竖轴转磁式水力发电机及其附属设备

1503215032-1V1.02002/11/25第15032章豎軸轉磁式水力發電機及其附屬設備1.通則1.1本章概要本章說明豎軸轉磁式三相交流水力發電機及其附屬設備之材料、設備、施工、檢驗及試驗之相關規定。1.2工作範圍1.2.1主體設備包括定子、轉子、主軸與軸電流防止裝置、機台與托架、推力軸承、導軸承、空氣冷卻器、煞車器與轉子頂舉裝置、發電機風室、現場指示器及偵測設備等。1.2.2附屬設備(1)中性點接地設備(2)激磁系統(3)高電壓開關設備(4)監視、控制、表報及保護系統(5)廠內用電系統(6)電力與控制電纜系統(7)電纜盤、架及管路系統(8)二氧化碳滅火設備(9)壓縮空氣系統(10)冷卻水系統(11)潤滑油系統(12)[]1503215032-2V1.02002/11/251.2.3備品1.3相關章節1.3.1第01310章--計畫管理及協調1.3.2第01320章--施工過程文件紀錄1.3.3第01330章--資料送審1.3.4第01450章--品質管理1.3.5第01510章--臨時設施1.3.6第01820章--試運轉及訓練1.3.7第13801章--中央監視主控制設備1.3.8第13802章--電力監視主控制設備1.3.9第13960章--二氧化碳滅火設備1.3.10第15026章--豎軸法蘭西斯式水輪機及其附屬設備1.3.11第15211章--壓縮空氣系統1.3.12第16010章--基本電機規則1.3.13第16120章--電線及電纜1.3.14第16132章--導線管1.3.15第16291章--儀表、電驛及控制裝置1.3.16第16431章--低壓馬達控制中心1.4相關準則1.4.1中華民國國家標準(CNS)1.4.2屋內、屋外線路裝置規則1.4.3各類場所消防安全設備設置標準1.4.4勞工安全衛生法1.4.5勞工安全衛生設施規則(LSHD)1.4.6美國國家標準協會(ANSI)1.4.7美國鋼結構協會(AISC)1503215032-3V1.02002/11/251.4.8美國機械工程師協會(ASME)1.4.9美國材料試驗協會（ASTM）1.4.10美國銲接工程協會(AWS)1.4.11英國國家標準(BS)1.4.12國際電話電報顧問委員會(CCITT)1.4.13德國工業規格(DIN)1.4.14歐洲製造聯盟(FEM)1.4.15絕緣電纜工程師協會(ICEA)1.4.16國際電氣技術委員會(IEC)1.4.17美國電機電子工程師協會(IEEE)1.4.18國際標準組織(ISO)1.4.19日本工業標準(JIS)1.4.20美國電機製造業協會（NEME）1.4.21美國防火協會(NFPA)1.4.22鋼結構油漆協會(SSPC)1.4.23德國工程師協會(VDI)1.4.24[]1.5資料送審1.5.1資料送審應依第01330章「資料送審」及本章之規定辦理。1.5.2[品質管理計畫書應依據第01450章「品質管理」之規定辦理。]1.5.3施工計畫(1)檢討設備配置，提供設備檢討資料。(2)設備測試方式、步驟及表格。(3)設備規格技術文件與規範各相關規格對照表、並於設備型錄上標示出與相對應之規範規格位置。(4)[]1.5.4施工製造圖1503215032-4V1.02002/11/25(1)承包商應於簽約後[90日][]起，提送[]套施工製造圖送工程司審查，經核可後據以施工。(2)系統架構圖：標示每項設備的尺度與組件，顯示特製的結構固定與支持裝置、配件及連結之詳圖。(3)工作相關各項設備之接線圖、安裝圖、平面佈置圖、管線配置圖、[設備基礎]、[]等。(4)材料單：依據施工製造圖所列各項設備組件，列出零件編號。(5)[]1.5.5廠商資料(1)設備型錄、設備系統規格技術文件。(2)設備系統規格技術文件與規範各相關規格對照表、並於設備型錄上標示出與相對應之規範規格位置。(3)須列出[1年份][]操作維護所需之備品表，表中須列出品名、零件編號、單價及數量。