俄供TBB—320—2EY3型发电机超额定容量运行能力分析(原稿)刘溟江

1、俄供TBB3202EY3型发电机超额定容量运行能力分析1、 TBB3202EY3型发电机与前苏联原型机比较2、 根据发电机运行规程分析发电机的带载能力3、 我厂发电机投产后出现的问题4、 TBB3202EY3型发电机340MW出力试验相关数据分析5、 TBB3202EY3型发电机340MW出力的综合分析6、 关于氢纯度7、 后续要做的具体工作附：12月19日发电机340MW出力1小时运行参数图一、 俄供TBB3202EY3型发电机与前苏联原型机的比较：我厂现有两台俄供TBB3202EY3三相同步汽轮发电机是列宁格勒电机制造联合公司“电力”工厂制造，是原型机TBB3202的改进型，采用水氢氢冷却

2、方式，定子线圈及出线套管采用水内冷，定转子铁芯及压圈等为氢气表面冷却，转子绕组槽部采用气隙取气斜流中部风沟氢内冷，转子端部绕组利用大轴花鼓筒通氢冷却。发电机采用高氢压运行，额定氢压0.392MPa，氢气纯度98%。发电机额定功率376MVA/320MW，定子额定电流10870A，额定电压20KV；转子电流3500A，额定电压340V；额定功率因素0.85，效率98.6%，强励倍数2.0，次暂态电抗0.179，短路比0.45。以下是原型机和我厂改进型发电机技术参数的比较。（参考 高永祯TBB320型汽轮发电机主要技术特点和安装运行总结）表1. TBB3202 与 TBB3202EY3 型发电机技

3、术参数对比表参 数 名 称单 位TBB3202TBB3202EY3视 在 功 率MVA353376 有 功 功 率MW300320 定子额定电压KV2020 定子额定电流A1020010870 功 率 因 数cos¢0.850.85 冷 却 方 式水、氢、氢水、氢、氢 额 定 氢 压MPa0.350.40.3920.49 励 磁 电 压 V447340 转子额定定电流A29003500额定负荷时效率%98.698.6 定子线负荷 A/cm13861864 瞬 变电 抗Xd %2630 超瞬变电抗Xd %17.319.7定子铁芯外径mm25902470定子铁芯内径mm12651225定

4、子铁芯长度mm60004600定子硅钢片厚度mm0.50.5每扎迭片厚度mm40定子通风沟宽度mm55定子通风沟数量道131156定子槽数量道5466定子槽尺寸mm33 ×（203+22）30 ×（211+20.8）定转子气隙mm9575定子接线方式YYYY转子总长mm1187011245转子铁芯有效长mm61004650转子铁芯外径10751075转子护环长mm607695转子护环外径mm11401160转子有效槽数道3632转子槽尺寸mm32.5×（113.25+35+16.25）38（32）×170倒梯形第一临界转速转/分900960第二临界转速转

5、/分26002560定 子 重吨203183.25转 子 重吨5548.3总 重吨381249材料总耗率Kg/KVA0.930.66短路比0.45由表1参数可见，原型机出力30万千瓦，为提高出力，前苏联制造单位对原型机做了以下改进工作：1、 定子线棒由54槽增加为66槽，同时减小了单根线棒的截面积。2、 降低励磁电压，提高励磁电流：转子电流增加了600安培，增加了20% 。3、 定子的线负荷增加：线负荷从1386A/cm提高到1864A/cm，增加了34.5%，这与国内外同等容量的机组相比约高10%30 %。定子线负荷是定子铁芯内径周向D长度上负担的线棒电流与槽内线棒总数之乘积，即定子内膛周向

6、单位上的电负荷。电磁负荷的增加势必使得定子线棒，尤其是定子端部线圈所受到的电动力加大，线棒固定困难，在电动力和电磁振动的作用下，发生端部绑扎松动，断线，固定部件磨损的几率也大大增加，线负荷太大是改进型TBB3202EY3发电机设计上的重大缺陷。4、 漏磁通增加，压圈过热问题突出：由于定子线负荷的增加，发电机端部的漏磁通亦随之增加，虽然前苏联设计部门采取了一些措施，如采用了无磁性材料制造的护环；端部区域的固定零件及屏蔽定子轭部磁通泄露的压圈、压指，在压圈下设置了铜屏蔽环和电磁屏蔽 ，内衬盖和导风圈采用了铝合金制造，但由于冷却部分设计不够合理，小压圈外无屏蔽层，改进型发电机的小压圈发热情况十分突出

