发电机电气安装(朱理贵)

发电机电气安装朱理贵2012年8月16日由于我们厂今年将对#发电机的进行改造，电气部分将进行定转子的改造，即电气安装，我们今天就介绍发电机电气安装的有关知识。今年的改造不同于以往纪村的发电机改造，原来的绝缘等级是：B-B级绝缘，由于纪村的改造只是更换了定子，转子没有改造，就造成了现在的F-B绝缘的现状。今年的改造是定转子都进行更换，届时陈村#3机将整体升格为F级，即F-F绝缘。为什么要进行这次改造呢？因为原来的B-B级绝缘使用的是沥青云母绝缘，又称为黑绝缘，其允许温度为120℃，粘合剂是沥青，老化以后没有了粘合性，造成主绝缘密封性能下降。油污导致主绝缘性能劣化，目前存在的主要问题就是A相热态泄漏电流超标，由于是整体劣化，想解决是无从下手，“法不责众”。同时黑绝缘由于电气性能低，为了满足要求，需要增加绝缘的层数，进而增加了绝缘的厚度。影响发电机的散热和出力。更换后才有云母带作为主绝缘，即F级绝缘（黄绝缘），允许温度是155℃，密封性能要好的多，电气性能比黑绝缘优越，绝缘厚度变薄，散热改善，即使不作任何改进，发电机的出力都将增加。硅钢片也有老化现象。以前的定子是四分瓣，造成铁芯冲片种类繁多，在一定的程度对发电机运行也有不合理的一面，改造后采用现场叠片，就不再分瓣，定子的对称性得到改善。本次改造，定子整个更换，包括机座，转子保留轮辐和铁轭，磁极都予以更换。这次改造我们班事情不是很多，主要是厂家负责施工。原来的方案：定子铁芯在厂家叠片装成三分瓣，绕组的制作和下线都在厂家进行，只有合瓣缝处一个节距的绕组在现场安装。转子磁极在厂家做好，现场只进行磁极组装。现场完成铁芯数据复核和一些电气试验，很多流程不用说参与，看都看不到。我们今天把这个流程介绍一下。让大家了解发电机是怎样制造的。火电机组和直流发电机也作些介绍。一、发电机的基本原理根据法拉第发现电磁感应定律发电机的基本原理：导线切割磁力线产生，感应出电势。这是交、直流旋转电机的基本原理。对发电机而言：1、导线放在圆筒形的铁心槽中，铁心固定不动，称为定子；磁力线由磁极产生，磁极是转动的，称为转子，当转子被原动机（火电机组——汽轮机、水电机组——水轮机，风电机组——风机桨叶)驱动后，定子中的导线不断地切割磁力线，于是就感应出交流电势来。与外面的电路接通（并网），发电机就可以发出电能来了。2、反过来也是一样的，励磁绕组固定不动，电枢旋，也同样能发生电磁感应，产生电能。3、发电机要实现机械能——电能转换，必须具备以下三个基本的条件：■足够的原动力将转子驱动；■转子要有足够的直流磁场（即励磁电流或转子电流）；■定子绕组三相对称，在空间上相差120°。以下就是水轮发电机的结构，这是一台转浆式伞式机组，举例1、同步发电机工作原理：为了得到三相交电，在定子膛的内部，沿着铁心内圆，每隔120°的电角度分别安放三相绕组:A—XB—YC—Z发电机的工作原理如左图：逆时针旋转，图中，A相电势最大。举例2：直流励磁机：磁极线圈和电刷位置对应，其和补偿绕组位置均固定。电流从电刷引出，电刷且电刷安装在一条垂直线上。二、发电机转子的结构不同类型、不同容量、不同冷却方式的同步发电机，其结构是不同的。但基本的不外乎定子和转子两部分，包括电路、磁路、风路和水路四个系统，简称“风水电磁”，而且这四个系统相互关联，不是独立的。因此在介绍电气安装的时候，先介绍发电机的结构。火电机组我们称其为隐极机、水电机组称为凸极机，主要是从转子的结构而言的，以下是凸极机的转子加工好的冲片用铆管铆成一个整体。冲片加工：去毛刺、清洁、防腐。叠装时要检查槽口，同时用样棒整形从外观看不到磁极，故称隐极机安装好的转子端部要用滑环固定。绕组用铜排平弯为什么大型的卧式机组要采用隐极呢？，这是为了解决扰度的问题。由图可知，跳绳的中间部位，扰度最大。对发电机转子，同样存在扰度的问题。盐滩30万千瓦的机组，转子950吨。为了降低扰度，必须要将转子的半径和重量都减小。否则势必会导致定转子扫膛。