(4)[]1.5.6[樣品]依據設計圖所標示之設備[每一項目][]，提送樣品[1份][]，[樣品數量已包含於契約總價內，不另計量計價][]。1.5.7承包商必須於接管試驗前依工程司之指示提供[]份文件，如下述︰(1)系統操作手冊及測試方式，步驟及表格。(2)系統架構圖、系統維護手冊。(3)[設備系統規格技術文件]。(4)工作相關之竣工圖，如接線圖、安裝圖、平面佈置圖及管線配置圖等。(5)[]1.6品質保證1.6.1需符合第01450章「品質管理」及16010章「基本電機規則」相關準則1503215032-5V1.02002/11/25規定辦理。1.6.2[]1.7運送、儲存及處理1.7.1交運之產品應有妥善之包裝，以免運送過程中造成損壞或變形，產品及包裝應有清楚之標識，以便辨識廠商名稱、產品、產地、組件編號及型式。1.7.2承包商須將裝置設備貯存於清潔、乾燥與安全之場所。1.7.3大型器材、設備及重件，承包商須考量運輸條件之限制。1.7.4[]1.8現場環境1.8.1標高海平面[1000m]以下：[1000][]公尺以下1.8.2相對濕度：[20%~80%][](屋內)[20%~95%][](屋外)1.8.3溫度：[0℃~40℃][](屋內)[0℃~50℃][](屋外)1.8.4[]1.9保固1.9.1承包商對本器材設備之功能除另有規定者外，[自竣工日起保固年][]。1.9.2承包商應於[機組接管運轉後提出竣工報告單與保固保證書，由業主、[工程司][]核存；在保固期間如因器材設備瑕疵或施工不良而故障或壞，承包商應即免費修復或更換新品。1503215032-6V1.02002/11/252.產品2.1材料2.1.1主體設備(1)定子A.定子框必須以鋼材銲製而成，足夠的強度以承受運轉狀況下產生的振動及熱變形。B.定子鐵心必須以高導磁率、不老化的薄矽鋼片疊成，每片矽鋼片之兩面必須塗佈絕緣漆減弱渦流損失，矽鋼片堆疊必須適當以減低旋轉磁場及冷卻空氣流動所產生的噪音。C.定子鐵心之矽鋼疊片所預留的通風槽配置，必須使整個鐵心的溫升儘可能均勻分佈，通風槽之構造應使通風順暢、風阻最小。D.定子線圈必須以銅導體定型製成，以單匝線圈方式繞製，線圈導體以360∘完全換位，[雙層][]配置方式放置於線槽中，每相定子線圈如以並聯支路構成時，在線路端必須有[三][]個出線頭，在中性端則有[六][]個出線頭。E.定子線圈之絕緣必須符合[ANSIC50F][]級絕緣之規定。F.每相定子線圈之上、下導體間之溫度最高處所應均勻配置至少[六][]只溫度探測器。G.定子線圈的中性端在定子框外經貫穿式比流器後連結成一中性點，然後連接至中性點接地設備。H.定子線圈所有出線端比流器原則上安裝在出線端高電壓開關箱內，或可部份安裝在定子框外。I.發電機空氣冷卻器須均勻裝設在定子框外圍。J.[](2)轉子A.轉子輪軛及輪輻必須以鑄鋼製成或以鋼板銲製而成。1503215032-7V1.02002/11/25B.轉子輪緣必須以[薄矽鋼片][]疊製而成並與端板連結為一體。C.轉子輪緣上應配附徑向通風槽藉轉子旋轉時之風扇作用流通冷空氣冷卻轉子及定子。D.轉子磁極線圈必須以銅導體繞製而成，轉子磁極製成鳩尾槽式使以錐形鍵緊密固鎖於轉子之輪緣，而後再以壓板固鎖在轉子之兩端。E.轉子線圈之絕緣及溫升必須符合[ANSIC50F][]級絕緣之規定。F.轉子上必須裝設阻尼線圈，該阻尼線圈有足夠的耐熱容量，不致因熱膨脹產生變形，其正交軸次暫態電抗對直軸次暫態電抗（Xq”/Xd”）之比值不可超過[1.35][]。G.轉子、轉子線圈及線圈端點連接處之設計必須能夠承受因水輪機最大奔逸轉速而引起之機械應力。H.轉子之大小必須取決於所有因素之需求，不僅電氣設計，也包含水輪發電機飛輪效應值（GD²），以及軸承支架及動輪之拆解需求。轉子之靜態與動態平衡必須嚴格設計與處理，以防止機組在長期運轉後產生異常振動，機組所需的飛輪效應值必須取自機組旋轉體本身，不得以另一分開式飛輪方式累加GD²值。