发电机产品说明书解读.docx

1、发电机产品说明书解读0EA.460.310 QF-150-2型汽轮发电机 产品说明书1. 概述QF-150-2型空冷汽轮发电机是由蒸汽轮机直接驱动，采用密闭空气自通风循环冷却方式的新型产品。其定子铁心和绕组采用表面空气冷却，转子绕组由空气直接冷却。不仅性能良好，而且发电机起停简便、快捷；较常规氢冷电机具有更低的运行和维护支出。体现了电机在新技术、新材料等方面的重要发展成果。本产品说明书包括汽轮发电机的主要技术数据、结构介绍及运行、维护的指导等内容。在使用本型产品的过程中应遵守本产品说明书的各项有关规定及要求。并制定更为具体的操作程序及相应的安全措施。同时应有详细的记录存档，作为机组整套技术资料

2、的一部分。 在本产品说明书中未涉及和规定的部分参照以下的国家标准: 1 GB755-87 旋转电机基本技术要求 2 GB/T7064-2002 汽轮发电机基本技术条件 本型汽轮发电机装于室内，其工作环境要求： 环境温度为540。 周围环境不含导电灰尘，腐蚀性气体并具备一般的防爆、防震动及冲击，防机械损伤等条件。2 发电机技术数据2.1 额定值：发电机在其冷却介质处于额定温度及流量下的额定技术数据 型 号 QF-150-2 视在功率 176471 KVA 有功功率 150000 KW 最大连续出力 165000 KW 定子绕组连接方式 YY 发电机主引线端子数 6 额定电压 15750 V 额定

3、电流 6469 A 额定转速 3000 r/min 功率因数（滞后） 0.85 额定频率 50 Hz 相数 3励磁方式 由机端变压器经静止可控硅整流励磁励磁电压 276 V 励磁电流 1605 A2.2 冷却介质及润滑油的主要数据 冷却方式 空冷 总风量 47 M3 /s 冷风温度 2040 空气冷却器进水温度 33 空气冷却器组数 4(每组包括串联的2个冷却器) 每个冷却器水流量 72.5 m3 /h 空气冷却器总水量 580 m3 /h 一个轴承润滑油流量 208 L/min 轴承进油压力 0.050.08 MPa 轴承进油温度 4045 轴承回油温度 70 2.3 发电机绝缘等级及正常运

4、行的允许温度 发电机采用F级绝缘系统,实际使用的温度限值按照B级 定子绕组 120(按RTD) 转子绕组 110（按电阻法） 定子铁心 120(按RTD) 集电环 120 轴瓦 90(按RTD)2.4 温度监测器的位置及数量 定子铁心齿部和轭部 12 RTD 定子绕组层间 12 RTD 汽、励端入风口冷风 4 RTD 机座底部和中央热风 5 RTD 轴瓦 2 RTD 轴承回油 4 RTD2.5 发电机的特性参数(设计值) 定子绕组每相电阻(75) 0.00131 转子绕组的电阻(75) 0.145 直轴同步电抗 Xd 198 % 直轴瞬变电抗不饱和值 Xd 29.4 % 直轴超瞬变电抗饱和值X

5、d 21.9 % 交轴同步电抗 X q 196 % 交轴瞬变电抗不饱和值 Xq 46 % 交轴超瞬变电抗饱和值Xq 18.2 % 负序电抗 X2 20.1 % 零序电抗 X0 9.5 %正序电阻 R1 0.09 % 负序电阻 R2 1.56 % 零序电阻 R0 0.1 % 直轴开路瞬变时间常数 12.7 s 直轴短路瞬变时间常数 1.9 s 直轴短路超瞬变时间常数 0.035 s 交轴短路超瞬变时间常数 0.035 s 定子绕组短路直流时间常数 0.68 s 发电机转子临界转速 一阶: (hor. /ver.): 1086/1364 r/min 二阶: (hor. /ver.): 2408/3