而提高转速相对要容易得多。故此汽轮发电机组转子只有一对极，转速则要达到3000转。解决了扰度的问题，达到3000转的转子，又带来一个新的问题，那就是离心力。槽部绕组可以用槽楔固定，那么端部呢？这就是采用护环固定。三、转子的制作及安装转子线圈的制作流程：1、根据设计选择异型铜排。2、平弯、整形，检查内孔无堵塞。3、两块铜排组合在一起，包扎匝间绝缘。4、焊接、包绝缘铜排平弯的技术要求：1、热弯时要控制温度。2、要一次成型3、弯曲的位置要避开受力点。4、不得将通风孔堵塞。5、焊接点要交叉开来。技术要求：1、两块铜排组成一匝，包扎几层云母带，根据需要涂环氧胶粘接和密封和固化，一般是涂一层包一层。2、环氧胶需要稀释并添加固化剂，还得根据环境温度调整固化剂的比例。接头焊接采用磷铜焊或银焊，技术要求：1、平整，内冷机组还要注意通风孔不得有毛刺、堵塞2、焊接的位置与弯曲相同，也要避开受力点。3、及时检查工艺质量。转子端部整形、试验完成后：1、先套上中心环将绕组绑扎固定，2、绑绳涂环氧胶固化、3、喷绝缘漆。4、将护环套上并固定。以上就是汽轮发电机组转子的安装，需要说明的是：1、云母带的层数按正常情况双搭包一层就够了，现场要包多层，主要是考虑磨损、过热老化、及密封所保留的绝缘裕度。隐极机转子绕组嵌装在槽内，出现故障，不易检修。2、转子需要校验平衡。不合格时要配重。凸极机转子又是如何安装呢？1、在轮辐上进行铁轭叠片2、磁极叠片3、绕组制做4、磁极组装5、磁极挂装6、平衡校验证以下是叠片前的转子轮辐叠片后带铁轭的转子凸极机转子铁芯冲片及装配凸极转子铁芯展示：现场所说的转子高度往往指铁芯高度，也就是转子的有效高度转子线圈的制作：1、选铜排，2、平弯制作线圈，3、垫匝间绝缘，4、热压，5、修整技术要求：1、焊接应可靠、平整。2、配布的交叉点不得集中。3、热压时电流800-1000A，不得将设备长时间通电。4、修整时应尽可能将内外立面绝缘封闭。并且要平整转子组装如图：转子磁极的安装（安装到铁轭上）：1、磁极整体称量重量。2、根据平衡的要求安装，注意磁极线圈的极性。3、调整转子磁极的高度一致，在鸽尾槽中打入磁极键，并将磁极键焊劳。4、连接各磁极线圈和阻尼绕组。5、将转子汇流排与磁极和滑环连接并包扎绝缘。6、完成转子的电气试验：直阻、绝缘电阻、交流电抗。7、根据平衡的要求进行转子配重。8、转子喷漆。以下两个问题需要说明：一、从理论上说，转子铁芯可以用一块铸铁来制作，因为其电流是直流，不必要考虑铁损，之所以要这样做是因为铸造工艺、平衡比较麻烦。二、阻尼绕组是一个短路绕组，相当于异步电动机的鼠笼转子，作用是发电机在不对称运行时，利用其感应电流消弱气隙的负序磁场，降低转子损耗，在发电机方式振荡时也起到阻尼作用。一般1000KW以上的发电机都需要安装，阻尼条一般不小于16mm的铜圆。阻尼绕组如图：四、发电机定子的结构发电机的定子由机座、定子铁芯、绕组三部分组成。1、机座：作用是支撑定子铁芯、轴承、端盖、冷却器，并构成风路，小容量的机组机座采用整圆的铸钢构成，大容量的机组由钢板、立筋焊接，要求有足够的刚度、外径大于4米的机座可以分成若干瓣、安装时拼焊成整体。陈村#1-#3机是三分瓣，小机组即是整体铸造。2、定子铁芯，大中型机组一般叠在环形托板上，两端装齿压板，用拉紧螺杆将铁芯固定在机座上。对分瓣机座，半齿降低了抗震强度，有损坏的危险，采用槽中心定位扇形分瓣，对分瓣机座合缝处的线圈在工地嵌入，叠片的接缝处用薄纸绝缘，以免造成片间短路。陈村#1-#3机定子机座理想的分瓣形式。槽数为438槽三瓣可以使分瓣对称，每瓣146槽。陈村#1-#3机的实际的定子分瓣：而陈村发电机定子实际的组装方式是：四分瓣（是受到当时安装与运输条件的限制），在厂内迭片下线，分瓣运输到工地组装成圆，下合缝线。给定子分片造成困难：38片11槽和2片10槽，整体出现两个大瓣-110槽，两个小瓣-109槽。冲片达到23种。定子背部的鸽尾筋和拉紧螺杆在整个圆周上分布不均匀，合缝处的振动较大。