专题一：哈电600MW汽轮发电机结构及运行

信阳电厂600MW机组培训电气设备及系统——发电机及运行毛慧和2020/3/2专题一：发电机及运行1QFSN-600-2YH，2YHG型汽轮发电机一、发电机的结构二、发电机的性能三、发电机的运行2020/3/2专题一：发电机及运行2发电机的基本原理同步发电机的机电能量转换是在电磁运动过程中实现的,所以同步发电机和其他电机一样,在结构上由固定的和转动的两部分组成。固定部分称为定子,即电枢；转动部分称为转子。定子和转子之间有气隙。如右图所示为三相同步发电机的原理示意图。定子铁芯内壁的槽内装有三相对称绕组A-X、B-Y、C-Z，称为电枢绕组,三相绕组的轴线在空间互隔120°电角度。2020/3/2专题一：发电机及运行3转子上装有励磁绕组,励磁绕组中通以直流电后建立一个恒定的主磁极磁场。当转子在原动机的拖动下转动时，电枢绕组与磁场相互作用，在电枢绕组中感生电势，并通过负载电流实现机电能量转换。当转子由原动机拖着以转速n等速旋转时，定子三相绕组依次切割主磁极的磁通，从而在三相绕组中感生三相绕组电势EA、EB、EC，它们之间在时间上互隔120°电角，它们的频率与转速n和极对数p有关，即f1=Pn/60（HZ）2020/3/2专题一：发电机及运行4大型同步发电机的冷却技术一、大型同步发电机冷却问题的意义发电机在运行中存在损耗发电机都有一个额定容量改进电机的冷却方式可增大电机的容量二、大型同步发电机发热问题的特点表面散热问题热量从内到外的传导问题局部过热问题2020/3/2专题一：发电机及运行5三、汽轮发电机的冷却方式空气冷却氢冷技术直接冷却方式（即内冷方式）定子、转子都采用氢内冷定子水内冷,转子氢内冷,定子铁芯氢外冷氟里昂自循环蒸发冷却方式四、氢冷汽轮发电机的优点QFSN-600-2发电机冷却方式为整体全封闭，内部氢气循环，定子绕组水内冷，定子铁芯及端部结构件氢气表面冷却，转子绕组气隙取气氢内冷的冷却方式。2020/3/2专题一：发电机及运行61）电机的通风损耗及转子表面对气体的摩擦损耗大大减小。2）绝缘内间隙及其它间隙导热能力改善。3）表面散热能力强。4）发电机内部清洁，通风散热效果稳定。5）使故障损坏程度大为减轻。6）噪音较小,绝缘材料不易受氧化和电晕的损害五、氢冷技术带来问题密封技术更加严格。必须设置一套供氢装置。氢冷发电机的机座和端盖更加复杂2020/3/2专题一：发电机及运行7发电机型号及意义型号含义［1］［2］-［3］-［4］［1］产品系列代号，QF-汽轮发电机［2］Q-氢外冷，N-氢内冷，S(SS)-(双)水内冷［3］发电机容量，MW［4］发电机极数如：QFSN-600-2表示定子绕组水内冷，转子绕组氢内冷，600MW，2极汽轮发电机。2020/3/2专题一：发电机及运行8哈电QFSN-600-2YH，2YHG型汽轮发电机一、发电机结构简介2020/3/2专题一：发电机及运行9发电机结构1.定子2.转子3.端盖与轴承4.油密封装置5.冷却器及外罩6.出线盒、引出线及瓷套端子7.集电环及隔音罩刷架装配2020/3/2专题一：发电机及运行10发电机结构8.发电机监测系统9.发电机冷却系统10.发电机通风系统11.发电机密封2020/3/2专题一：发电机及运行11发电机结构概述该发电机为三相交流隐极式同步发电机。发电机由定子、转子、端盖及轴承、油密封装置、冷却器及其外罩、出线盒、引出线及瓷套端子、集电环及隔音罩刷架装配、内部监测系统等部件组成。发电机采用整体全封闭、内部氢气循环、定子绕组水内冷、定子铁心及端部结构件氢气表面冷却、转子绕组气隙取气氢内冷的冷却方式。发电机定、转子绕组均采用F级绝缘。2020/3/2专题一：发电机及运行12发电机外形图2020/3/2专题一：发电机及运行13QFSN-300-2YHG型汽轮发电机总装配图2020/3/2专题一：发电机及运行141．定子定子由机座、铁心、隔振结构、绕组和进出水汇流管等部件组成。