6、495 r/min 发电机转子飞轮转矩 24.6 t.m2 发电机的惯性常数 1.72 kw.sec/kva2.6 发电机在额定工况下的主要性能参数 效 率 98.64 % 短路比 0.58负序承载能力I2 /IN 8 % (I2)2t 10 s 定子电压波形畸变率 1% 电话谐波系数 0.2 %2.7 发电机主要部件的重量 定子 148000 kg 转子 40000 kg 总重 217000 kg3 发电机的结构 本型汽轮发电机结构上可分为静止和旋转部件两大部分；其中静止部分包括定子；端盖；轴承；隔音刷架；冷却器；座板及测温系统等。3.1 定子 发电机定子由机座；铁芯及绕组等组成。3.1.1

7、 机座 定子机座是采用优质钢板焊接而成的构件，其良好的刚性使之可以避免在100Hz附近产生共振。尽管如此，机座仍经隔振的弹簧板承载定子铁心和绕组以减低振动和噪音，机座下部开有出风口与冷却器小间联通，与基础把合的底脚位于机座两侧，此处开有操作孔,以便底脚螺栓在机座内与基础把合3.1.2 铁芯 定子铁芯由低损耗的冷轧无取向硅钢扇形片经绝缘后叠压而成，铁心沿轴向每隔约2540mm设有径向通风沟。为减少端部附加损耗防止局部过热，端部最外端的几段铁芯齿部布置成锥形阶梯状并设有磁屏蔽，铁芯两端用非磁性钢压指和压板并通过贯穿整个铁心的绝缘螺杆轴向夹紧，此外,铁心在外圆上由专门的夹紧环机构和定位螺栓形成内定子

8、框架承载和定位,内框架通过弹簧板悬挂在外机座内。这种柔性支撑具有足够的切向刚度以抵制运行和短路时的转矩。在铁芯出风段适当位置的齿部和轭部埋设Pt100型电阻测温元件用于监测铁芯温度。Pt100型电阻测温元件的电阻与温度的关系为： Rt-100 t = 0.3853.1.3 绕组 定子绕组为三相、短距、迭绕组，由上、下层线棒和端部平行布置的引线环组成，线棒股线是聚酯玻璃纤维包扁铜线，上层线棒股线采用了不完全罗贝尔换位、下层线棒线棒股线采用了完全罗贝尔换位加空换位，以降低由端部和槽部漏磁通产生的循环电流损耗。定子绕组采用性能优良的“F”级薄绝缘系统,每个线棒在槽部和端部出槽口分别进行防晕处理。定子

9、绕组装配后采用VPI真空压力浸渍技术，以增强整体绝缘性能及改善定子的散热条件。 定子绕组的固定结构适用于调峰工作方式，端部绕组的支撑主体是把合到端部压板上的高强度的径向绝缘支架和周向玻璃钢环，上、下层线棒采用环氧树脂浸渍的涤玻绳绑扎到支撑结构上。在槽内的上、下层线棒之间也装有 Pt100型电阻测温元件用于监测绕组的温度。3.2 转子 发电机转子为两极、隐极式结构，由转轴、绕组、护环、集电环、风扇和导电杆等部件组成。3.2.1 转轴 转轴为高导磁率合金钢整体锻件。经过严格的超声波探伤和机械性能检验以杜绝任何可能的缺陷。 中部的本体部分加工出沿径向分布的阶梯形槽，较宽的部分用于嵌放励磁绕组，底部窄

10、槽是通风道(副槽)。槽的形状和位置经过细致的调整以便改善电压波形降低谐波损耗。为了均衡绕组槽产生的刚度不均衡，磁极上加工出一些横向的挠性槽。 本体之外的部分在转子嵌线并加工之后要热套上护环、风扇环、集电环和与汽轮机连接的联轴器。 转轴设计成能承受在满负荷、1.05倍额定电压下在机端发生的相间短路事故，并能耐受120异相并网时的冲击力。 3.2.2 转子绕组 嵌放于转子槽内的线圈由冷拉含银铜排制成，其槽内部分冲有沿轴向均匀分布的两排径向椭圆孔构成内冷风道，每一匝铜排包括两股，每股端部铣出凹形槽，开槽面对合而成空芯导体,其出口与槽内径向风孔联通，冷空气的一部分通过端部进风孔进入空心端匝流向本体，然

