1、發電機組系統 林繁 2013年9月13日發電機的作用、工作原理及分類發電機的作用：提供電能（將其他形式的能轉化為電能的一種設備）。例如：水能、風能、太陽能、核能等。工作原理：原動機通過主軸帶動發電機轉子跟著轉動，在發電機轉子線圈中通入直流電流，轉子線圈就會產生旋轉磁場，磁力線在旋轉過程中，被定子線圈切割，根據電磁感應原理，定子線圈中就會產生電壓，定子線圈接入負載后，定子線圈中產生電流。從原理上分為同步發電機、異步發電機。從產生方式上分為汽輪發電機、水輪發電機、柴油發電機、汽油發電機等。從能源上分為火力發電機、水力發電機等。發電機基本參數型 號SF190-40/10800額定容量(S)217.1

2、4(MVA)持續最大容量（S）240(MVA)額定電壓（Un）13.8(kV)額定電流（In）9084.6(A)功率因數0.875（滯后）相數3額定轉速150r/min飛逸轉速310r/min額定頻率50Hz額定負荷勵磁電壓405V額定負荷勵磁電流1380A相關術語解釋國產發電機型號的含義是-/ 其中：第1、2、3個框為型式（SF為立式空冷，SFS為立式水內冷，SFW為臥式，SFG為貫流式水輪發電機，SFD為水輪機-電動機）；第4個框為額定容量（MW）；第5個框為磁極個數；第6個框為定子鐵芯外徑（cm）。飛逸轉速 當水電機組與系統解列、水輪機失去負荷而導葉不能正常關閉時所升高到的最大轉速。水頭

3、越高，導葉開度越大，所達到的飛逸轉速值越高。水輪機的飛逸轉速值是通過模型試驗確定的，對混流式及軸流定漿式水輪機，飛逸轉速只與導葉開度和水頭有關。相關公式 E=4.44NKf f=pn/60 其中E為發電機的輸出電壓，N為砸數，K為常系數(約為1.1-1.25)，f為頻率，P為極對數，n為轉速為磁通量 發電機概述定子機座采用無上、下環結構，機座外徑12110mm，高2070mm。大齒板直接放于定子基礎板上，定子通過上機架支墩與上支架相連。定子鐵芯采用高導磁、低損耗、優質硅鋼片沖制而成，全圓由40片組成。鐵芯外徑10800mm，內徑10030mm，總長1900mm。 發電機定子共有960根線棒，4

4、80槽，定子繞組采用4分支，星型連接。轉子由支架、磁軛、磁極組成。轉子支架采用圓盤式轉子支架結構，支架中心體上端與上端軸相連，下端與主軸相連，并通過銷傳遞扭矩。磁極由鐵芯、線圈及阻尼繞組等組成。 發電機推力軸承負荷為1320t，推力軸承共設有14塊瓦，推力瓦采用彈性金屬塑料瓦。推力軸承采用多波紋彈性油箱支承結構，14個彈性油箱間油路互相連通，以保證軸瓦受力均勻。軸承潤滑油冷卻采用內循環冷卻方式，在推力油槽內設有抽屜式高效油冷卻器。 發電機采用旋轉擋風板型式的端部回風的密閉自循環系統，熱空氣由8個固定在定子機座周圍的冷卻器冷卻。 發電機采用水噴滅火方式，滅火環管分別布置在發電機定子線圈的上、下兩

5、端，上、下分別設有72個噴霧頭圓周均布。水輪發電機結構分類懸掛式發電機 推力軸承位于轉子上方，支承在上機架上。傘式發電機 推力軸承位于轉子下方，設在下機架上。 普通傘式，有上下導軸承。 （1）半傘式。有上導軸承，無下導軸承。發電機通常將上機架埋入發電機層地板以下。 （2）全傘式。無上導軸承，有下導軸承。機組轉動部分的重量通過推力軸承的支撐結構傳到水輪機頂蓋上，通過頂蓋傳給水輪機座環。 我廠水輪發電機采用具有上下兩個導軸承的立軸半傘型結構。推力軸承位于轉子下部的下機架上，與下導軸承合用一個油槽。軸系由上端軸、轉子支架中心體和主軸組成，并由發電機上、下導軸承和水輪機水導軸承支撐。 導軸承和推力軸承

