第一章600MW发电机检修规程.docx
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第一章600MW发电机检修规程
第一章600MW发电机检修规程
1设备技术规范
1.1发电机的主要技术数据
额定数据
额定容量666.667MVA
额定功率600MW
最大连续功率654MW
额定功率因数0.9
额定电压20000V
额定电流19245A
额定励磁电压（90计算值）421.8V
额定励磁电流（计算值）4128A
额定效率（保证值）98.90％
额定频率50Hz
额定转速3000r／min
相数3
定子绕组连接方式YY
定子绕组出线端子数6
励磁方式机端变静止励磁
冷却介质及润滑油的基本数据
发电机内的氢气
额定压力（表压）0.4±0.02MPa
最大连续功率时压力（表压）0.4MPa
冷氢气温度45±1℃
额定纯度98％
最低允许纯度95％
氧气含量＜1％
额定压力下绝对湿度≤2g／m3
漏氢量11m3／d
定子绕组内的冷却水
入口处压力（表压）0.25～0.35MPa
出口处压力（表压）0.15～0.25MPa
入口处温度45～50℃
流量90±3m3／h
铜化合物含量≤100mg／L
20℃时的电导率0.5～1.5μs／cm
20℃时的PH值6.8～7.3
20℃时的硬度＜2μgE／L
20℃时的含氨（NH3）量微量
氢气冷却器内的循环水
入口处压力（表压）0.25～0.35MPa
入口处最大压力（表压）0.67MPa
出口处压力（表压）0.209～0.309MPa
入口处最高温度35℃
入口处最低温度20℃
一个冷却器的流阻41kPa
一个冷却器的流量310m3／h
氢气冷却器的数量2组
端盖式轴承润滑和油密封用的油
轴承进油压力（表压）80～100kPa
油密封进油压力（表压）484kPa
轴承进油最低温度40℃
油密封进油最低温度40℃
轴承出油温度70℃
一个轴承流量700L／min
一个密封瓦空侧流量110L／min
一个密封瓦氢侧流量25.4L／min
密封油压高于氢压84kPa
座式轴承润滑用的油
轴承进油压力（表压）50～80kPa
轴承油流量15L／min
轴承进油最低温度40℃
轴承出油温度70℃
发电机绝缘等级和允许温度限值
发电机定子和转子绝缘等级均为F级。
发电机主要部件和冷却介质及润滑油的允许温度限值按表1中的规定值。
表1发电机温度限值℃
温度限值
电阻法
温度计法
埋置检温计
机内氢气
80
定子绕组出水
85
定子绕组上下层线棒间
90
定子铁心
120
定子端部结构件
120
转子绕组
110
轴承金属
90
轴承和油密封出油
70
注：
1）用检温计测量定子绕组冷却水温度，当同层定子线圈出水温度之间温差≥8K时要对定子水路进行检查分析，当温差达到12K时或定子绕组出水温度达到
90℃时要停止运行。
2）电阻法测量转子绕组温度应采用0.2级的电压表和电流表，温度按下式计算：
（234.5+T）×R
T2=────────－234.5℃
R1
式中：
T1──转子绕组冷态温度，℃；
T2──转子绕组热态温度，℃；
R1──转子绕组冷态直流电阻，Ω；
R2──转子绕组热态直流电阻，Ω。
发电机设计参数
基本参数
a）定子：
定子槽数42
定子每槽导体数2
定子每相串联匝数7
定子绕组对地绝缘厚度5.5mm
定子绕组匝间最大电压7143V
定子绕组工频绝缘强度≥43000V
定子绕组冲击绝缘强度≥72000V
定子绕组每相对地电容Cph0.227μF