11、后从槽部的径向风孔排入气隙。另一部分气流进入转子副槽，然后从槽部的径向风孔排入气隙。 转子绕组采用F级绝缘系统，绕组和轴之间的绝缘由高强度的复合材料模压而成，条状匝间绝缘垫条粘接固定到铜排上。顶部铜排与槽楔间用较厚的绝缘垫条隔开，保证绕组与地金属间足够的爬电距离。 转子线圈的槽部由铝合金槽楔固定，槽端使用高强度、高导电率的铜合金槽楔以减小由负序电流引起的局部过热的可能性。3.2.3 护环 转子绕组端部由高强度非磁性锻钢护环包住以承受离心力作用，护环一端热套在转子本体端部且用环键固定、防止轴向位移。护环的另一端与悬挂式中心环热套配合，以控制转子绕组轴向位移。中心环上装有弹簧允许绕组适度伸缩。3.

12、2.4 风扇 转子每端设有轴流式风扇。以对机内空气进行强制循环，其风扇叶片由高强度铝合金模锻而成，风叶把合固定到热套在转轴上的风扇座环上。3.2.5 转子引线和集电环 转子绕组引线布置在本体励端轴柄的引线槽内，引线槽径向对称。在风扇环的内侧，引线与径向铜质双头导电螺栓相接，螺栓再与轴中心孔内的两个彼此绝缘的半圆形铜排既导电杆相连。 静止励磁系统经由集电环向发电机转子绕组提供励磁电流。集电环使用高硬度，低磨损率的锰钢锻件，通过绝缘套筒热套于轴上。外表面开有螺旋形沟以改善与电刷的接触和冷却效果，集电环外侧的轴伸处热套一只小型桨式风扇以强制通风散热。3.3 端盖和防护罩 把合在机座两端位于基础面以上

13、是玻璃钢端盖，分大、小两件，有阻燃和抗电腐蚀特性，为端部绕组提供了良好防护，端盖左右分瓣，保证良好的强度和刚度。铸铝导风环安装在大端盖内侧，在端盖内部还装设了灭火水管。基础面以下端部防护罩也是玻璃钢件，防护罩有进人孔作为机内安装和检修用通道。3.4 定子引出线 发电机三相和中性点引出线共六根、位于定子励端下部，采用矩形铜排外包绝缘热压成型，上端与引线铜排把合联接、并使用绝缘夹板和出线板固定在励端防护罩上。3.5 轴承 发电机轴承单独安装在基础上，轴承座由钢板焊成，椭圆轴瓦具有球面座自动调心，下半轴瓦上装有高压顶轴装置和测温装置。轴承的高压油和润滑油均由汽轮机强制循环油系统供给。为了防止轴电流灼

14、伤具有巴氏合金内衬的轴承瓦面，轴承结构上对地是绝缘的。3.6 隔音罩和电刷架系统 集电环-电刷装置单独配有强制通风系统和隔音罩，以降低高速旋转摩擦产生的高温和噪音，隔音罩由玻璃钢材料压制，为封闭箱式结构，内壁喷涂吸音和阻燃材料，罩两侧装两扇密封门、门上有观察窗，罩顶设有四个透光的有机玻璃窗。刷架由底架和导电板组成,工作状态下,组合式电刷插入导电板机构中并锁定，每个刷盒并排四只电刷，由恒压弹簧保持适当的压力。更换电刷时，将刷握直接从导电板机构中拔出、便于配装,安全可靠，维护操作方便。 强制通风系统由热套在轴端上的小型桨式风扇为动力源，取净化空气做冷却介质，将带有碳粉的空气排到室外。3.7 冷却器

