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1、同步发电机及其运行 2006.4.15同步发电机及其运行目录第一节 概述1.1.电机的能量转换过程电机的能量转换过程电机的能量转换过程电机的能量转换过程 以磁场为媒介，实现机电能量相互转换以磁场为媒介，实现机电能量相互转换或传递电能的装置。或传递电能的装置。功率流程功率流程2.2.电机的发热电机的发热电机的发热电机的发热 功率损耗功率损耗 发热的危害发热的危害:绝缘热老化绝缘热老化 机械强度降低机械强度降低3.3.电机的冷却电机的冷却电机的冷却电机的冷却 影响单机容量的主要因素影响单机容量的主要因素 冷却介质冷却介质:空气空气 氢气氢气 油油 水水 冷却方式冷却方式:全空冷全空冷 全氢冷全氢冷
2、(氢内冷氢内冷)水氢氢冷水氢氢冷 水水氢冷水水氢冷第二节 QFSN3002型 同步发电机结构特点定子铁芯定子铁芯机座机座端盖端盖定子线圈定子线圈护环护环转子转子氢冷器氢冷器碳刷架碳刷架轴承轴承出线端子出线端子发电机剖视图1。机座机座机座机座:防护防护防护防护 支承支承支承支承 密封密封密封密封 耐压耐压耐压耐压 防爆防爆防爆防爆 防振防振防振防振2 2 2 2。定子铁心。定子铁心。定子铁心。定子铁心:轴向分段轴向分段轴向分段轴向分段 径向通风径向通风径向通风径向通风 端部呈阶梯型端部呈阶梯型端部呈阶梯型端部呈阶梯型3 3 3 3。定子线圈水内冷。定子线圈水内冷。定子线圈水内冷。定子线圈水内冷:
3、空心导体与实心导体组合而成空心导体与实心导体组合而成空心导体与实心导体组合而成空心导体与实心导体组合而成 定子线圈水内冷定子线圈水内冷定子线圈水内冷定子线圈水内冷 水路连接为并联单流水路水路连接为并联单流水路水路连接为并联单流水路水路连接为并联单流水路 水电接头水电接头水电接头水电接头u定子结构特点卧式弹簧板隔振结构有效隔离定子铁芯振动传到定子机座和基础上，避免产生共振1。定子冲片涂带无机填料的绝缘漆。定子冲片涂带无机填料的绝缘漆铁心绝缘可靠（铁心绝缘可靠（F级绝缘）级绝缘）2。铁芯端部采用整体压圈和全铜屏蔽。铁芯端部采用整体压圈和全铜屏蔽端部温度降低（梯形）端部温度降低（梯形）3。定子铁芯与
4、机座间弹性支承。定子铁芯与机座间弹性支承良好的隔振动效果良好的隔振动效果铁芯特点:轴向分段,径向通风槽铁芯叠片铁芯叠片 铁芯叠片时铁芯叠片时采用了分段多采用了分段多次加压，最后次加压，最后一次热压后用一次热压后用整体压圈夹紧，整体压圈夹紧，形成一个刚性形成一个刚性圆柱形铁芯，圆柱形铁芯，两边端采用粘两边端采用粘接结构，在铁接结构，在铁芯装压后加热芯装压后加热使其粘接成一使其粘接成一个牢固的整体个牢固的整体。已经完工的定子铁芯定子线圈定子线圈的槽内固定定子线圈水电接头定子线圈端部结构定子线圈出线氢冷风路1。转子槽内斜流通风，端部两路半通风。转子槽内斜流通风，端部两路半通风冷却均匀冷却均匀2。转子
5、设有滑移层，铜线防磨损垫条。转子设有滑移层，铜线防磨损垫条适应调峰运行要求适应调峰运行要求3。转子端部设半阻尼绕组。转子端部设半阻尼绕组提高负序能力提高负序能力u转子结构特点正在加工的转子转子下线转子阻尼绕组转子设有阻尼绕组转子设有阻尼绕组转子设有阻尼绕组转子设有阻尼绕组提高承担不平衡负荷能力提高承担不平衡负荷能力提高承担不平衡负荷能力提高承担不平衡负荷能力阻尼绕组阻尼绕组阻尼绕组阻尼绕组发电机通风系统 采用径向多流式密闭循环通风，定子铁芯沿轴向分为采用径向多流式密闭循环通风，定子铁芯沿轴向分为13个风区，个风区，6个进风区和个进风区和7个出风区相间布置。转子采用气隙个出风区相间布置。转子采用