6、介紹發電機轉子水輪發電機轉子結構圖水輪發電機定子結構水輪發電機定子主要是由機座、鐵芯和三相繞組線圈等組成。鐵芯固定在機座上。定子結構圖定子結構圖定子結構圖發電機冷卻方式同步發電機的冷卻分為外冷和內冷兩種: 1、外冷:包括空冷和氫冷 空冷:冷卻介質為空氣,即用空氣把發電機內因損耗而產生的熱量帶走,這種方式結構簡單,但冷卻效率不高。 氫冷:冷卻介質為 氫氣,即用氫氣把熱量帶走。與空氣相比,冷卻能力高。通風損耗較小,但結構復雜,需配置儲氫設備。 2、內冷:包括定子水內冷,轉子氫內冷等 內冷(直接冷卻方式):冷卻介質為水、油、氫氣,即將氫、水或油通過導線內部,直接把熱量帶走,與前述兩種表面冷卻方式相比

7、,冷卻能力高,可以縮小發電機體積,節省材料,便于制造大容量發電機,但發電機結構復雜,銅損較大,鐵損和機械損耗較小,總損耗相差不多。機組制動系統制動系統的作用：防止機組惰性停機，長時間低轉速運行破壞推力軸承油膜。制動系統的分類：電制動和機械制動電制動與機械制動的優缺點：投資成本、可靠性、制動效果及產生不利因素分析我廠機組采用機械制動系統，當發電機轉速下降到15額定轉速時投入制動，制動塊采用新型非金屬無石棉材料制成。制動器共12臺，可兼作油壓頂起裝置，并配有壓力為12MPa可移動式電動油泵。制動系統設置8臺吸塵裝置，吸塵裝置在發電機轉速下降到20額定轉速時投入，延時5min切除。 制動流程：上腔與

8、下腔的作用實際運行中遇到的問題：當機組停機檢修后恢復措施的過程中，在裝置上電后吸塵裝置動作（符合啟動條件）什么情況下需要頂轉子及頂轉子的注意事項？ 停機時間超過規定值或推力軸承檢修或排油后都需要。機組軸電流監測機組軸電流產生的原因：由于定、轉子之間的氣隙不均勻以及定子鐵芯的局部磁阻較大、磁路不對稱等原因，導致發電機的定子磁場存在不平衡，這會使得水輪發電機的轉子上產生與軸相交的交變磁通和軸向的感應電勢即軸電壓。機組軸電流的危害：在軸承絕緣良好時，軸電流是相當小的，而當軸承某一部位絕緣不良或軸電壓大于油膜的擊穿值時，軸電流將明顯增大，該軸電流將使軸瓦發生電蝕而損傷甚至毀壞，并加速軸承潤滑油的變質老

9、化。軸電流監測裝置1 軸電流監測裝置由ZCT型軸電流互感器和ZCX型軸電流報警裝置兩部分組成。ZCT型軸電流互感器為環形分瓣結構，具有一個工作繞組和一個試驗繞組，安裝在發電機上端軸上，ZCX型軸電流報警裝置安裝在儀表制動柜上。2 軸電流監測裝置工作電源為50Hz交流220V。3 軸電流報警裝置上有4位數碼顯示管，顯示軸電流值，當軸電流未達到報警設定值時，報警裝置上顯示燈“ALERT” “DANGER”顯示綠色，當軸電流達到預先設定的“警告”報警值時，報警裝置上的“ALERT”信號燈變紅色，并同時發出一開關量報警信號；當軸電流達到預先設定的“危險”報警值時，報警裝置上的“DANGER”信號燈變紅