15、 空气冷却器通过水和空气的热交换带走发电机内的损耗，本型发电机有四组冷却器，每组包括两个冷却器，横放于发电机底部的封闭小间内。每组冷却器具有各自独立的水路,便于维护。3.8 座板 座板用来将发电机底脚与基础联接、保持发电机对准中心的重要部件，二次灌浆时，调整好位置与基础浇灌在一起。3.9 励磁装置采用电压源晶闸管静止励磁。4 发电机验收、吊运和存放4.1 概述 本型发电机运输方法由部件重量及运输条件决定，采用解体运输方式、并对各运输部件加以必要的防护，以保证运输的安全。 定子装配、转子装配、出线装配、冷却器装配、端盖、轴承装配、隔音罩刷架装配和座板等部件分别发运。 本型发电机各部件以一种运输方

16、式运输的持续时间应不超过一个月，当采用海运，部件包装时应进行严格的防潮防腐蚀处理。4.2 验收本型发电机各部件（包括合格证书）及其零部件，安装工具及安装材料到货时，用户应及时通知供货方，一同在到货现场按供货方提供的交货明细表详细进行清点和记录。同时检查外观质量并记录。以免缺件而影响现场施工。若发现货物被损坏、由用户向有关运输部门提出索赔。同时检查电机内部有无杂物。最终请用户验收签字。要求在货到一个月内验收完毕。4.3 吊运起吊转子时，应将钢丝绳按现场指导人员要求挂在转子的合适位置上， 挂绳部位应垫上1.5mm左右厚的铜皮保护。转子大齿（磁极）中心应处于垂直位置，以便极面承担压力。注意严禁将钢丝

17、绳挂在护环表面或轴颈上，起吊及运输过程中必须小心，避免碰撞。转子轴颈和集电环上装保护套圈，安装前不得拆除。 定子吊运参见装车图所述技术要求。 其它部件吊运按相应的技术说明进行，并注意严防磕碰或划伤加工表面。4.4 存放 发电机所有零部件及工具、均应存入于厂房内或库房内，严禁长时间露天置放。除满足防尘、防蚀、防爆和防机械损伤等一般防护要求外，还应注意满足下列特殊防护要求：4.4.1 防冻。环境温度应在540范围内。4.4.2 防潮。25时空气的相对湿度应小于80%，在更低的温度下应不结露。4.4.3 发电机定、转子内部严禁掉入任何杂物。4.4.4 发电机定、转子首次开箱后，应立即测量其绝缘电阻值

18、，若存放时间较长（超过半年），应每月测量其绝缘电阻值。每次测量结果认真记录存档，用500V兆欧表测量。4.4.5 发电机转子首次开箱后，应立即检查其轴颈、集电环和联轴器有无腐蚀现象，若有，则于安装前消除。而且在此后的存放过程中，应严格采取措施避免。4.4.6 存放转子的包装箱应每隔一星期检查一次确保转子处于良好的干燥清洁状态。4.4.7 在机组安装过程中，也应采取措施满足上述各项防护要求，以免造成意外的损失。5 发电机运行5.1 启动前的检查项目和要求 发电机组的主、辅设备以及其他有关设备的所有安装工作结束后，由机组的使用单位及其安装、调试单位根据专门的试运大纲进行整套机组设备的启动、试运工作

19、。 在发电机组启动试运过程中、试运人员除应遵守有关技术文件规定以外，还应执行制造厂代表等有关人员的正确意见及合理建议。 机组启动之前必须具备下列基本条件：5.1.1 结束与机组直接有关的土建工程,具备所需的全部照明和局部重点照明。5.1.2 结束发电机组的主、辅设备及其一次、二次线路系统（及其仪表和其它电气设备）的安装工作。5.1.3 发电机组交接试验项目中所有启动前须进行的电气测量及试验应完毕。5.1.4 所有安装记录、启动前的测量，试验记录以及主要设备的合格证书应齐全成册。5.1.5 监测装置、信号装置及保护装置应调试完毕并可投入工作。5.1.6 安全措施及消防措施必须完备并得以实施。5.

