1、 QFSN-300-2-20B型汽輪發(fā)電機(jī)產(chǎn)品說明書 目 錄1.適用圍.22. 概述.23. 額定和性能.24 結(jié)構(gòu)介紹.7汽輪發(fā)電機(jī)產(chǎn)品說明書1.適用圍:本"產(chǎn)品說明書"適用于QFSN-300-2-20B與同型不同容量(如330MW)的汽輪發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)型號所表示的意義為(以300MW容量為例)： QFSN 300 2 20 B特征號電壓20kV兩極額定容量300MW轉(zhuǎn)子繞組氫冷定子繞組水冷發(fā)電機(jī)由汽輪機(jī)拖動(dòng)2. 概述本型汽輪發(fā)電機(jī)為三相二極同步發(fā)電機(jī), 由汽輪機(jī)直接拖動(dòng)。本型汽輪發(fā)電機(jī)的冷卻采用" 水氫氫" 方式, 即定子線圈 (包括定子引線,定子過

2、渡引線和出線)采用水冷,轉(zhuǎn)子線圈采用氫冷,定子鐵心與端部結(jié)構(gòu)件采用氫氣表面冷卻。集電環(huán)采用空氣冷卻。機(jī)座部的氫氣由裝于轉(zhuǎn)子兩端的軸流式風(fēng)扇驅(qū)動(dòng),在機(jī)進(jìn)行密閉循環(huán)。勵(lì)磁采用"機(jī)端變壓器靜止整流的自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)"。 發(fā)電機(jī)滿足以下標(biāo)準(zhǔn)的要求: GB/T7064 透平型同步電機(jī)技術(shù)要求 IEC34-3 透平型同步電機(jī)技術(shù)要求 IEEE Std.115 同步電機(jī)試驗(yàn)方法3 額定和性能 (以300MW為例，詳見技術(shù)數(shù)據(jù)匯總表)型號 QFSN-300-2-20B額定出力(按技術(shù)協(xié)議) 353 MVA/300 MW 額定電壓 20 kV額定電流 10.189 kA功率因數(shù) 0.85 (滯

3、后)轉(zhuǎn)速 3000 r/min頻率 50 Hz相數(shù) 3短路比0.6 效率98.9冷卻方式水氫氫額定氫壓 0.25 MPa(g)定子接線 2-Y出線端子數(shù) 6絕緣等級 F (溫升按B級考核)電抗瞬變電抗 x'd (非飽和值) 0.25 (標(biāo)么值)超瞬變電抗 x"d(飽和值) 0.15 (標(biāo)么值)每日漏氫量 10 m3轉(zhuǎn)軸振動(dòng) 0.075mm (p/p)軸承振動(dòng) 0.025mm (p/p) 噪音 89 dB(A)(離機(jī)殼1 m 處測量)3.1 技術(shù)規(guī)和基本技術(shù)要求3.1.1 型式和轉(zhuǎn)向三相, 二極, 隱極式轉(zhuǎn)子同步發(fā)電機(jī),由汽輪機(jī)直接驅(qū)動(dòng),其旋轉(zhuǎn)方向隨汽輪機(jī)，(國汽輪機(jī)從機(jī)頭向發(fā)

4、電機(jī)看為順時(shí)針方向)。3.1.2 環(huán)境溫度和海拔高度發(fā)電機(jī)與其輔助設(shè)備連續(xù)運(yùn)行的環(huán)境條件為:廠房環(huán)境溫度 5-45, 3.1.3 檢溫計(jì)在以下部位裝設(shè)電阻測溫元件(RTD)和溫度計(jì)（詳見隨機(jī)安裝圖4）:定子線圈和出線的每條水支路的出水端(RTD)；定子每槽上層和下層線圈之間(RTD)；定子鐵心齒部和軛部(不少于 12 個(gè) RTD)；冷卻器冷風(fēng)側(cè)和熱風(fēng)側(cè)(RTD 和溫度計(jì))；軸瓦(RTD)；軸承出油管(RTD和溫度計(jì))；油密封出油管(RTD)；氫氣冷卻器總進(jìn)水管和每個(gè)出水管(RTD和溫度計(jì))。集電環(huán)出風(fēng)(溫度計(jì))測溫元件為100(0)鉑熱電阻（雙支元件）；所有測溫元件在機(jī)座的引線均為屏蔽線。在定