I.轉子下方配置煞車環以配合煞車塊的煞車接觸，煞車環的磨耗面應分塊以利換修，因煞車產生的熱氣粉塵應設計適當配備排出。J.裝設於轉子上方之集電環應以[ANSIC50B][]級絕緣材料相互隔離，電刷及電刷支架配合集電環裝設在上托架或支架，供激磁電源引入。K.另裝設一組集電環、電刷與電刷支架及端子供監視磁場線圈溫度。L.[](3)主軸與軸電流防止裝置1503215032-8V1.02002/11/25A.主軸必須為合金鋼，與推力環、上下兩端凸緣一體鍛造成型，推力環配裝推力軸承，上凸緣配裝轉速信號發生器，下凸緣原則上直接與水輪機軸連結，下凸緣之尺寸、許可差及旋轉試驗均依據[ANSI/IEEE810][]之標準製造與試驗。B.主軸臨界轉速必須超過水輪機奔逸轉速30%以上。C.發電機組結構中之軸承托架與主軸相鄰處所等可能造成電流通過的地方，必須設置適當的絕緣設施以防止軸電流的循環流通。除了絕緣設施之裝置外並須裝設壹套軸電壓或軸電流過量偵測設備以警報值班人員。D.[](4)機台與托架A.定子框的底部應採用鋼製機台來固定在地面基礎上。B.托架有上、下部托架，必須依據導軸承與推力軸承之配置方式來設計與應用。材質為鑄鋼或鋼板銲接而成圓筒臂輻形結構，具有四至八支支持臂輻呈放射狀固定在地面或側壁基礎上。C.[](5)推力軸承A.推力軸承必須為油浸分塊式及[自行平衡之可調整彈簧支撐][樞紐支撐][]之支撐型式。軸承金屬面須緊覆適當厚度之巴氏合金。B.推力軸承之設計應足夠承載水輪發電機組轉動部份及動輪內之水流向下推力，並可由任何轉速加速至奔逸轉速。在奔逸轉速下持續運轉[5][]分鐘不損壞，以及在額定轉速及[115][]﹪超載且無冷卻水供應情況下至少運轉[15][]分鐘而後正常停機亦不損壞。C.推力軸承之設計亦應使在無油壓頂舉作用時可在下列三種條件下運轉而不損壞。a.5﹪至50﹪之額定轉速連續運轉至少[]分鐘。1503215032-9V1.02002/11/25b.在50﹪至110﹪之額定轉速連續運轉。c.在110﹪至140﹪之額定轉速連續運轉至少[]分鐘。D.推力軸承必須配附一套油壓頂舉系統，用於機組起動時舉升轉子使軸承塊表面與轉動盤間注入潤滑油膜，降低起動時之摩擦阻力。油壓頂舉系統必須包括二組泵，一組常用，一組備用；油壓管路及附屬配件必須安裝於一個箱體內。兩組泵應裝設在低於進油口高程且同一高程位置，以避免空氣殘留在油管內。E.推力軸承與導軸承併組而配置在同一潤滑油槽內，該潤滑油與油壓頂舉系統之壓油係同一系統。機組運轉時利用[離心力將油自泵(selfpumping)][]至發電機室外由冷卻水管路構成的冷卻器，以冷卻潤滑油溫使推力軸承最高溫處之溫度在冷卻水溫度[25][]℃時不超過[75][]℃。冷卻器應為二組，一組常用，一組備用。F.推力軸承必須搭配溫度電驛，針盤式溫度計及白金材質之電阻式溫度探測器以構成一溫度監視系統，詳細規格與數量另章敘述。上述表計之溫度偵測點必須是偵測對象之最高溫度處。G.[](6)導軸承A.導軸承可分為[上下][]導引軸承，用以調定主軸中心。B.導軸承必須為油浸、分塊、自潤式，裝設在油槽內。軸承金屬面須緊覆適當厚度之巴氏合金。C.導軸承之設計應使在下列三種條件下運轉而不損壞。a.5﹪之額定轉速下連續運轉至少[]分鐘。B.額定轉速及無冷卻水供應下至少運轉[]分鐘而後停機。c.奔逸轉速下持續運轉[]分鐘。D.導軸承潤滑油槽之潤滑油內應配置冷卻水管路構成的冷卻器或設計為外置方式的冷卻器，以冷卻潤滑油溫，使導軸承最高溫處之溫度在冷卻水溫度[25][]℃時不超過[75][]℃。1503215032-10V1.02002/11/25E.[](7)空氣冷卻器A.發電機轉子與定子之冷卻系統為空氣在發電機風室內經轉子[自泵(selfpumping)][]作用強迫空氣流經轉子、定子，再流經發電機之空氣冷卻器冷卻後再循環，形成封閉式自行循環冷卻方式。B.空氣冷卻器依發電機