b）转子：
转子槽数32槽
转子每槽匝数8（1号槽为6）匝
转子导体总匝数124匝
转子对地绝缘厚度1.3mm
转子工频绝缘强度≥10UfNV
转子绕组电感LF0.739H
电阻和电抗
定子绕组每相直流电阻（75℃）0.001488Ω
转子绕组直流电阻（75℃）0.097444Ω
直轴同步电抗Xd226.963％
直轴瞬变电抗Xd'（饱和值／非饱和值）26.710／30.353％
直轴超瞬变电抗Xd"（饱和值／非饱和值）20.383／22.156％
交轴同步电抗Xq220.928％
交轴瞬变电抗Xq'（饱和值／非饱和值）39.195／44.540％
交轴超瞬变电抗Xq"（饱和值／非饱和值）19.840／21.566％
零序电抗X0（饱和值／非饱和值）9.568／10.072％
负序电抗X2（饱和值／非饱和值）20.112／21.861％
定子绕组漏抗XL15.761％
转子绕组漏抗XF15.675％
正序电阻0.400％
负序电阻3.736％
零序电阻0.324％
发电机波阻抗ZC74.793Ω
时间常数
电枢绕组开路时的直轴瞬变时间常数Tdo'8.724s
电枢绕组开路时的交轴瞬变时间常数Tqo'0.969s
电枢绕组短路时的直轴瞬变时间常数Td'1.027s
电枢绕组短路时的交轴瞬变时间常数Tq'0.173s
电枢绕组开路时的直轴超瞬变时间常数Tdo"0.045s
电枢绕组开路时的交轴超瞬变时间常数Tqo"0.069s
电枢绕组短路时的直轴超瞬变时间常数Td"0.035s
电枢绕组短路时的交轴超瞬变时间常数Tq"0.035s
电枢绕组短路电流直流分量时间常数Ta0.258s
突然短路电流
a）三相短路
超瞬变电流的初始值5.341939053标么值
瞬变电流初始值4.179806031标么值
非周期分量6.938201258标么值
短路电流的有效值的初始值8.75642333标么值
短路电流幅值的初始值14.49284392标么值
稳态短路电流1.517166402标么值
b）两相短路
超瞬变电流的初始值4.657214676标么值
瞬变电流初始值4.129910908标么值
非周期分量6.048869596标么值
短路电流的有效值的初始值7.634033791标么值
短路电流幅值的初始值12.63516575标么值
稳态短路电流2.413904605标么值
c）单相短路
超瞬变电流的初始值6.524863295标么值
瞬变电流初始值5.939490286标么值
非周期分量8.474603374标么值
短路电流的有效值的初始值10.69545433标么值
短路电流幅值的初始值17.70215354标么值
稳态短路电流4.025131853标么值
其它参数
短路比0.52
效率98.99％
发电机负序承载能力：
I2／IN（最大稳态值）8％
（I2／IN）2·t（最大暂态值）10s
电话谐波因数TIF：
线—线间1.4％
线—中性点间1.5％
剩余（开口三角形）0.3％
电压波形正弦畸变率0.258％
发电机噪声水平≤90dB（A）
定子绕组平均温升22.1K
转子绕组平均温升44.8K
定子铁心平均温升21.8K
发电机飞轮力矩3.84×104kg·m2
发电机转动惯量9.6×103kg·m2
发电机惯性常数0.71kW·s／kVA
发电机临界转速：
一阶733r／min
二阶2070r／min
三阶3865r／min
发电机内气体容积：
未插转子时120m3
插完转子时110m3
发电机主要部件重量
发电机总重475000kg