5、子端部壓指、壓圈與銅屏蔽上埋設(shè)有熱電偶。發(fā)電機(jī)在規(guī)定的冷卻介質(zhì)參數(shù)下運(yùn)行在額定狀態(tài)時(shí), 各處溫度限值符合國標(biāo)GB/T7064的規(guī)定。3.1.4臨界轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)離額定轉(zhuǎn)速±10的圍。3.1.5超速發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子裝配后進(jìn)行120額定轉(zhuǎn)速的超速試驗(yàn),歷時(shí)2min 。3.1.6定子繞組電阻偏差排除引線長度不同引起的誤差后, 任意兩相冷態(tài)電阻測量值之差不大于其中最小值的 1.0。3.1.7氫氣冷卻器氫氣冷卻器在制造廠進(jìn)行0.8MPa的水壓試驗(yàn),歷時(shí) 30 分鐘。電廠交接試驗(yàn)壓力為0.6 MPa,歷時(shí) 30 分鐘。當(dāng) 5的水管堵塞后, 發(fā)電機(jī)仍能輸出額定功率。當(dāng)一個(gè)冷卻器退出運(yùn)行后,發(fā)電機(jī)能輸

6、出80額定功率。3.1.8絕緣電阻3.1.8.1 定子繞組在干燥狀態(tài)接近工作溫度時(shí)測量,不小于 5 兆歐。(用2500V兆歐表測量。)3.1.8.2 轉(zhuǎn)子繞組室溫下( 20 )測量不小于1 兆歐。(用500V兆歐表測量。)3.1.8.3 測溫元件室溫下(20)測量不小于1兆歐。(用250V兆歐表測量。)3.1.8.4.軸承和油密封(勵(lì)磁機(jī)端)軸承和油密封(勵(lì)端) 對地絕緣電阻不小于1兆歐(用1000V兆歐表測量)3.1.9電壓波形與諧波因數(shù)(THF)發(fā)電機(jī)在空載額定電壓和額定轉(zhuǎn)速時(shí), 其線電壓波形正弦性畸變率不超過 5;其線電壓的諧波因數(shù)不超過1.5。3.1.10耐電壓試驗(yàn)發(fā)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子繞組能

7、承受以下耐電壓試驗(yàn)歷時(shí)1min:定子繞組交流工頻試驗(yàn)電壓有效值為2UN+1Kv(或根據(jù)技術(shù)協(xié)議),轉(zhuǎn)子繞組交流工頻試驗(yàn)電壓有效值為10UfN, (UfN為額定勵(lì)磁電壓)電廠安裝后的交接試驗(yàn)電壓為上述電壓的 80。3.1.11定子繞組與機(jī)座的水壓試驗(yàn)總裝出廠前定子繞組應(yīng)能承受 1.0 MPa(表壓)水壓試驗(yàn),歷時(shí)8 小時(shí)；工地安裝后的交接試驗(yàn)水壓為 0.75MPa(表壓)，歷時(shí)8 小時(shí)。發(fā)電機(jī)機(jī)座,端罩, 端蓋,出線罩與氫氣冷卻器包等能承受 1.0 Mpa（表壓）的水壓試驗(yàn), 歷時(shí)15分鐘。3.1.12短時(shí)過負(fù)荷能力3.1.12.1 定子繞組定子繞組能承受短時(shí)過電流運(yùn)行，且滿足下列公式：(I2-

8、1)t=37.5s其中：I-定子電流(%)； t-過電流時(shí)間(sec.)3.1.13突然短路發(fā)電機(jī)能承受在額定功率和額定功率因數(shù)以與105額定電壓下發(fā)生在出口端的三相突然短路故障。發(fā)電機(jī)亦能承受主變壓器高壓側(cè)系統(tǒng)中發(fā)生的任何形式的短路故障造成的沖擊而無損壞。 "無損壞"的標(biāo)志是在發(fā)生上述短路故障后,定子線圈可能有輕微變形,但不會(huì)引起發(fā)電機(jī)損壞而造成停機(jī)。3.1.14強(qiáng)勵(lì)發(fā)電機(jī)能承受額定勵(lì)磁電壓 2 倍的強(qiáng)勵(lì)電壓,持續(xù)時(shí)間10S 。強(qiáng)勵(lì)電壓上升速度不小于 2/sec.3.1.15負(fù)荷變化和大修間隔發(fā)電機(jī)運(yùn)行負(fù)荷允許在50至100額定負(fù)荷之間變化。發(fā)電機(jī)服役期間可以起停1000

