有測溫 及報警元件。在用水冷專用搖表測量定子繞組絕緣電阻時，要求總進出水管對地有一定的絕緣電阻，而在做繞組耐電壓 試驗時又要求把它們接地；為了試驗時方便，在機座底部表 面排水法蘭口及機座勵端出線盒上近出水法蘭處（總共為三處），或在接線端子板上各設有接地接線柱，專為

6、變更總進 出水管及出線盒內(nèi)出水管為絕緣或接地之用。水電接頭：在水內(nèi)冷的定子繞組中既通電又通水，它必須有一個可靠的水電接頭，使定子繞組按電路接通，又讓水方 便地引入和排出。因此水電接頭是水冷發(fā)電機中關鍵的部 件。繞組鼻端上下層兩線棒間的水電聯(lián)結(jié)必須十分可靠，若 發(fā)生滲水或漏水，則會嚴重影響電機安全可靠運行，甚至造 成重大事故。第二節(jié)發(fā)電機轉(zhuǎn)子結(jié)構一、轉(zhuǎn)軸發(fā)電機轉(zhuǎn)軸由高機械性能和導磁性能良好的合金鋼鍛造 而成，轉(zhuǎn)軸有中心孔，供檢查鍛件質(zhì)量及裝勵磁引線的軸向 導電桿用，在轉(zhuǎn)軸本體大齒中心沿軸向均布地開了很多橫向 槽，以均勻轉(zhuǎn)軸上正交兩軸線的剛度、從而降低倍頻振動。二、轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組槽為開口平行槽、

7、在槽底下開有軸向并向兩端 傾斜的通風槽，以便將冷氫從轉(zhuǎn)子本體兩端通風槽口引入繞 組的直線段并使段內(nèi)沿軸向的各個徑向通風支路內(nèi)的風量 分配均勻。轉(zhuǎn)子線圈每匝由上下兩根含銀銅線組成，全長為 加工成矩形槽的銅排，當兩根相對地拼在一起時，就在中間 形成一個矩形通風風道；在線圈直線與端部轉(zhuǎn)角相互連接處 附近側(cè)面開有進風孔，在近磁極中心處的銅排側(cè)面開有出風 孔。轉(zhuǎn)子線圈的絕緣為 F級。轉(zhuǎn)子線圈槽內(nèi)楔下墊條底面及 線圈端部的護環(huán)絕緣內(nèi)表面均有聚四氟乙稀滑動層，以便于 銅線自由脹縮。在鋁槽楔下面，埋置有鍍銀的阻尼銅排，使 電機具有良好的承受負序電流的能力。三、護環(huán)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)式，轉(zhuǎn)子端部受到強大的離心力，為防止對

8、轉(zhuǎn)子 線圈的破壞，轉(zhuǎn)子采用了線圈端部由對應力腐蝕不敏感的 18Mnl8Cr高強度反磁鋼護環(huán)來支撐，600MW汽輪發(fā)電機的轉(zhuǎn) 子護環(huán)都是采用懸掛式嵌裝結(jié)構，即護環(huán)只嵌裝在轉(zhuǎn)子本體 上。四、通風冷卻發(fā)電機采用定子線圈水內(nèi)冷，轉(zhuǎn)子線圈氫氣內(nèi)冷，定子 鐵芯及結(jié)構件氫氣冷卻的水氫氫冷卻方式。轉(zhuǎn)子線圈系采用 分段氣隙取氣斜流通風式冷卻 ，槽內(nèi)導體用扁銅線，銅線直 線段有兩排互相錯開傾斜方向相反的通風孔。定子鐵芯徑向 通風。氫氣依靠裝在轉(zhuǎn)軸兩端的單級螺槳式風扇在發(fā)電機 內(nèi)進行密封循環(huán)，在帶走發(fā)電機損耗后，由裝在發(fā)電機兩端 的氫冷卻器將熱氫氣冷卻，然后重復進入發(fā)電機內(nèi)進行密封 循環(huán)。風扇為送風式，將冷卻器冷卻

9、后的冷氫送到各個進風 區(qū)。定子鐵芯和轉(zhuǎn)子繞組采用“五進六出”相對應的通風結(jié) 構，即沿發(fā)電機軸向長度分為五個進風區(qū)和六個出風區(qū)，進 出風區(qū)交替布置。機座內(nèi)設有四個冷卻器，分別布置在勵端 和汽端兩側(cè)。采用這種通風冷卻的發(fā)電機，為了防止風路的 短路，在定轉(zhuǎn)子之間氣隙中冷熱風區(qū)間的定子鐵芯上（或定 轉(zhuǎn)子上）加裝氣隙隔環(huán)，已避免由轉(zhuǎn)子拋出的熱風吸入轉(zhuǎn)子 再循環(huán)。五、風扇和風扇導向葉片座由于定子繞組損耗為冷卻水帶走，風壓和風量可以明顯 地比全氫冷要小.故轉(zhuǎn)子風扇可設計成單級軸流式風扇，安 裝在轉(zhuǎn)子護環(huán)之外的汽、勵兩端柄上。每只風扇由47片鍛鋁動葉片組成，動葉片由風扇座環(huán)、壓環(huán)及葉片下的彈性圈 定位緊固。在