20、1.7 轴承润滑油系统和高压油顶轴系统的冲洗工作完毕，确保安全正常工作。5.1.8 空气冷却器通水、调节冷空气温度在允许范围内。5.2 发电机组的启动5.2.1 发电机高压油顶轴系统投入工作。一般油腔压力11MPa时顶起量大于0.04mm，转速超过200r/min时停止顶轴。在转子电动盘车冲转升速、定速过程中必须监测轴承振动情况，并注意机组内部有无碰撞声，摩擦声或其他异常声音。如发现异常情况，应立即停机检查，直到找出并消除异常现象的根源为止。5.2.2 发电机组转子转速的增长速率由汽轮机的启动条件决定，但不得在临界转速附近停留。5.2.3 转子转速达到额定转速值后，除测量轴振动情况外，还必须进

21、行下列检查项目：5.2.3.1 轴承的回油温度和轴瓦温度。5.2.3.2 碳刷装置的运行情况。5.2.3.3 发电机变压器及电网的相序是否一致。（发电机的相序在外形图上给出）5.2.3. 气体冷却器循环水的情况。 上述检查如发现异常情况应立即停机排除故障。如在启动过程中未发现异常情况可不停机，直接进行下一步试验及试运工作。5.3 发电机组的调试 发电机组的启动达到正常要求以后，则可进行有关的调试工作。所有调试工作必须在冷却介质处于额定参数的状态下进行。5.3.1 保护装置的调试5.3.2 额定转速下的电气测试5.3.2.1 测量转子绕组的绝缘电阻值。5.3.2.2 在转子绕组励磁状态下，检查轴

22、承座的对地绝缘情况。5.3.2.3 测定空载和短路特性。5.3.2.4 其他测试项目。 电气测试之前，所有各项保护装置都要进行调试并投入运行。对于保护装置调试所需要，而在本说明书未规定的特殊运行方式，应与制造厂代表共同商量。5.4 并网 发电机并网之前应完成下列工作： 5.4.1 启动和调试工作。5.4.2 有关的交接试验和电气试验。5.4.3 所有保护装置整定完并投入运行。5.4.4 将定子机座接地。 建议使用自动同步装置将机组并入电网。5.5 机组的综合试运行。 发电机并网及带上负荷后，发电机主、辅设备应进行168小时的综合试运行。并按要求进行监测和维护。同时将监测结果记录存档。 试运结束

23、后，进行全面检查和处理缺陷。之后将发电机组交付使用单位投入运行。5.6 允许的运行方式和规定5.6.1 发电机在所规定的运行条件下。同时又得到正确维护则能够以所规定的各种方式连续运行。5.6.2 当功率因数为额定值，电压变化5%和频率变化2时，应能连续输出额定功率。 当运行点偏离额定电压和额定频率时，则按GB/T7064-96标准规定运行。5.6.3 不平衡负荷 当发电机三相负载不对称时，每相电流均不得超过额定电流（IN )。且负序电流分量(I2 )不超过额定电流（IN )的8%，允许发电机长期在此状态运行。在事故状态的极短时间内，发电机能够承受不平衡短路负荷。为了防止负序电流产生的损耗引起转

24、子大齿表面、槽楔及护环等的接触面的局部过热和烧损，必须严格控制不平衡短路负荷及其时间。负序电流标么值的平方与短路时间(S)乘积不允许大于10,即（I2）2t10(I2 为负序电流标么值，t为时间)。事故时负序电流的值和相应的允许时间见表1: 表1 事故性不平衡负荷允许值t (s)23451020I (%)223182158141100715.6.4 发电机可以降低功率因数运行，此时转子励磁电流不允许大于额定值，而视在功率则应适当减小；当功率因数增大时，发电机的视在功率不能大于其额定值。参见V形曲线及出力图。5.6.5 发电机的短时过负荷发电机在系统故障状态下，为了避免破坏电网系统的静态稳定，允