9、0次。大修間隔不小于4年。注：發(fā)電機(jī)正常與非正常運(yùn)行的有關(guān)規(guī)定見運(yùn)行說明書。4結(jié)構(gòu)介紹4.1 總裝 見附圖1圖1. 汽輪發(fā)電機(jī)總裝圖4.2 通風(fēng)定子鐵心和轉(zhuǎn)子繞組由氫氣密閉循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行冷卻。氣體由安裝在轉(zhuǎn)子兩端的單級軸流式風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)。從風(fēng)扇來的氣流通過機(jī)座的導(dǎo)風(fēng)管進(jìn)入各冷風(fēng)區(qū), 再從鐵心背部沿鐵心徑向風(fēng)溝進(jìn)入氣隙, 然后進(jìn)入轉(zhuǎn)子繞組風(fēng)道, 冷卻轉(zhuǎn)子繞組后,氣流回到氣隙,并沿著鐵心徑向風(fēng)溝進(jìn)入機(jī)座熱風(fēng)區(qū)，經(jīng)導(dǎo)風(fēng)管流過安裝在端罩上部的冷卻器,冷卻后再回到風(fēng)扇前繼續(xù)循環(huán)。定子和轉(zhuǎn)子風(fēng)區(qū)的數(shù)量相等,位置相對應(yīng),冷風(fēng)區(qū)和熱風(fēng)區(qū)沿軸向交替布置。這種布置方式使定子和轉(zhuǎn)子得到均勻的冷卻，溫度比較均勻。圖2. 發(fā)

10、電機(jī)通風(fēng)示意圖4.3 機(jī)座機(jī)座是用鋼板焊成的殼體結(jié)構(gòu),有足夠的強(qiáng)度和剛度。其作用是支承定子鐵心和定子線圈，并構(gòu)成特定的冷卻氣體流道。作為氫氣的密閉容器，能承受機(jī)意外氫氣爆炸產(chǎn)生的沖擊。機(jī)座由端板,外皮和風(fēng)區(qū)隔板等組焊而成，并形成特定的環(huán)形進(jìn)出風(fēng)區(qū)。 機(jī)座設(shè)計(jì)成三段, 即一個(gè)中段和兩個(gè)端罩，以減小定子運(yùn)輸尺寸與重量。其 中段(含鐵心和繞組)是發(fā)電機(jī)最重最大的部件, 但其尺寸和重量均未超過鐵路運(yùn)輸極限，可以通過鐵路隧道運(yùn)往電廠。圖3. 發(fā)電機(jī)定子運(yùn)輸機(jī)座和端罩經(jīng)1.0MPa 歷時(shí)30 min 的水壓試驗(yàn)和 0.4MPa 歷時(shí)24小時(shí)的空氣氣密試驗(yàn)。端罩與機(jī)座之間和端罩與出線罩之間的結(jié)合面用焊接進(jìn)行

11、密封(在安裝時(shí)進(jìn)行), 端罩與端蓋之間用鴿尾槽嵌裝橡皮條并抹密封膠的方式進(jìn)行密封。機(jī)座上有四個(gè)可拆式吊攀，端罩側(cè)面布置有若干測溫接線板，機(jī)的測溫元件引線經(jīng)過測溫接線板引出。所有機(jī)外的油、水、氣管道均用法蘭與發(fā)電機(jī)聯(lián)接。4.4 定子鐵心與隔振定子鐵心由經(jīng)過絕緣處理的扇形冷軋硅鋼片迭壓而成。選用的硅鋼片具有較低的損耗和優(yōu)良的導(dǎo)磁性能。硅鋼片沖制和去毛剌后, 涂刷添加無機(jī)填料的 F 級絕緣漆作為片間絕緣。扇形沖片采用交錯(cuò)式迭裝, 由定位筋上的鴿尾定位。鐵心沿軸向由通風(fēng)槽鋼分隔成若干段, 段間是徑向風(fēng)道, 這種布置有利于鐵心的均勻冷卻。鐵心迭裝過程中經(jīng)多次施壓, 兩端用壓圈通過定位筋用螺帽壓緊，保證片