（1）机座定子机座为整体式,由优质钢板装焊制成。机座外皮在圆周方向采用整张钢板经辊压成圆桶状后套装在机座骨架上。定子机座的强度按能承受3.5倍工作氢压设计，具有足够的强度和刚度及气密性。2020/3/2专题一：发电机及运行15定子机座的两侧共设4个可拆卸的吊攀和6个供装配测量元件接线端子板的法兰。发电机定子冷却水汇流管的进水、出水法兰均设在机座的侧面顶部，可保证在断水事故状态下定子绕组内仍能充满水。（2）定子铁心定子铁心由冷轧硅钢板冲制并经绝缘处理的扇形片叠装而成。铁心采用圆形定位螺杆、夹紧环、绝缘穿心螺杆、端部无磁性齿压板和分块压板的紧固结构。2020/3/2专题一：发电机及运行16定子铁心端部设有磁屏蔽，可有效地将定子端部漏磁分流，以减小端部发热，保证发电机在各种工况下可靠地运行。定子铁心沿轴向分成96段,铁心段间设置6mm宽的径向通风道，边段铁心设计成沿径向呈阶梯形状并粘接成整体，边段铁心的段厚度比正常段薄。定子铁心沿全长分成与机座相对应的11个风区，冷热风区相间隔。为防止风区间串风，在铁心背部与机座风区隔板之间设置有挡风板。2020/3/2专题一：发电机及运行17（3）定子隔振结构为了减小由于磁拉力在定子铁心中产生的倍频振动对基础的影响，该型发电机在定子铁心与定子机座之间采用了弹性支撑的隔振结构（如右图所示）。2020/3/2专题一：发电机及运行18隔振结构是在出风区内定子铁心与定子机座之间设置6组切向弹簧板。定子铁心经夹紧环与弹簧板的一端相连接，弹簧板的另一端与机座隔板相连接。弹簧板分布在夹紧环的两侧和底部，底部弹簧板用来保持铁心的稳定，并在事故状态下分担电磁力矩。（4）定子绕组定子绕组由定子线棒、定子绕组槽内固定结构、定子绕组端部固定结构和定子绕组引线等构成。2020/3/2专题一：发电机及运行19定子线棒定子线棒由空心导线和实心导线组合构成，组合比为1:2。空、实心导线均包聚酯玻璃丝绝缘。线棒对地绝缘采用F级环氧粉云母带、双边厚11mm。定子线棒经一次模压成型，因而具有良好的绝缘强度、机械强度和防晕性能。定子绕组槽内固定结构定子绕组槽内固定采用在槽底和上、下层线棒间填加外包聚酯薄膜的热固性适形材料，并采用涨管压紧工艺，使线棒在槽内良好就位。2020/3/2专题一：发电机及运行20同时，在线棒的侧面和槽壁之间塞入半导体垫条，使线棒表面良好接地，以降低线棒表面的电晕电位。定子槽楔由高强度F级玻璃布卷制模压成型，在槽楔下面采用弹性绝缘波纹板径向压紧线棒。定子槽口处槽楔具有可靠的防松结构。定子绕组端部固定结构定子绕组端部固定采用刚——柔绑扎固定结构（见下图）。2020/3/2专题一：发电机及运行21定子绕组端部固定结构图2020/3/2专题一：发电机及运行22定子绕组的端部通过设在端部内圆上的2道径向可调绑扎环、绕组鼻端径向撑紧环、上下层线棒之间的充胶支撑管及下层线棒与锥环间的适形材料等固定在大型整体锥形支撑环上。而绕组线棒的鼻端之间则用垫块、楔形支撑块和浸胶玻璃布带绑扎成沿圆周呈环状的整体。这样，绕组端部与锥形支撑环形成牢固的整体。2020/3/2专题一：发电机及运行23而锥形支撑环的前端搭接在铁心端部的小撑环上，以便于滑动，锥形支撑环的外圆周与21个辐向均匀分布的绝缘支架固定在一起，绝缘支架又通过无磁性弹簧板与定子铁心端部的分块压板固定在一起，从而形成柔性联接结构。整个定子绕组的端部则成为沿径向和切向固定牢固、沿轴向可伸缩的刚——柔固定结构。2020/3/2专题一：发电机及运行24（５）定子绕组汇流管及引出线汇流管定子绕组进出水汇流管分别装在机座内的励端和汽端。由励端进水汇流管经绝缘引水管构成向定子绕组、定子绕组引线、引出线和瓷套端子、中性点母线供水的水路。定子绕组的出水经汽端出水汇流管汇集排出，定子绕组引线、引出线、瓷套端子、中性点母线的出水汇集在出线盒内的小汇流管内，小汇流管经机外底部的连通管与汽端出水汇流管连接，从而构成了发电机定子冷却水系统。2020/3/2专题一：发电机及运行25定子进出水汇流管均用不锈钢管制成。