6、气隙取气斜流式。采用该通风系统的优点：温度均匀，不需高取气斜流式。采用该通风系统的优点：温度均匀，不需高压风扇，通风损耗小。压风扇，通风损耗小。第三节 Q-型同步发电机技术参数额定容量额定容量 353MVA353MVA额定功率额定功率 300MW300MW额定功率因数额定功率因数 0.850.85（滞后）（滞后）额定电压额定电压 22kV22kV额定转速额定转速 3000r/min3000r/min其他技术参数周波周波 50Hz50Hz相数相数 3 3极数极数 2 2定子线圈接法定子线圈接法 YYYY冷却型式：冷却型式：水氢氢水氢氢励磁方式：励磁方式：静态励磁系统静态励磁系统 顶值电压顶值电压
7、 2 2倍额定励磁电压倍额定励磁电压电压响应比电压响应比 /s/s允许强励持续时间允许强励持续时间 10s10s额定氢压 0.3MPa漏氢（保证值）10Nm3/24h （在额定氢压下，折算为标准气压下）效率（保证值）98.83%短路比（保证值）0.552瞬变电抗Xd 0.2957超瞬变电抗Xd 0.1618承担负序能力稳态I2（标么值）10%暂态I22t 10s其他技术参数 1.空载运行 2.负载运行:电磁状态 电枢反应 电磁关系 3.运行特性 4.与大电网并列运行:条件与方法 功角特性：功率角 同步转矩 功角特性 功率调节：有功功率调节与静态稳定 无功功率调节与V形曲线 第四节 同步发电机运
8、行原理发电机的准同期并列 条件:电压差10%频率差相等 相位差不超过1020 首次并列相序一致发电机并网操作1.确认发电机已恢复至热备用,发电机满足并网条件。2.合上发电机出口闸刀。3.确认发电机励磁调节器控制方式为“远方/自动控制”。4.在发电机并网操作画面点击“励磁投退”,在操作端中选择“投入”按“执行”。5.确认发电机灭磁开关Q02合上。6.检查发电机出口电压升至20KV。7.检查发电机同期允许所有条件满足选择“同期投入”。8.检查发电机出口开关同期并列成功带初始负荷正常。发电机并网操作注意事项1.并网前确认发电机中性点闸刀在合位。2.励磁系统投入前先复归RS触发器,具体做法在励磁系统画
9、面上按“投/退”按钮点击“切除”复位信号,然后再进行励磁投入操作。3.空载励磁电压153V,电流1798A左右,如偏差较大,应立即灭磁。4.升压过程中注意监视发电机定子三相电压平衡,三相电流为0A。5.升压过程中注意监视发电机绝缘检测电压小于5V,异常升高应立即打闸。6.升压过程中注意监视发电机转子电流,防止PT断线误增励磁造成发电机过激磁。7.出现发电机PT断线,同期装置异常,DEH转速不稳时禁止并列。8.并网后注意调整厂高变分接头,保持6KV厂用电电压6.3KV。第五节 发电机正常运行 1.发电机在额定功率因数下，电压变化范围为发电机在额定功率因数下，电压变化范围为5%,频率变频率变化范围
10、为化范围为2%时，能连续输出额定功率。发电机的最低运行时，能连续输出额定功率。发电机的最低运行电压一般不应低于额定值的电压一般不应低于额定值的90%（19.8KV）。发电机定子）。发电机定子电压低于额定值的电压低于额定值的95%时（时（20.9KV)，定子电流不得超过额，定子电流不得超过额定值的定值的105%。2.当氢气冷却器组中有当氢气冷却器组中有1个冷却器因故停用时，发电机能承个冷却器因故停用时，发电机能承担担80%额定功率连续运行，而不超过允许温升。额定功率连续运行，而不超过允许温升。3.发电机氢气压力降低时，出力必须按发电机氢气压力降低时，出力必须按P-Q 曲线降低至对应曲线降低至对应