定子装配（包括吊攀）300000kg
转子装配（包括集电环装配）66300kg
定子运输重310000kg
转子运输重75500kg
座板装配7756kg
内端盖440kg
导风环150kg
外端盖（汽端／励端）10874／10560kg
轴承（轴瓦）947kg
隔音罩刷架装配6520kg
抑振轴承装配1580kg
冷却器外罩12066kg
出线盒5154kg
瓷套端子287kg
中性点外罩258kg
主引线端子（金具）138kg
2设备结构及工作原理
2.1工作原理
●主磁场的建立：
励磁绕组通以直流励磁电流，建立极性相间的励磁磁场，即建立起主磁场。
●载流导体：
三相对称的电枢绕组充当功率绕组，成为感应电势或者感应电流的载体。
●切割运动：
原动机拖动转子旋转（给电机输入机械能），极性相间的励磁磁场随轴一起旋转并顺次切割定子各相绕组（相当于绕组的导体反向切割励磁磁场）。
●交变电势的产生：
由于电枢绕组与主磁场之间的相对切割运动，电枢绕组中将会感应出大小和方向按周期性变化的三相对称交变电势。
通过引出线，即可提供交流电源。
●感应电势有效值：
每相感应电势的有效值为
●感应电势频率：
感应电势的频率决定于同步电机的转速
和极对数
，即
●交变性与对称性：
由于旋转磁场极性相间，使得感应电势的极性交变；由于电枢绕组的对称性，保证了感应电势的三相对称性。
2.2设备结构
本型汽轮发电机为汽轮机直接拖动的隐极式、二极、三相同步发电机。
发电机采用水氢氢冷却方式，配有一套氢油水控制系统，采用静止可控硅，机端励磁变自励方式励磁，并采用端盖式轴承支撑，是大型火电站的主要设备和电网的主力机组。
2.2.1定子机座
定子机座是采用钢板焊接而成的壳体结构，具有足够的强度和刚度，其作用是支撑定子铁芯和定子线圈，并构成特定的冷却气体流道。
作为氢气的密封容器，能承受机内意外氢气爆炸产生的冲击。
为解决铁路运输问题，机座设计成三段，即一个中段和两个端罩。
中段（含铁芯和绕组）是发电机最重最大的部件，其尺寸和重量均在铁路运输极限内，可以通过铁路隧道运往电厂。
端罩与机座之间和励端端罩与出线罩之间的结合面用焊接方式进行密封（在安装时进行），与端盖之间用注入密封胶的方式进行密封。
端罩侧面布置有测温接线板，机内的测温元件引线经过测温接线板引出。
机座上有四个可拆式吊盘。
所有机外的油、水、气管道均用法兰与发电机联接。
铁芯与机座之间装设轴向弹簧板，有效地减小了铁芯倍频振动对机座及基础的影响。
2.2.2定子铁芯
定子铁芯是用相互绝缘的扇形片叠装压紧制成的。
为减少电气损耗，扇形片采用高导磁低损耗的冷轧硅钢片冲制而成。
扇形片两面刷涂加有无机填料的热固性绝缘漆。
扇形片冲压嵌放于定子线圈的下线槽和放置槽楔用的鸽尾槽。
叠压时利用定子定位筋定位，叠装过程中经多次施压，两端采用低磁性的球墨铸铁压圈将铁芯夹紧成一个刚性圆柱体。
铁芯齿部是靠压圈内侧的非磁性压指来压紧的。
边段铁芯涂有粘接漆，在铁芯装压后加热使其粘接成一个牢固的整体，进一步提高铁芯的刚度。
边段铁芯齿设计成阶梯状并在齿中间开窄槽，同时在压圈上装有整体的全铜屏蔽，以降低铁芯端部的损耗和温升。
2.2.3定子绕组
定子绕组由嵌入铁芯槽内的绝缘条形线棒组成，绕组端部为篮式结构，并且由连接线连接成规定的相带组。
采用连续式F级环氧粉云母绝缘系统，表面有防晕处理措施。
线棒由绝缘空心股线和实心股线混合编织换位组合而成。
定子线棒是通过空心股线中的水介质来冷却的。