25、许短时过负荷运行见表2、表3： 表2 定子绕组允许短时过电流运行时间 (S)103060120定子电流/额定定子电流 (%)220154130116 表3 转子绕组允许短时过电流运行时间 (S)103060120励磁电压/额定励磁电压（%）208146125112 但以上两种运行方式每年分别不能超过两次，时间间隔不少于30min。5.6.6 发电机失磁运行 在未进行应有的试验，并将试验结果与制造厂家商定之前，暂定在事故条件下，发电机允许短时失磁异步运行，持续时间不超过15min，负荷不超过额定值的40%。5.6.7 发电机进相运行（见附图） 发电机在超前功率因数为0.95时，允许连续带额定有功

26、负荷。5.7 发电机保护 发电机的保护方式由电力设计部门确定。5.7.1发电机应装有纵向差动保护，当相间短路时。其作用是将发电机解列，同时灭磁及停机。5.7.2定子绕组100%接地保护。5.7.3 定子绕组外部短路引起的过电流保护5.7.4 转子绕组接地保护。5.7.5 过负荷保护5.7.6 发电机直接与输电线联接时的保护装置 发电机不通过中间变压器直接在线路上工作时，应装设过电压保护。发电机定子绕组的对地绝缘强度是按有过电压保护装置时的情况设计的。5.7.7 发电机还应装设其它必要的保护装置。6 发电机维护检修6.1 运行中的监测为了确保发电机的正常运行，除了设置各种必要的继电保护装置外，还

27、配备了一系列监测仪表及信号装置、控制装置和自动化装置等，以监控和记录有关机组运行时的电气及机械状态。被监测数据的记录周期由运行部门根据需要制定。6.2 被监测数据超出允许值时应采取的措施6.2.1 所采取措施应遵循下列原则。6.2.1.1 首先应迅速查清监测装置是否发生故障或信号装置是否发生误动作，然后立即采取相应的措施使异常的被监测数据复原或解列，灭磁直至停机。6.2.1.2如果被监测值突然超过允许值（即发生短时突变情况）运行人员应迅速将发电机解列、灭磁、停机。然后再查清故障原因，故障原因未查清之前不得重新投入运行。6.2.2 措施的具体实施6.2.2.1 当监测发电机定子绕组温度和定子铁心

28、温度时，其中的任何一个测点的温度值持续上升超过允许值时，信号装置自动报警，运行操作人员应迅速使发电机减负荷，直至温度值降到允许值以下为止。如减负荷仍不能奏效，应立即解除发电机负荷并与电网解列。6.2.2.2 当用电阻法测得的发电机转子绕组的温度超过其允许值时，也应采用上述措施。 转子绕组的温度按下列公式计算： (235+T1 )R2 T2 = 235 R1式中：T1转子绕组的冷态温度 T2 转子绕组的热态温度 R1 对应于T1 时的冷态直流电阻 R2 对应于T2 时的热态直流电阻 R2=Uf/If 注：绕组的电阻应用0.2级的电压表和电流表测量。6.2.2.3当发电机轴承温度及回油温度持续上升

29、并超过允许值时（信号装置应报警）应立即解除发电机负荷并与电网解列。6.3 发电机的维护6.3.1 轴承的维护6.3.1.1 发电机轴承润滑油回油温度，润滑油油压及流量，由装在轴承处的节流孔板和改变进油温度来控制和调节。6.3.1.2 在机组运行中， 应当避免轴电压及其轴电流损伤轴颈表面和轴瓦内表面，必须保证对轴承的绝缘进行严格的维护。发电机轴承所使用的全部绝缘零件（如垫板、垫圈、套筒等）应注意不得被脏污。随脏随清理干净。 严禁被绝缘的轴承经过任何金属物或其他导体接地。 在确保轴承达到规定绝缘水平的同时，还要对转子接地装置进行维护。定期检查发电机汽端轴伸接地电刷装置及励端轴接地电阻电容装置的工作情况，即检查电刷体及其刷握各部件是否干净、松动及损坏，电刷与轴伸部接触情况是否可靠，与电刷接触的轴表面是否光滑清洁（每周至少清除一次该处的碳粉及其它灰尘积集物）等。 每周至少测量一次转轴两端头之间以及轴承与地之间的电位差以检查 轴承绝缘状