11、氢压下所允许的范围内。氢压下所允许的范围内。4.在线监测轴和轴承座的振动情况，振动值不应超过其规定在线监测轴和轴承座的振动情况，振动值不应超过其规定值。值。5.监视各轴承回油及金属温度变化监视各轴承回油及金属温度变化发电机的温度监视发电机的温度监视定子绕组进水温度：45定子绕组出水温度：65定子水量：45t/h导电率：0.51.5us/cm进氢温度：（3546）氢气冷却器进水温度：（2038）氢气冷却器出水温度 45）定子绕组：80定子铁芯允许最高温度:120转子绕组温度：1106.发电机的安全运行发电机的安全运行极限 发电机的P-Q曲线发电机P-Q曲线7.同步发电机进相运行发电机具有进相运行
12、能力，当系统要求进相运行时，发电机能在进相功率因数（超前）为0.95时长期带额定有功连续运行（最终数据要经过进相运行试验确定）。此时，应加强对发电机的各部分温度的监视。限制同步发电机进相运行的因素:静稳定极限同步发电机进相运行的概念定子端部发热第六节 发电机非正常运行短时过负荷运行短时过负荷运行不对称运行不对称运行失磁运行失磁运行不对称运行当发电机的三相电流出现不平衡时，发电机将承受负序电流，发电机能承受的负序电流能力如下：稳态负序能力I2（标么值）10%暂态负序能力 I22t10 s 限制发电机不对称运行的条件:负荷最大一相电流不超过额定值 转子最热点温度不超过允许温度 机械振动不超过允许范
13、围特殊运行 只有在安装、调整及试运行期间，发电机才允许短时在空气中运转，以便进行动态机械检查。空气中运转的前提条件如下：1）无励磁电流存在。2）机内空气必须干燥，相对湿度50，压力在30006000Pa（表压）之间，冷风温度2038。3）氢气冷却器通冷却水。4）定子绕组通冷却水。5）保证密封油的供油。6）切断氢气分析器、差压表、拆开供氢管道。第七节 同步发电机励磁系统概述 组成 作用 性能指标:强励倍数 响应比 响应时间 调节特性与无功功率分配同步发电机励磁方式:他励励磁方式 自励励磁方式 自并励励磁系统简介附一：发电机配置的保护发电机差动发电机差动发电机差动发电机差动对称过负荷定时限对称过负
14、荷定时限对称过负荷定时限对称过负荷定时限对称过负荷反时限对称过负荷反时限对称过负荷反时限对称过负荷反时限不对称过负荷定时限不对称过负荷定时限不对称过负荷定时限不对称过负荷定时限不对称过负荷反时限不对称过负荷反时限不对称过负荷反时限不对称过负荷反时限95%95%定子接地定子接地定子接地定子接地三次谐波定子接地保三次谐波定子接地保三次谐波定子接地保三次谐波定子接地保护护护护发电机失磁保护发电机失磁保护发电机失磁保护发电机失磁保护突加电压突加电压突加电压突加电压发电机复合电压过发电机复合电压过发电机复合电压过发电机复合电压过流流发电机发电机PT断线断线发电机断路器失灵发电机断路器失灵逆功率逆功率发电
15、机过电压发电机过电压发电机过激磁发电机过激磁失步失步低频低频断水断水转子一点接地转子一点接地(励磁系统带励磁系统带)匝间保护（东方厂建议可不匝间保护（东方厂建议可不设设)附二：附二：定子绝缘电阻测量定子绝缘电阻测量1.确认发电机已停运,出口闸刀已断开。2.确认发电机出口接地闸刀已断开。3.确认发电机出口PT已拉至隔离位,二次小开关已断开。4.确认发电机出口避雷器已拉至隔离位。5.确认发电机中性点接地闸刀已拉开。6.确认发电机已充氢。7.确认发电机定子冷却水水质合格。8.用2500V摇表测量定子绝缘不小于3兆欧。附三：转子绝缘电阻的测量1.1.确认发电机已停运出口闸刀已断开。2.2.确认发电机励磁系统冷备用状态。3.3.确认发电机已充氢。4.4.取下发电机碳刷。5.5.取下转子接地保护保险。6.6.用500V摇表在碳刷处测绝缘。结束谢谢大家