冷却水从励端的汇流管和绝缘引水管并通过线棒端头的水接头进入线圈，冷却线圈后再经过汽端的绝缘引水管和汇流管排入外部水系统。
定子线棒在槽内有良好的固定，侧面有半导体波纹板。
定子绕组端部用浸胶无纬玻璃纤维带绑扎固定在由绝缘支架和绑环组成的端部固定件上，绑扎固定后进行烘焙固化，使整个端部在径向和周向成为一个刚性的整体，确保端部固有频率远离倍频，避免运行时发生共振。
轴向可沿支架滑销方向自由移动，减少由于负荷或工况变化而在定子绕组和支撑系统中引起的应力，满足机组调峰运行的要求。
2.2.4定子出线
发电机各相和中性点出线均通过励端机座下部的出线罩引出机外。
出线罩板采用非磁性材料制成，以减少定子电流产生的涡流损耗。
出线罩板下方设有排泄孔，以防止引出线周围积存油或水。
定子出线通过高压绝缘套管穿出机壳引出机外。
高压绝缘套管由整体的陶瓷和铜导电杆组成。
铜导电杆由双层铜管制成，两端导电面镀银处理。
高压绝缘套管上（发电机外侧）装有电流互感器供测量和保护用。
整个定子出线装配采用氢气冷却，冷却风路如图所示。
氢气从铜导电杆上端的进风口进入导电杆内管，在底部转入双层铜管的环形空间，通过上部一特殊接头排入过渡引线，再由固定过渡引线的空心瓷套管排入出线罩的夹层风道后进入内外端盖间的低压风区。
2.2.5转轴以及转子绕组
转轴由整锻高强度、高磁导率合金钢加工而成。
转轴锻件根据有关标准和规范订货。
对锻件的化学成分、机械性能及磁性能进行测试并进行超声波探伤。
转轴本体上加工有放置励磁绕组的轴向槽，本体同时作为磁路。
转轴具有传递功率、承受事故状态下的扭矩和高速旋转产生的巨大离心力的能力。
转轴大齿上加工横向槽（即月牙槽），用于均衡大、小齿方向的刚度，以避免由于它们之间的较大差异而产生倍频振动。
转子绕组采用具有良好的导电性能、机械性能和抗蠕变性能的含银铜线制成。
转子绕组槽部采用气隙取气斜流通风的内冷方式。
利用转子自泵风作用，从进风区气隙吸入氢气。
通过转子槽楔后，进入两排斜流风道，以冷却转子铜线。
氢气到达底匝铜线后，转向进入另一排风道，冷却转子铜线后再通过转子槽楔，从出风区排入气隙。
转子绕组端部采用冷却效果较好的“两路半”风路结构。
一路风从下线槽底部的副槽进入转子本体部分的端部风路，另一路风从转子线圈端部的中部进入铜线风道，再从转子本体端部排入气隙。
为了加强后一路风的冷却效果，在这路风的中途再补入半路风，即形成“两路半”的风路结构。
转子线圈放入槽内后，槽口用铝合金槽楔和钢槽楔固紧，以抵御转子高速旋转产生的离心力。
非磁性槽楔和磁性槽楔的应用保证了合理的磁通分布。
转子槽衬用含云母、玻璃纤维等材料的复合绝缘压制而成，具有良好的绝缘性能和机械性能。
槽衬内表面和端部护环绝缘内表面涂具有低摩擦系数的干性滑移剂，使转子铜线在负荷及工况变化引起热胀冷缩时可沿轴向自由伸缩，以满足发电机调峰运行的要求。
通过转子引线与集电环以及电刷装置可以提供发电机额定出力及强励时所需的励磁电流。
转子绕组通过转子引线、导电杆及导电螺钉与集电环相连接。
导电螺钉用高强度和高导电率铜合金制成。
导电螺钉与转轴之间有密封结构以防漏氢。
集电环用耐磨合金钢制成，与转轴采用热套装配。
在集电环与转轴之间设有绝缘套筒。
集电环上加工有轴向和径向通风孔。
表面的螺旋沟可以改善电刷与集电环的接触状况，使电刷之间的电流分配均匀。
两集电环间有同轴离心式风扇对集电环及电刷进行强迫冷却。
因为转子旋转时，转子线圈端部受到强大的离心力，为了防止对转子线圈端部的破坏，采用了用非磁性、高强度合金钢（Mn18Cr18）锻件加工而成的护环来保护转子线圈端部。