10、色，并同時發出一開關量報警信號。發電機保護裝置 發電機保護采用南瑞RCS-985A保護裝置，分A、B兩個保護屏，A屏由南瑞RCS-985A保護裝置組成，B屏由南瑞RCS-985A+RCS974A保護裝置組。實現主保護、異常運行保護、后備保護的全套雙重化。兩套保護裝置分別取自不同組電流互感器，主保護和后備保護共用一組電流互感器，同時作用于兩個跳閘線圈。 保護裝置采用交流220V電源和直流220V電源供電，交流用于打印機和屏內照明，直流用于保護裝置電源。 發變組保護B屏上配有RCS-974A變壓器、非電量及輔助保護，可以完成變壓器的非電量保護及發電機出口斷路器失靈啟動等功能。 保護出口的投、退可以

11、通過裝置跳閘出口壓板實現。保護功能可以通過屏上壓板或內部壓板、控制字單獨投退。 發電機中性點接地相關知識發電機中性點接地方式一般有中性點不接地、中性點經消弧線圈接地，以及中性點經電阻接地等多種方式。 發電機定子繞組發生單相接地故障時，接地點流過的電流是發電機及其連接的廠用分支，封閉母線和主變低壓繞組的對地電容電流。當接地電容電流超過允許值時（300MW機組的接地允許電流為lA）。將燒傷定子鐵芯，進而可能損壞定子繞組絕緣，導致匝間或相間短路。發電機中性點采用“經高電阻接地”方式，即經副邊帶電阻的配電變壓器接地，也就是在中性點和地之間連接一配電變壓器，在其二次側連接一只電阻，使中性點線路的阻抗值增

12、大，起到限制接地電流的作用。 接地變的作用 ：（1）取代高電阻接地,限制接地電流,適當減少接地過電壓.接地變壓器的原邊接發電機中性點與地之間,副邊接上一個小電阻即可起到高電阻的作用,根據公式,一次側呈現的阻抗等于二次側電阻乘以變壓器變比的平方,所以有接地變壓器,可以用一個小電阻來發揮一個高電阻的作用。（2）發電機接地的時候,中性點對地有電壓,這個電壓等于就加在了接地變壓器的原邊,那么副邊自然能感應出一個電壓,這個電壓可以做為發電機接地保護的判據,即可以用接地變壓器抽取零序電壓.發電機運行規定1 備用中的機組應具備啟動條件，未經值長許可，不得在運行機組和備用機組上進行任何作業。2 運行中發電機中

13、性點必須經接地變壓器可靠接地,不允許發電機中性點不接地運行。3 正常時全廠機組運行臺數應按調度的要求和負荷確定，全廠有兩臺及以上機組運行時應保證每一聯合單元有一臺機組運行。主要是與我廠廠用電的接線方式有關 。4 發電機采用自動準同期方式與系統并列，在主變由系統充電正常后發電機與主變低壓側進行同期并列。5 機組所帶負荷應躲過振動區域運行，并做到經濟合理地分配負荷，盡量設法使機組在最優工況下運行。發電機運行規定6 當進入發電機的冷風不超過規定溫度時,在下列條件下發電機能輸出額定功率：6.1 在額定轉速及額定功率因數時,電壓與額定值的偏差不超過5%6.2 發電機定子電壓變化時定子電流允許值百分值（%

14、）50-5電壓（kV）14.4913.813.11電流（kA）8.6529.0846 9.53386.3 在額定電壓時，頻率與額定值的偏差不超過1%；6.4 當電壓及頻率同時發生偏差,若電壓和頻率同時為正偏差時, 兩者偏差之和不超過6%；若電壓和頻率不同時為正偏差時,兩者偏差的百分數之和不超過5%。6.5 當電壓與頻率偏差超過規定值運行時，勵磁電流不超過額定值，定子電流不超過額定值的105%（9.5388kA）。發電機運行規定7 正常情況下發電機應在功率因數為0.8751（滯后）的范圍內運行，系統需要時發電機可進相運行，進相運行時定子和轉子溫度不得超過允許值。發電機帶額定有功時，無功進相不得大