12、間有足夠的壓力，使鐵心具有足夠的剛度。鐵心與機(jī)座之間裝設(shè)軸向彈簧板，有效地減小了鐵心倍頻振動(dòng)對機(jī)座與基礎(chǔ)的影響。邊段鐵心齒設(shè)計(jì)成階梯狀并在齒中間開窄槽，同時(shí)在壓圈上裝置整體壓制成形的銅屏蔽，以降低鐵心端部的損耗和溫升。4.5 定子繞組定子繞組為單匝線圈組成的雙層籃式結(jié)構(gòu),采用連續(xù)式 F 級環(huán)氧粉云母絕緣系統(tǒng), 表面有防暈處理措施。線圈具有優(yōu)良的絕緣性能和機(jī)械性能。定子線圈通水冷卻,空心導(dǎo)線和實(shí)心導(dǎo)線按一定比例組合成雙排導(dǎo)線,這種方式能獲得良好的冷卻效果和較高的槽利用率。線圈在槽部進(jìn)行540o 換位以降低環(huán)流損耗。線棒兩端焊有水接頭, 并通過絕緣引水管與進(jìn)出水匯流母管連接。線棒通過嚴(yán)格的檢查和試

13、驗(yàn)以保證質(zhì)量。每根空心股線先單獨(dú)進(jìn)行水壓與流量試驗(yàn)。線棒成形與焊水接頭后,均重做水壓與流量試驗(yàn)。單根線棒要進(jìn)行耐電壓試驗(yàn)。為了約束線棒上的電動(dòng)力的不利影響,繞組必須在槽部和端部妥善固定。本機(jī)槽部采用槽楔、楔下波紋板以與層間和槽底墊適形材料作為徑向固定；采用半導(dǎo)體斜楔作為側(cè)面固定, 實(shí)踐證明這是 一種有效的固定方式。1. 墊條2. 槽楔3. 波紋墊條4. 側(cè)面斜楔5. 定子線圈6. 適形材料圖4. 定子線圈槽固定 端部用滌玻繩綁扎在由玻璃鋼支架和綁環(huán)組成的端部固定件上。端部固有頻率遠(yuǎn)離100Hz,從而避免運(yùn)行時(shí)發(fā)生共振。玻璃鋼支架由軸向柔度較大的L形支架與壓圈聯(lián)接，使整個(gè)端部可以較自由的在軸向位

14、移，以適應(yīng)調(diào)峰運(yùn)行的需要。固定和綁扎工序后,整個(gè)定子進(jìn)行烘焙固化。1. 氣隙隔板2. 槽口墊塊3. 綁環(huán)4. 綁繩5. 層間綁環(huán)6. 絕緣盒7. 絕緣引水管8. 絕緣支架9. 定子引線10. L形彈性支架圖5. 定子線圈端部固定出廠前, 定子繞組(包括出線部分) 按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)進(jìn)行水壓試驗(yàn)和耐電壓試驗(yàn)。4.6 出線端子（出線套管）六個(gè)出線端子(三個(gè)為中性點(diǎn), 三個(gè)為電功率輸出端) 從勵(lì)端端罩下部的非磁性鋼出線罩引出。出線端子由高壓瓷瓶和空心導(dǎo)電桿組成,導(dǎo)電桿通水冷卻。高壓瓷瓶按技術(shù)規(guī)采購以保證其電氣和機(jī)械性能。出線端子單獨(dú)進(jìn)行空氣氣密試驗(yàn)。出線端與封閉母線聯(lián)接的部位鍍銀。定子出線部分在工地安

15、裝完畢后,與定子繞組一起進(jìn)行水壓試驗(yàn)、耐電壓試驗(yàn)與整體氣密試驗(yàn)。允許在出線罩上用非磁性螺桿吊裝套管式電流互感器(CT),每個(gè)套管外留有裝45只電流互感器的空間。圖6. 水冷出線套管結(jié)構(gòu)4.7 轉(zhuǎn)子4.7.1 軸轉(zhuǎn)軸由整鍛高強(qiáng)度,高磁導(dǎo)率合金鋼加工而成。轉(zhuǎn)子本體上加工有放置勵(lì)磁繞組的軸向槽，本體同時(shí)作為磁路。轉(zhuǎn)子具有傳遞功率, 承受事故狀態(tài)下的扭矩和高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的巨大離心力的能力。轉(zhuǎn)子鍛件根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)訂貨。對鍛件的化學(xué)成分, 機(jī)械性能,磁性能進(jìn)行測試并進(jìn)行超聲波探傷。轉(zhuǎn)子大齒上加工橫向槽, 用于均衡大、小齒方向的剛度，以避免由于它們之間的較大差異而產(chǎn)生倍頻振動(dòng)。4.7.2 轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組采