护环分别装配在转子本体两端，与本体端热套配合，另一端热套在悬挂的中心环上。
转子线圈与护环之间采用模压的绝缘环绝缘。
为了隔开和支撑端部线圈，限制它们之间由于温差和离心力引起的位移，端部线圈间放置了模压的环氧玻璃布绝缘块。
中心环对护环起着与转轴同心的作用，当转子旋转时，轴的挠度不会使护环受到交变应力作用而损伤。
中心环还有防止转子线圈端部轴向位移的作用。
为减少由于不平衡负荷产生的负序电流在转子上引起的发热，提高发电机承担不平衡负荷的能力，在转子本体两端（护环下）设有阻尼绕组，其齿部深入本体槽楔下。
2.2.6端盖
端盖既是发电机外壳的一部分，又是轴承座，为便于安装，沿水平方向分为上下两半。
端盖与机座的配合面及水平合缝面上开有密封槽，以便槽内充密封胶，密封机内氢气。
端盖由钢板焊成，具有足够的强度和刚度，以支撑转子，同时承受机内氢气压力甚至氢爆产生的压力。
2.2.7轴承与油封
发电机采用端盖式轴承。
轴瓦采用椭圆式水平中分面结构。
轴承与轴承座（端盖）的配合面为球面，以使轴承可以根椐转子挠度自动调节自已的位置。
励端轴承设有双层对地绝缘以防止轴电流烧伤轴颈和轴承合金。
润滑油来自汽轮机供油系统。
起动和停机时的低转速下提供高压顶轴油以避免损伤轴承合金。
转轴穿过端盖处的氢气密封是依靠油密封的油膜来实现的。
油密封采用单流环式结构。
密封瓦用铜合金制成，装配在端盖内腔中的密封座内。
密封瓦分为四块，径向和轴向均用卡紧弹簧箍紧。
密封瓦径向可随转轴浮动。
与密封座上下均设有定位销，可防止密封瓦切向转动。
压力密封油经密封座与密封瓦之间的油腔，流入密封瓦与转轴之间的间隙，沿径向形成油膜，防止氢气外泄。
密封油压高于机内氢气压力0.056MPa左右。
流向机内的密封油经端盖上的排油管回到氢侧油箱；流向机外的密封油与润滑油混在一起，流入轴承排油管。
该系统具有配置简单，运行维护方便的特点。
尤其在油系统中设置有真空净油装置，能有效去除油中水分，对保持机内氢气湿度有明显的作用。
励端油密封设有双层对地绝缘以防止轴电流烧伤转轴。
2.2.7氢气冷却器
氢气冷却器立放在发电机机座的四角。
氢气冷却器与机座之间的密封结构，既可密封氢气，又可在氢气冷却器因温度变化而胀缩时起到补偿作用，保证运行时具有良好的密封性能。
氢气冷却器的水箱结构，满足发电机在充氢状态下，可打开水箱清洗冷却水管。
当氢气冷却器进出水管与外部水管拆开后，氢气冷却器就可以从发电机中抽出。
氢气冷却器的容量设计是按以下条件考虑的：
（1）5％的冷却水管堵塞时，发电机可以在额定出力下连续运行。
（2）一组氢气冷却器退出运行时，允许发电机带80％负荷连续运行。
2.2.8电刷与刷架
电刷是将励磁电流通入高速旋转的转子的关键部件。
为保证发电机在运行时能安全、迅速地更换电刷，采用了盒式刷握结构，每次可更换一组（4个）电刷。
电刷采用天然石墨材料粘结制成，有较低的磨擦系数和一定的自润滑作用。
每个电刷带有两根柔性的铜引线（即刷辫）。
螺旋式弹簧恒定地将压力施加在电刷中心上。
刷架采用左右分瓣把合结构，由导电环、刷座及风罩等部件组成，对地绝缘。
3检修工器具及专用工具
3.1一般工具
序号
工具名称
规格
数量
备注
1.
活扳手
8″
4把
2.
活扳手
10″
4把
3.
活扳手
12″
4把
4.
套筒扳手
32件
2套
5.
重型套筒扳手
2套
6.
剪子
2个
7.
梅花扳手
2套
8.
呆扳手
2套
9.
钢丝钳
8″
2把
10.
电工刀
2把
11.
摇表
500V
1块
12.