汇流管的进口位置设在机座励端顶部的侧面，出口位置设在机座汽端顶部的侧面。进出水汇流管之间通过设在机座外顶部的连通管连通，使之排气通畅，保证绕组在运行时充满水及水系统发生故障时不失水。2020/3/2专题一：发电机及运行262．转子转子由转轴、绕组及端部绝缘固定件、阻尼系统、护环、中心环、风扇、联轴器和集电环装配等构成（转子装配图见下页）（１）转轴转轴用高强度高导磁的铬镍钼钒整体合金锻钢制成。转轴本体设有32个嵌线槽。转子嵌线槽采用开口半梯形。2020/3/2专题一：发电机及运行27转子装配图2020/3/2专题一：发电机及运行28为了使转子的磁极方向和极间方向的刚度均衡，转轴本体每极表面（大齿）上开设了22个横向槽。在转轴本体磁极（大齿）表面和相邻的小齿上还设有供动平衡用的平衡螺栓孔。转轴本体磁极（大齿）表面上设有阻尼槽，本体两端面均开设有4个供转子绕组端部通风的轴向通风槽。2020/3/2专题一：发电机及运行29（2）转子绕组转子绕组由线圈、槽内绝缘及固定件、端部绝缘及固定件和引出线等组成。转子线圈转子线圈采用高强度精拉含银铜排制造。转子每极下共有8个线圈，其中1号线圈为6匝、2～8号线圈为8匝。每匝导体由上下两根铜排组成。2020/3/2专题一：发电机及运行30每个线圈由2段直线部分、2段圆弧部分和4个圆角部分组成，各部分均单独加工制造后经中频感应钎焊成一体。因此，线圈整体具有良好的尺寸和形状。槽楔转子槽楔由高强度铝合金制成，端头槽楔由铍铜合金锻件制成。转子引出线转子引出线由J型引线、径向导电螺钉和轴向导电杆构成。2020/3/2专题一：发电机及运行31J型引线的一端与1号线圈端部底匝铜排连接，另一端通过转轴轴柄上的引线槽引至径向导电螺钉处。径向导电螺钉将J型引线与转轴中心孔内的轴向导电杆连接在一起，而轴向导电杆通过中心孔一直延伸至转子励端联轴器的端面，并与集电环装配的小轴联轴器端面的导电杆相接，从而构成发电机的转子励磁电路。2020/3/2专题一：发电机及运行32（３）转子护环转子护环由高强度无磁性合金锻钢制成。转子护环的前端热套在转子本体端部，后端与中心环热套在一起。（４）转子阻尼系统该发电机转子每极表面（大齿）上开设有两个阻尼槽，槽内置放通长的阻尼铜条，并采用非磁性钢阻尼槽楔，从而使感应电流能顺利通过极表面上的横向槽，避免在横向槽周围形成过热点。2020/3/2专题一：发电机及运行33同时，转子线圈槽楔采用了对感应电流屏蔽效果良好的铝合金，并在各段槽楔间采用连接块搭接，使感应电流能顺利通过各段槽楔间的接缝处，防止了在槽楔接缝处的齿部形成过热点。此外，与护环接触的端头槽楔采用热态导电性能良好的铍铜合金，使护环能与端头槽楔接触良好，并通过端头槽楔将各阻尼铜条、各线圈槽内的槽楔并联在一起，形成了可靠的笼式转子阻尼系统。2020/3/2专题一：发电机及运行34（５）风扇在转子两端护环外侧装设有单级浆式风扇，用以驱动发电机内的氢气循环冷却发电机。转子风扇由风扇座环和风扇叶片组成。风扇座环由高强度合金锻钢制成，并热套在转轴上。风扇叶片由高强度铝合金锻成，并按规定的扭转角固定在风扇座环上。2020/3/2专题一：发电机及运行35（６）转子联轴器转子汽、励两端轴头处各设有与汽轮机和集电环装配的小轴连接的联轴器。联轴器由高强度铬镍钼钒合金锻钢制成。联轴器与转轴间采用过盈配合。为防止联轴器与转轴之间发生相对转动，在联轴器和转轴配合处配装了周向均布的轴向圆锥形定位键。2020/3/2专题一：发电机及运行363．端盖与轴承该型发电机采用端盖式轴承（如右图和下页图）,即端盖上设有轴承座，由端盖支撑轴承载荷。端盖(励端)图1235691011131415162020/3/2专题一：发电机及运行37端盖，轴承，油密封图2020/3/2专题一：发电机及运行384．油密封装置该型发电机采用双流双环式油密封，如右图所示。双流双环式油密封图2020/3/2专题一：发电机及运行39油密封