7、。5、 发电机结构上的变化：改进型发电机减小了定转子间隙，缩短了定、转子的有效长度，但发电机的短路比降到0.45，比同容量国产和西方机组约小3040%，发电机运行的稳定性大为降低。电网要求发电机短路比不允许低于0.4，否则不允许上网运行。6、 提高了运行氢压，增加定子轴向风区隔板，提高了定、转子通风冷却效率，尤其是加装定子轴向风区隔板后提高了转子进风压力，增加了冷却风流量，在一定程度上改善了转子的冷却条件。但改进型发电机仍采用的抽出式通风冷却系统对转子的冷却效果却并不理想，转子的冷却效果仍然较差。综上所述：改进型TBB3202EY3发电机在原有300MW基础上对定转子结构、尺寸，通风系统进行了

8、较大改进，发电机的额定铭牌出力虽然增加了2万千瓦，但牺牲了发电机的性能，定子线负荷由原来的1386A/cm增加1864A/cm；短路比降到0.45，同时，还派生了许多难以解决问题（例如定子线圈端部的振动加剧、小压圈过热严重等），发电机运行的安全性、可靠性大大降低。二、 根据发电机运行规程分析发电机带载能力1、 TBB3202EY3型三相同步汽轮发电机运行规程关于发电机负荷有以下规定：3.2.1 定子机壳内的氢气：额定表压（千帕） 392最大表压（千帕） 490冷却气体的额定温度（度） 40进风的最低温度（度） 203.2.2 定子绕组里的冷却水绕组的额定进水表压/最大允许进水表压（千帕） 34

9、3/392冷却水的额定进水温度（度） 40允许偏差（度） -10额定流量（立方米/小时） 403.2.3 氢冷却器里的水冷却水的额定进水温度（度） 33冷却水的最低进水温度（度） 153.2.4 定子绕组水冷系统水冷器里的水冷却水的额定进水温度（度） 33冷却水的最低进水温度（度） 153.3冷却介质和发电机部件最高允许温度定子绕组：75（热电偶转换）转子绕组：115定子铁芯：105（热电偶转换）定子绕组出水：85（热电偶转换）3.6.1 最大稳定负荷：当功率因数和冷却介质的温度都偏离额定值时，最大稳定负荷见下表参数名称测量单位长时间允许负荷实在功率KVA391000414000有功功率KW3

10、52000352000功率因数0.90.85电压V20000定子电流1129011950效率不赋值静态过负荷能力不赋值氢气压力KPa392(400)氢气进风温度（4020）（2720）气冷器工业水进水温度（3315）（2015）3.6.2 发电机功率与电压关系：电压偏离额定值（20KV）±5的范围内，能保证发电机的额定功率和最大长时间功率，电压超过额定值110的运行状态是不允许的。3.6.3 发电机功率与功率因数的关系：当功率因素偏离额定值时，应遵循3.6.1的规定并按照功率图运行。3.6.4 发电机功率与频率的关系：频率偏离±2.5时，能保证发电机的额定功率和最大长时间功

11、率。3.6.5 发电机功率与冷却介质温度的关系： 当冷氢温度低于额定值时，不允许提高发电机的功率，不提倡将发电机内气体温度降至20以下。 当冷氢温度高于额定值时（40），发电机的功率应该下降，确保定子、转子绕组以及定子绕组出水等温度不超过最高允许温度。 在带额定负荷和最大稳定负荷运行时最高允许运行温度是根据热试验来确定的，但不能超过3.3中所规定的数值。 在热试验进行之前，当进风温度升高时，发电机的功率应下降至下表规定的数值：进风温度（度）40455055功率因数0.850.850.850.85允许功率（相对于额定值320MW）10092.582.567.5允许定子电流（A）108701006