16、用具有良好的導(dǎo)電性能, 機(jī)械性能和抗蠕變性能的含銀銅線制成。轉(zhuǎn)子繞組槽部采用氣隙取氣斜流冷方式, 端部采用兩路通風(fēng)冷卻方式。當(dāng)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，氣隙里的冷氫從進(jìn)風(fēng)區(qū)槽楔迎風(fēng)風(fēng)斗進(jìn)入繞組斜向風(fēng)道(繞組風(fēng)道由銅線上加工的孔形成), 到達(dá)槽底后沿另一側(cè)斜向風(fēng)道返回氣隙出風(fēng)區(qū)從而帶走銅線損耗。圖7. 轉(zhuǎn)子繞組氣隙取氣, 斜流冷卻風(fēng)路示意圖這種由轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)作用產(chǎn)生風(fēng)壓而形成的"自通風(fēng)系統(tǒng)" 可以只采用單級風(fēng)扇, 從而降低了通風(fēng)損耗。在端部, 進(jìn)入護(hù)環(huán)下的氣流分成兩路, 一路沿轉(zhuǎn)子銅線上的軸向通風(fēng)道到達(dá)槽部, 從出風(fēng)區(qū)槽楔甩出，另一路進(jìn)入銅線的切向風(fēng)道, 從大齒甩風(fēng)槽排入氣隙, 這種端部

17、通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)路短, 溫升低。圖 8. 轉(zhuǎn)子繞組端部兩路通風(fēng)系統(tǒng)示意圖轉(zhuǎn)子裝配完后, 進(jìn)行通風(fēng)孔的檢查試驗(yàn)并將試驗(yàn)記錄提供用戶。轉(zhuǎn)子槽襯用含云母,玻璃纖維等材料的復(fù)合絕緣壓制而成,具有良好的絕緣性能和機(jī)械性能。槽襯表面和端部護(hù)環(huán)絕緣表面涂有干性滑移劑，使轉(zhuǎn)子銅線在負(fù)荷變化引起熱脹冷縮時(shí)可自由伸縮，以適應(yīng)調(diào)峰的需要。4.7.3 護(hù)環(huán)護(hù)環(huán)的作用是保護(hù)轉(zhuǎn)子端部繞組,使之不致因離心力而飛散。護(hù)環(huán)采用非磁性的高強(qiáng)度合金鋼鍛件（Mn18Cr18）加工而成，其鍛件訂貨和加工均有嚴(yán)格的質(zhì)量保證措施。護(hù)環(huán)為懸掛式結(jié)構(gòu)，熱套在轉(zhuǎn)子本體兩端。4.7.4 阻尼環(huán)在轉(zhuǎn)子兩端護(hù)環(huán)下布置有紫銅板制成的阻尼環(huán)，其齒部深入本體槽楔

18、下，阻尼環(huán)的存在提高了轉(zhuǎn)子承擔(dān)負(fù)序負(fù)荷的能力。4.7.5 集電環(huán)集電環(huán)用耐磨合金鋼制成,與轉(zhuǎn)子之間采用熱套裝配,在集電環(huán)與轉(zhuǎn)軸之間有絕緣套筒。通過集電環(huán)和碳刷裝置可以提供發(fā)電機(jī)額定出力、以至強(qiáng)勵(lì)時(shí)所需的勵(lì)磁電流。集電環(huán)上加工有軸向和徑向通風(fēng)孔。表面的螺旋溝可以改善電刷與集電環(huán)的接觸狀況，使電刷之間的電流分配均勻。集電環(huán)通過導(dǎo)電螺釘,轉(zhuǎn)子引線與轉(zhuǎn)子繞組相連接。導(dǎo)電螺釘由鉻銅合金制成,具有高強(qiáng)度和高導(dǎo)電率。導(dǎo)電螺釘與轉(zhuǎn)軸之間有密封結(jié)構(gòu)以防漏氫。電刷為電碳制品,有較低的磨擦系數(shù),與恒壓彈簧刷握配合使用。兩集電環(huán)間有同軸離心式風(fēng)扇對集電環(huán)與電刷進(jìn)行強(qiáng)迫冷卻。4.7.6 轉(zhuǎn)子裝配轉(zhuǎn)子裝配后進(jìn)行動(dòng)平衡試驗(yàn)和120額定轉(zhuǎn)速、歷時(shí)2min的超速試驗(yàn)。此外還要進(jìn)行規(guī)定的絕緣試驗(yàn)并測量轉(zhuǎn)子繞組交流阻抗。