15、于50MW ；機組有功為零時，無功進相不得大于92MW。8 發電機運行最高電壓不得大于額定值的110%（15.18kV）。發電機的最低運行電壓應滿足穩定運行的要求，一般不應低于額定值的90%(12.42kV)。9 運行中發電機電流不平衡時，機組不得發生異常振動，任何一相電流不得超過額定電流值（9084.6A），且不平電流與額定電流之比不得超過9%(817.61A)。10 發電機在額定負荷下連續運行時，冷風溫度不得超過40，最低冷風溫度以空冷器不凝結露為準。11 在系統發生事故情況下，為了防止系統的靜態穩定的破壞，允許發電機短時間內事故過負荷運行，在過負荷運行期間應注意監視線圈、軸承、熱風溫度不

16、得過高，事故過負荷允許的數值應符合下表：過負荷電流與額定電流比值1.11.12 1.15實際定子電流值（A） 9203.79371 9622允許持續時間（min） 60 30 15發電機運行規定12 當進入發電機的冷卻空氣溫度不超過規定溫度時，發電機在額定電壓、功率因數和頻率下持續發出額定出力時其定子線圈溫度不得超過140，定子鐵芯溫度不得超過140，磁極線圈的最高溫度不得超過150。13 發電機正常運行時冷卻器水壓應小于0.6MPa,當一臺空氣冷卻器退出運行不影響發電機的正常運行。14 當發電機長期停機時，發電機的內部溫度不得低于10，為了防止發電機長時間停機備用造成絕緣下降，機組停機備用時

17、間不得超過48小時，值守人員應按規定聯系調度進行備用機組和運行機組的倒換。15 發電機啟動前絕緣應滿足以下要求：15.1 定子線圈吸收比R60/R151.3；15.2 定子絕緣電阻R6014M；15.3 轉子回路絕緣電阻應不小于0.5M。16 發電機絕緣不滿足要求時可啟動發電機進行短路干燥，短路干燥時發電機差動保護及低壓過流保護應退出運行。17 機組大修或故障后應按要求對機組進行遞升加壓試驗。18 啟動發電機空載干燥時應關閉空冷器冷卻水，干燥時機組各部溫度不得超過規定。19 機組帶主變遞升加壓時,應斷開廠高變低壓側開關。發電機運行規定20 發電機出口GCB裝置20.1 HECS-100L型GC

18、B裝置運行中，斷路器SF6顯示指針應指示在正常（綠色）區間，氣壓不得低于0.62 MPa （20時）密度不得低于40.7kg/m3)（20時）。各部溫升不得超過規定值。20.2 HECS-100L型GCB裝置正常運行時控制方式置“REMOE”，隔離開關的操作時需在現場進行解鎖，遠方操作通過計算機監控遠方發令進行斷路器和隔離開關的操作，現地操作時將操作方式至“LOCAL”，在控制屏上用分合閘按鈕進行操作。20.3 發電機出口GCB裝置內接地刀閘只能在現地進行操作。20.4 發電機出口斷路器試驗時可將發電機出口GCB控制方式置“現地”，出口隔離開關在分開時現地手動合上出口斷路器。20.5 機組遞加

19、試驗和黑啟動帶廠用時需在現地手動合上機組出口斷路器。20.6 機組出口GCB裝置隔離開關操作完畢后應將程序鎖裝置切換至相應狀態并上鎖，并將程序鎖鑰匙收回。發電機巡回檢查項目1 檢查機旁監控盤運行正常，機組狀態顯示正常，機組運行參數顯示正常；2 機組保護裝置運行正常，信號指示正確，機組各保護投入正確，裝置面板上綠色“運行”燈亮，無任何報警信號；3 機組故障錄波裝置運行正常，無故障和告警信號；4 機組制動柜制動氣壓正常，各電磁閥位置正確，測速裝置運行正常，轉速信號正確；5 機組軸電流檢測裝置運行正常，發電機軸電流小于規定值；6 機組振動擺度測量裝置運行正常，各部振動擺度正常；7 機組電氣柜運行正常