10、出廠之前所有動葉片都經(jīng)受1. 2倍額定轉(zhuǎn)速的考驗確保安全。由于動葉片在風扇座環(huán)上的外徑小于定子 鐵芯內(nèi)徑，故動葉片在制造廠內(nèi)經(jīng)過修磨、預裝配和編號后 就裝配在轉(zhuǎn)子上一起做超速試驗、隨轉(zhuǎn)子一起出廠。在發(fā)電 機安裝過程中不再拆卸。為提高風扇效率及形成設計的風路，在動葉片外側(cè)的汽、 勵兩端裝設一級導向靜葉片座。此導向靜葉片座為鑄鋁件， 沿圓周等分為四個弧段，便于在轉(zhuǎn)子穿入定子內(nèi)膛就位后、 并在裝好密圭寸支座和密圭寸瓦后，安裝在兩端端蓋上的調(diào)整墊塊上面。冷卻器擋風板把風扇前后分成低壓和高壓風區(qū)，后者形成氫冷卻器的進風區(qū)。從附圖 1可見此風區(qū)正處于以氫氣冷卻 器中心線為中心的前后擋風板之間的空間部位。熱

11、氫由此被 風扇壓入左右兩側(cè)的氫冷卻器，經(jīng)冷卻后再次進入機座內(nèi)定 子鐵芯的外圓和轉(zhuǎn)子護環(huán)下繞組與轉(zhuǎn)軸的空間，進行新的通 風循環(huán)。下圖3-2為轉(zhuǎn)子模型圖:下圖3-3為定轉(zhuǎn)子組合模型圖:第三節(jié)二期發(fā)電機技術數(shù)據(jù)二期工程汽輪發(fā)電機設備為東方電機股份有限公司QFSN-660-2-22型，共計兩臺，總?cè)萘?1200MW/發(fā)電機在額 定頻率、額定電壓、額定功率因數(shù)、額定氫壓和額定冷卻介 質(zhì)條件下，機端連續(xù)輸出額定功率為660MW （應扣除靜態(tài)勵磁所消耗的功率）；發(fā)電機的最大連續(xù)輸出功率為702.2MW,與汽輪機最大連續(xù)出力工況（T-MCR的輸出功率相匹配，且其功率因數(shù)和氫壓等均應與額定值相同；發(fā)電機定子額定

12、 電壓為22千伏，額定功率因數(shù)為 0.9 （滯后），額定轉(zhuǎn)速為 3000r/min，頻率為50Hz;發(fā)電機應具有一定的失磁異步運 行、進相運行、調(diào)峰運行和不對稱運行的能力；水內(nèi)冷線圈 不允許有漏水或滲水，氫冷發(fā)電機漏氫量在額定氫壓下24小時內(nèi)應小于lONm3；發(fā)電機的年運行小時數(shù)不小于7500小時，年利用小時數(shù)為6500小時，發(fā)電機的可用率不應低于99%強迫停用率小于 0.5%。發(fā)電機主要參數(shù):名稱單位數(shù)值試驗保證值發(fā)電機型號QFSN-660-2-22額定容量SnMVA733.33MVA733MVA額定功率PnMW660 MW660MW最大連續(xù)輸出功率PmaxMW702.2 MW最大連續(xù)輸出容

13、量 SmaxMVA780.3 MVA對應汽機VWOC況下功率因數(shù)0.9對應汽機VWC工況下氫壓MPa0.45MPa對應汽機VWOC況下發(fā)電機氫冷器進水溫度C2038C對應汽機VWOC況下發(fā)電機C< 48 C名稱單位數(shù)值試驗保證值氫冷器出水溫度額定功率因數(shù)cos0.9定子額定電壓UNkV22 kV定子額定電流1 NA19245 A額定頻率fNHz50 Hz額定轉(zhuǎn)速nNr/min3000 r/min額定勵磁電壓UnV426 V額定勵磁電流1 fN/空載勵磁電流IfoA4673/1793 A定子繞組接線方式Y(jié)Y冷卻方式水氫氫勵磁方式自并勵靜止可控硅勵磁通風方式徑向多流通風定子每相直流電阻（15

14、C）0.001456名稱單位數(shù)值試驗保證值轉(zhuǎn)子繞組直流電阻（15C）0.067715定子每相對地電容 A /B/CPF243000PF轉(zhuǎn)子繞組自感H0.521 H直軸同步電抗Xd%207.9%橫軸同步電抗Xq%207.9%直軸瞬變電抗（不飽和值）X'du%29.89%直軸瞬變電抗（飽和值）X'd%26.3%< 30%橫軸瞬變電抗（不飽和值）X'qu%29.89%橫軸瞬變電抗（飽和值）X'q%26.3%直軸超瞬變電抗（不飽和值）X"du%21.03%直軸超瞬變電抗（飽和值）X"d%19.35%>18%名稱單位數(shù)值試驗保證值橫軸超瞬變電抗（不飽和值）X"qu%21.03%橫軸超瞬變電抗（飽和值）X"q%19.35%負序電抗（不飽和值）X2u%23.67%負序電抗（飽和值）X2%21.78%零序電抗（不飽和值）Xou%9.98%零序電抗（飽和值）Xo%9.48%直軸開路瞬變時間常數(shù)T'dos8.446s橫軸開路瞬變時間常數(shù)T'qos0.938s直軸短路瞬變時間常數(shù)T'ds1.068s橫軸短路瞬變時間常數(shù)T'qs0.1187s直軸開路瞬變時間常數(shù)T"dos0.0476s橫軸開路瞬變時間常數(shù)s0.0476s名稱單位數(shù)值試驗保證值T"qo直軸短