一个定子分瓣的卧式图（从厂家运来）一个定子分瓣的立式图（现场安装），四个分瓣组成定子带绕组的定子分瓣：对分瓣机座合缝处的线圈在工地嵌入，叠片的接缝处用薄纸绝缘，以免造成片间短路。大中型机组铁芯叠在环形托板上，两端装齿压板，用拉紧螺杆将铁芯固定在机座上。3、定子绕组：一般可以采用波绕组和迭绕组两种形式，前者用于大中型发电机、后者用于小型容量的发电机。纪村发电机及小机组都是迭绕组，陈村#1-#3机是波绕组。在大型水电机组中采用波绕组比迭绕组优越：1）可以节省铜材，2）便于施工。水轮发电机机组极数较多，可以双层布置或单层布置，水内冷机组，为了减少定子绕组水接头的数量，多采用单层布置。广泛采用分数槽。发电机接线多为星形接线，大型的水电机组由于定子内径较大，往往采用多星形并联，陈村#1-#3机是2Y，盐滩采用5Y。定子端部采用绑带扎紧的方法。并且整体固定在环型托板上波绕组如图：形如波浪迭绕组如图：一组一组叠压迭绕组的线棒关于波绕组与迭绕组的比较：1、节省铜材，如图：关于波绕组与迭绕组的比较：2、便于下线，如图五、发电机定子的安装1、将机座的四个分瓣拼成一个整圆，焊好鸽尾筋。2、进行铁芯叠片技术要求：1、叠片缝应按层交错开，在合缝线处平齐。2、用样棒及时校正槽口。3、以通风孔为分段，每一段及时压紧。4、不合格的冲片不得使用。5、槽口及通风孔的齿口不得错位。技术难点：定子内圆定中心，陈村定子内径8620mm定子线棒的制作：1、热压成型，包好匝间绝缘。2、按匝数组合成一根线棒，包线棒的绝缘，及时用环氧胶封闭。3、喷绝缘漆。4、绝缘固化后应对线棒进行耐压试验合格。技术要求：1、线棒的截面和绝缘的厚度符合设计。2、线棒不得有金属疲劳。3、绝缘不得有鼓包、4、不得将内孔堵塞。定子下线：1、定子槽里喷低阻——高阻漆——绝缘垫条——半导体垫条——下层线圈定子槽内展示定子铁芯最底层涂低阻漆：又称半导体漆，是为了消除铁芯局部电位产生电晕。高阻漆的作用是绝缘。绝缘垫条是为了增加绝缘厚度。半导体垫条是为了消除线圈自身产生电晕。下线前要对线圈通电流使其软化。垫上层间绝缘。再下上层线圈。垫上垫条，压上槽楔。槽楔的齿口要与通风槽口对应。每段槽楔长度和齿口是不一致的，不能弄错。对迭绕组在一个节距内要预留翻把的角度。上下层绕组不能弄错。上下端部均应绑扎在端箍上。最下层槽楔的最下一个齿口进行绑扎固定进行端部接线，接线前上面要先套上绝缘盒，要接线时要进行匝间换位，接头焊好后手包绝缘。灌上环氧胶。就完成了。端部绝缘盒连上跨桥线和出线。连接要正确完成相应的电气试验。合格。以下是发电机实物的以下图片：发电机端部软连接发电机出线盒：汽轮发电机端部汽轮发电机端部陈村改造前后的一些数据的对比：序号名称改造前改造后1额定容量（KVA)50MW55WM2额定功率因数0.850.93定子铁芯内径mm862086304定子铁芯外径mm920092005额定电流A323433606定子铁芯长度115011507定子通风槽数量2036序号名称改造前改造后8通风沟高度1069分瓣数30（整圆）10气隙mm152011定子铁芯槽数43846212额定励磁电流A1180126513额定励磁电压V20821014总损耗kW966转子安装工序：1、44只转子磁极全部拆卸、返厂，经制造厂重新装配完成后，在现场通过磁极上的“T”尾与磁轭上相应的键槽挂接，并按要求进行喷绝缘漆。2、磁极绕组采用“F”级绝缘。3、磁极绕组进行加热模压处理，匝间无间隙，以保证组装紧固；磁极线圈的上、下部有整体绝缘托板且各点支撑良好，线圈及整个磁极的固定能保证在发电机的所有运行工况下不发生有害变形；磁极绕组、绝缘及极间连接线的连接结构、绝缘能承受运行时的振动、热位移和最大飞逸转速下的应力，而且能承受短路和不平衡电流而不致引起机械和电气损坏。定子安装工艺1、绕组厂家做好，现场叠片、嵌线2、定子绕组由条式线棒组成，共有2条支路，各支路并联，“Y”形连接；主引出线和中性点引出