20、，各參數及信號正確；8 發電機出線、中性點引出線連接良好，中性點接地刀閘接觸良好，干式接地變壓器運行正常，接地良好；9 發電機滑環、刷架、碳刷、引線等清潔、完整，接線緊固，運行中碳刷無火花、無跳動，碳刷磨損量在正常范圍內；發電機巡回檢查項目10 發電機轉子回路、勵磁系統各設備運行正常，各表計指示正確，各元件及接頭無發熱,勵磁調節裝置無故障、無報警，發電機轉子過壓保護柜運行正常；11 發電機勵磁變壓器各部溫度正常，各接頭接觸良好無發熱；12 發電機GCB運行正常，位置指示正確，斷路器SF6氣體壓力與密度值正常，操作機構彈簧位置及油位正常。各連接部分無過熱現象，外殼接地線接地良好；13 各電壓互感

21、器完好，一、二次接線及電壓互感器二次熔斷器完好，電壓指示正常；14 發電機出口封閉母線各部溫度正常，外殼接地線接地良好；15 發電機上導、推力軸承及下導油槽油位、油色正常，各部無漏油；16 機組各部水壓正常，表計指示正確，閥門位置正確，管路閥門無滲漏；17 風洞內清潔無雜物無異音、異味，轉動和固定部分無摩擦，空氣冷卻器完好，冷卻水壓正常，各冷卻水管無破裂，空冷器無結露和滲漏，風洞內無積水和積油。機組開、停機操作l 操作的主要控制方式： 1 正常運行時應由計算機監控系統操作員工作站遠方發令，自動開、停機； 2 全廠AGC投入運行時，機組可通過全廠AGC進行負荷分配，自動開、停機； 3 機組可通過

22、電廠遠控中心遙控發令自動開、停機； 4 機組可在現地控制單元（LCU）發令，自動開、停機； 5 試驗時可現地進行機組手動分步開、停機； 6 機組發生事故而保護未動作時，機組可在現地或遠方進行事故停機。l 開機條件： 1、機組在停機態；2 機組無電氣事故和故障；3 機組無機械事故和故障；4 制動閘全部落下； 5 制動系統氣源正常；6 空氣圍帶無氣壓；7 導葉在全關位置；8 氣動剪斷銷氣源正常；9 剪斷銷未剪斷；10 進水口閘門全開；11 機組壓油裝置壓力正常；12 接力器鎖錠拔出；13、勵磁系統控制方式在遠方位。l 機組手動開、停機操作發電機的相關操作機組負荷調整 1 單機運行時通過操作員工作站

23、進行負荷調整； 2 全廠AGC投入運行時，由省調或本廠給定負荷，全廠機組負荷自動分配； 3 機組現地控制單元（LCU）進行負荷調整； 4 進行試驗或特殊工況時，調速器切電手動運行，手動調整負荷。發電機檢修后啟動前的準備工作 1 發電機檢修后恢復備用前，有關設備回路的檢修工作必須全部結束，將有關工作票全部收回，拆除臨時裝設的安全措施（接地線、標示牌、臨時遮欄），并恢復常設遮欄； 2 按發電機巡回項目對發電機各個部分進行全面檢查滿足啟動條件； 3 在發電機恢復備用前，應測量發電機定子及轉子回路的絕緣電阻，并作好記錄。機組絕緣不滿足要求時，發電機不得投入運行，應按要求進行空載干燥或短路干燥； 4 機