12、089707340 发电机不允许在冷氢温度55以上运行。 热氢温度不允许超过75，否则降负荷或停机。3.6.6 发电机功率与氢压的关系：机壳内的氢压不低于额定值（392Kpa）,最好不得超过490 Kpa，当氢气压力相对于额定值升高或降低时，只有同制造厂协商并进行相关的试验之后，方可投入运行。3.6.7 不对称负荷（负序电流）：在对称负荷下，如果任一相电流不超过额定值时，且负序电流不超过额定电流的8，发电机可以长时间运行，允许温度高于3.6.5所规定的最大允许温度52、 TBB3202EY3型发电机的容量分析：1、 根据发电机的运行规程和在原型机基础上做的诸多改进，前苏联制造厂和设计单位对改进

13、型TBB3202EY3型发电机的目标额定容量是350MW，不是现有的铭牌容量320MW，但同时，对冷却介质（冷氢温度、冷却水温）提出了苛刻的要求。2、 较原型机相比，改进型发电机在结构、定转子长度、通风冷却方面做了很大改动，前苏联设计部门试图充分挖掘原型机的潜力，不用重新设计机型，即可完成350MW发电机的设计和定型。3、 值得注意的是俄方在给出上述条件下长时间最大稳定负荷的同时却没有提供此时的机组效率和静态过载能力的数据。这一方面说明该型机组还是有一定的富余带载能力的，从另一个角度也表明该机组的电、磁材料的电、磁密度在现有冷却条件下可能已接近饱和（拐点），继续增加负载，其效率（经济性）、抗干

14、扰稳定能力可能要受到影响。4、 根据发电机目前的情况，推测改进型TBB3202EY3发电机在前苏联制造厂出厂性能试验过程中，已发现诸多无法克服和解决的问题，无法达到设计额定容量350MW长期稳定运行，因此前苏联制造厂只能将这种机型额定容量定为320MW，因此改进是有缺陷的，同时还留下较多的问题，前苏联设计部门和制造厂也对此心知肚明的，但在说明书中没有任何反映，可查的资料也很少。5、 TBB3202EY3型发电机固有问题是：定子线负荷太大，导致小压圈过热，端部线棒振动大；端部结构工艺落后；短路比低，发电机的稳定性差，机组的性能受限。同时，在前苏联发电机手册中也没有该机型的资料(原型机有)，国内发

15、电机制造厂该机型的资料也很少，同时该型号发电机的产量也很少（目前只有营口两台，我厂两台，阿塞拜疆少量,汕头电厂的发电机是300MW的原型机），因此，可以推断，我厂使用TBB3202EY3是过渡型号的发电机，非定型产品，前苏联在对300MW发电机改进后,没有再继续研制350MW的发电机，而是直接研制了500MW发电机，根据国内专家研究，前苏联500MW发电机相对来说比较成熟。我厂发电机的这种情况与国华绥中电厂发电机比较相似，该厂800MW发电机也是前苏联500MW发电机向1000MW发电机的过渡机型（国内只有两台），投产以来，故障率极高，2台机组已整体更换过3次线棒，该厂正准备明年更换法国阿尔斯

16、通的进口线棒，对发电机端部结构彻底改进。6、 TBB3202EY3型发电机虽达不到改进的目的，不能长时间350MW容量运行，但超320MW额定容量运行还是有一定潜力的，超容量运行时，运行人员要严格监视和控制发电机的主要运行参数和冷却介质温度，同时密切检查转子滑环的运行情况。三、 我厂发电机投产后运行、检修中发现的问题：我厂发电机自1994年双投后，陆续暴露出设计结构、安装工艺、材质上的诸多问题，充分说明该机型本身存在的固有问题。1、 发电机漏水：先后出现过两次定子漏水的情况，分别发生在三个部位，其中两处在端部引线上，一处在鼻端靠近水电接头的空心铜线上。#1机组98年运行期间，在发电机汇水管顶部