摇表
2500V
1块
13.
耐油胶管
25cm
50m
14.
行灯变压器
36V
1台
15.
螺丝刀
适量
16.
撬棍
6根
17.
钢丝绳
10根
18.
定滑轮
20T
2个
19.
U型卡环
20mm
10个
20.
其它
适量
3.2专用工具
序号
工具名称
规格
数量
备注
1.
钢丝绳
2根
装拆转子工具
2.
吊架
2Q2409
1套
装拆转子工具
3.
工具梁
3Q4168
1套
装拆转子工具
4.
支撑环（励端）
3Q4177
1套
装拆转子工具
5.
顶环（励端）
3Q4178
1套
装拆转子工具
6.
顶环（汽端）
1套
装拆转子工具
7.
支撑环（汽端）
1套
装拆转子工具
8.
转子通风试验装置
1Q3336
1套
9.
轴承盖吊装工具（中段）
1套
10.
油密封部件吊装工具
1套
4检修工艺及标准
4.1检修周期：
东电公司推荐的检修周期如下：
项目：
推荐的检修周期
（1）小修6个月
（2）大修3～4年
根据一般检修经验：
48－72月大修１次，6-12月小修一次。
4.2检修工序、工艺标准
4.2.1小修标准项目：
4.2.11发电机整体氢密封测试；
4.2.12清扫检查发电机引线，检查有无异常；
4.2.13清扫检查滑环、刷架、引线，并更换部分碳刷；
4.2.14检查氢气冷却器，根据实际情况进行清洗；
4.2.15定子回路正、反冲洗；
4.2.16电气预防性试验；
4.2.17发电机定子绕组系统水压试验。
4.2.2大修标准项目:
4.2.2.1首次进行泄漏测试，然后放出氢气；
4.2.2.2发电机解体，抽出转子；
4.2.2.3各部清扫；
4.2.2.4检查定子绕组端部支架、压板螺栓、垫块、绑线，检查端部绕组绝缘；
4.2.2.5检查定子铁芯、防护板有无过热及异常现象；
4.2.2.6检查定子铁芯通风沟及通风沟处的槽部线棒绝缘；
4.2.2.7检查定子线棒有无磨损、过热、脱漆及电腐蚀现象；
4.2.2.8检查定子槽楔有无松动、虚壳、断裂现象；
4.2.2.9检查绝缘引水管及水接头处有无渗漏水现象；根据检查及水压情况决定更换定子绝缘引水管；
4.2.2.10定子绕组水回路正反冲洗；
4.2.2.11定子绕组水压试验；
4.2.2.12检查转子表面及两侧护环有无异常现象；
4.2.2.13检查转子铁芯通风道有无堵塞；
4.2.2.14检查转子平衡块及紧固螺栓紧固情况；
4.2.2.15转子风叶及护环外观检查并进行金属探伤；
4.2.2.16检查风叶紧固情况；
4.2.2.17转子槽楔检查；
4.2.2.18检查、清理氢气冷却器，并进行水压试验；
4.2.2.19滑环及励磁刷架部分的检修；
4.2.2.20空气净化器的检修；
4.2.2.21发电机其它部位检查、检修；
4.2.2.22电气预防性试验；
4.2.2.23发电机整体装复；
4.2.2.24励磁刷架部分就位、调整；
4.2.2.25发电机充氢；
4.2.2.26氢密封整体测试。
4.2.2.27发电机大修工作流程图：
4.2.3发电机日常维护检查项目:
4.2.3.1发电机本体各部位温度检查，有无异常声音或振动现象；
4.2.3.2检查发电机定子绕组冷却水、氢气冷却器冷却水进出口温度、压力；
4.2.3.3检查发电机本体两侧是否有渗漏油；
4.2.3.4检查机内氢气压力及其它指标；
4.2.3.5检查电刷磨损情况、压力是否正常；刷辫连接部位有无过热。
4.2.4发电机大修准备工作：
4.2.4.1制定大修项目；
4.2.4.1.1大修标准项目；
4.2.4.1.2列出存在缺
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