24、組出口斷路器、磁場斷路器分合閘試驗和保護聯動試驗正常。發電機零起升壓試驗發電機零起升壓試驗操作步驟 1 查機組滿足遞升加壓條件； 2 查直流起勵電源正常； 3 開機至額定轉速，檢查機組各部運行正常； 4 檢查機組運行各部振動、擺度是否正常； 5 合上磁場斷路器FMK； 6 投入“零起升壓”功能； 7 按“起勵”鍵保持5秒； 8 檢查機組起勵正常； 9 按“增磁”按鈕將電壓由“255075%100%”的順序加至額定； 10 在升壓過程中檢查發電機、勵磁變壓器及其引線各部無異常。注意事項 1、在升壓過程中，應協調各專業檢查發電機及變壓器等有無異常； 2、發變組零起升壓過程中，應協調保護專業按住機組

25、出口刀閘的分閘繼電器，判機組出口隔刀在分閘才能合上出口開關。 3、發變組零起升壓過程中，應打掉機組電調斷路器端子，以維持系統的穩定性，因為當電調在合閘前為頻率調節，合閘后為開度調節模式。 4、機組大小修后，為了防潮避免機組絕緣下降，應在空轉或做遞升過程中全關空冷冷卻水。同時手動啟動主變冷卻器。 5、發變組零升后，不能直接逆變，減磁降電壓為0后分機組出口斷路器，再逆變。發變組零升時，應退出影響相鄰和高壓側的相關保護，完成后恢復。機組短路干燥 機組短路干燥準備工作：1、測量發電機定子及轉子線圈的絕緣電阻；2、發電機勵磁系統正常，外接勵磁電源接線正確；3、檢查發電機出口側專用三相短路板裝設完畢；4、

26、投入發電機出口電壓互感器，發電機中性點干式接地變壓器；5、關閉空冷器進水閥；6、檢查發電機密封完好；7、查發電機按要求保護投入正確（退出發電機差動保護和低壓過流保護）。機組短路干燥的注意事項定子繞組采用短路干燥時，將定子繞組三相短路，發電機在額定轉速下運行，轉子繞組加適當勵磁電流，使定子繞組電流為額定電流的60%100%（5450A9084A）進行干燥，直到絕緣電阻在45小時內穩定，并滿足規定要求； 短路干燥時發電機溫度應按要求控制，發電機定子繞組的升溫速度，應緩慢上升，在40以下時，每小時溫升不超過510，溫度在40以上時，每小時溫升不得超過1015。升溫過程中，應每小時記錄一次溫度、定子電

27、流、勵磁電流和絕緣電阻，當溫度穩定后每小時記錄一次；發電機干燥的溫度不應超過90，絕緣電阻達不到要求時，可適當提高干燥溫度，但發電機定子線圈不得超過100；干燥過程中注意觀察電刷和滑環，發電機中性點和出口短接線接觸是否良好，有無發熱、火花等現象發生，并檢查機內是否有異常聲音和氣味，監視短接線發熱情況，并注意定子線圈是否有局部過熱、焦臭味和煙氣等。發電機出口GCB定值參數機組GCB裝置內PT負荷其它相關知識點水輪發電機組盤車 安裝水輪發電機組時，用外力將水輪機及水輪發電機轉動部件緩慢地旋轉，以測量主軸擺度及調整機組軸線的工藝。大型水輪發電機組在檢修時一般采用機械和電動兩種盤車方式。機械盤車較簡便，通常在定、轉子回路斷開后采用；電動盤車轉速易控制，受力均勻，可控性高，一般在測量及調整機組軸線及研磨烏金軸瓦時采用。機械盤車是用橋機做牽引，通過鋼絲繩和滑輪來拖動機組。機械盤車比較簡便，通常在定、轉子回路斷開后采用。電動盤車是使發電機定、轉子分別通上直流電后，利用定、轉子磁場的交叉作用力，使機組緩慢旋轉。電動盤車時轉