17、的取样管中漏氢仪检测到氢气，其含量曾超过俄供机组注意值3%，且发电机的排污次数较多排污量均较大，9月份小修时定子一通水就在励侧端部引线发现了漏水现象，剥开绝缘检查在11点位置B相中性点引线2C2有一条横向贯穿裂纹，裂纹打磨坡口后使用铜焊料进行氩弧焊处理，并通过水压试验，为了保险起见在引线补焊部位外加紫铜套并灌锡处理以加固密封。2002年5月#2发电机中修，在检修前发电机运行稳定，水中含氢量一直不高在0.5%左右，但检修中，在发电机反冲洗结束后，进行膛内检查发现有水迹，后提高水压进行检查，发现励侧3点钟位置1C2引线，在水压5Kg时发现漏水，检查引线第1个弯头内侧发现裂纹，补焊处理。在随后的水压

18、试验中，发现仍然有水渗出，但渗漏的速率非常慢，渗漏点在此线圈的端部最外一道箍环里面，如要处理需将端部固定整体打开方可进行，从水压现场的实际情况和设备本身的情况来看，我厂里决定暂时先不处理，待做好充分准备后，在机组检修中处理。2003年4月#2机组第2次中修，发电机更换了漏水的23槽上层线棒，由于避免影响其他线棒，与23槽线棒相连的1C2引线锯断，用加工好的铜套进行焊接连接，两侧的并头套绝缘盒更换了备品，更换了部分损坏的绝缘螺杆，损坏的槽楔也进行更换，松动的槽楔重新打紧。水压试验及其他试验均合格。2、 气隙隔板磨损支架断裂：发电机端部两侧气隙隔板由于运行中振动大，而原固定结构比较单薄，检修中发现

19、了多次磨损情况，其中98年#2发电机最为严重，已威胁到了发电机护环，兄弟单位还发生了气隙隔板磨损护环的现象，也进行了修改加固。98年4月#2发电机小修励侧端盖打开后，检查发现老厂侧上部径向气隙隔板支架断裂两处，拆下检查发现隔板连接处磨损严重，固定螺丝已快磨完，将气隙隔板拆下支架逐个检查，有两个有裂纹，均补焊处理。根据这种情况决定汽侧端盖也打开检查，汽侧打开上端盖检查，气隙隔板均紧固。盘山电厂也出现过同样的情况，将转子护环磨出一道槽。分析由于气隙隔板为四块拼装而成整体刚性较差，运行中容易产生振动磨损，而支架的结构又比较单薄，气隙隔板长期振动又使得支架疲劳断裂，1999年11月#2发电机大修期间将

20、气隙隔板更换为两半结构，并加强了固定结构。2001年11月#1发电机大修气隙隔板更换为两半结构，并加强了固定结构。3、 励磁定子端部引线固定问题：发电机励侧定子端部空心引线因固定点少，跨距大（约900多毫米），在电磁振动的作用下极易造成疲劳断裂，特别引线上的直角弯头更加容易开裂。为此，利用机组检修机会用40mm厚的环氧板加工的托架将12根引线加固，效果较好。4、 定子线圈鼻端固定：发电机定子鼻端并头套处只有内撑环，并头套和内撑环是靠锲形垫块与环氧绝缘螺杆进行固定的，因为受到线圈引线安装位置的影响，不是每两个并头套之间都有锲形垫块，这样造成鼻端并头套部分不能固定为整体结构，空心铜线靠近鼻端处由于

21、电磁振动易发生疲劳断裂。5、 端部结构在机组检修中不易检查：TBB3202EY3型发电机的端部结构总体说来是整体性封闭式结构，而这种结构除非彻底解体，否则不具备彻底检查内部紧固结构是否良好的条件，无法在大、小修中及时发现局部松动等故障前兆，因此，不能像采用再紧固式结构的国产发电机那样，在预防性检修中可以及时发现和消除紧固结构的局部松动，而一旦产生了局部松动，很可能会导致严重的发电机线棒损坏事故。6、 端部结构分散性较大，安装、加工工艺较差。俄供TBB-320-2EY3型汽轮发电机端部为端环绑扎结构，分散性较大，不同与国产汽轮发电机的端部整体绝缘压板固定结构（端部采用整体绝缘压板、线圈层间采用充

22、胶支撑管，固定结构较好），加之装配施工难度较高，在线棒安装时工艺上可能存在较大分散性，在绑扎的紧固程度上不够理想，线圈和绑环、绑环和绑环、线圈隔块等之间的适型毡填充得不够紧密，长期运行后，受到电磁力产生振动及热胀冷缩时各部分不是整体位移，而是产生相互位移，绑绳紧固的部位将会出现普遍磨损、松动，发电机每次大小修中皆发现端部箍环与线圈之间有黄粉出现，端部托架与箍环间的间隔垫块有黄粉，在发电机不取出线棒的条件下，处理垫块松弛，杜绝黄粉是有困难的，在常规大小修中也做不到。7、 定子压圈过热小压圈过热是本机型的一个通病，每次大修解体检查，小压圈表面的漆膜均已炭化，我们曾经根据漆膜炭化的颜色，在烘箱中做试

23、验后，估计运行中压圈的温度至少在200度以上；根据兄弟电厂的相关试验记录，压圈在进相运行时温度将近270度。共20 页，第20 页四、 TBB3202EY3型发电机335MW、340MW出力相关数据分析12月18日、12月19日，汽轮机通流改造后带负荷试验，发电机335、340MW出力时的相关数据和计算数据：12月18日发电机335MW、340MW出力时的运行参数，（汽机房环境温度16度）时间有功MW无功Mvar功率因素COS定子最大电流(B相)A220kV母线电压kV发电机定子最高电压 kV6KV母线电压(2BB)kV氢压 MPa氢纯度氢冷器冷却水进水温度冷氢平均温度 热氢平均温度 定子铁芯

24、最高温度励扩压圈温度励固压圈温度汽扩压圈温度汽固压圈温度内冷水冷却器进水温度定子线圈冷却水进水温度 定子线圈出水温度 定子线圈最高温度转子电流A转子电压V转子阻抗（计算值）转子平均温度（计算值）转子最高温度（计算值）滑环温度9点39分340.29111.410.9610038230.220.196.16403.597.112.621.148.653.1179.9167.8149.1134.412.42849.6512979268.250.09004762.4735778.091969点47分348.11111.160.9610284229.8720.186.13401.797.112.721.

25、248.953.6182.6170.6151.9136.212.428.350.151.33019.2272.250.09017362.8898278.612279点53分345.53116.40.9610240229.7120.186.16403.897.112.7216.49.354183.9172.3153.3137.412.528.550.551.73027273.60.09038763.5967779.4959710点03分342.62112.740.9610112.4230.220.196.15406.0297.112.721.949.754.5184.6173.1153.9137

26、.412.528.950.852.12997270.350.09020763.0021478.7526710点11分344.7112.740.9610182229.9620.196.14407.5297.112.721.95054.6184.2172.7153.6137.312.528.850.752.23006271.850.09043663.7586579.6983110点24分343.2114.820.9610164229.8720.186.14403.9297.112.722.250.454.8184.6172.9153.8137.312.528.95152.53009272.350.

27、09051264.0097280.0121510点36分347.11114.820.9610266229.8720.196.1655.1184.9173.6154.7138.152.73028.2274.750.0907364.7298980.91236751小时温升1.11.8255.85.63.70.10.91.41.710点45分334.31146.490.9310130.230.8120.446.2407.5297.112.722.150.755181.3169.9151.3134.412.528.850.852.63124.2284.10.09093565.4071181.75889

28、7710点51分333.56146.490.9310076.4230.8920.456.2405.697.112.622.251.255.1177.6166.9148.8131.812.428.951.153.13123284.850.0912166.3155882.8944811点01分335.1480.230.989794.4253.3519.996.07406.597.112.722.35155.2177.6166.4148.813312.728.850.452.82811253.350.09012862.7411678.4264511点08分334.8978.40.989770.422

29、9.8719.986.1404.797.112.72250.255180.6170.6152.1136.712.728.249.351.42799251.10.08971161.3635876.704487312月19日发电机340MW出力时的运行参数，（汽机房环境温度17度）14时6分341.9121.30.9510094.4231.4920.46.1739996.913.622.5549.752.8173.6159140.9130.412.327.248.751.63033274.90.09063664.41935480.5241914时39分341.1113.740.9610014232

30、.0220.46.2139896.913.622.9951.5555.2182.6170.6151.3135.912.327.649.552.92992.22720.09090365.30139981.6267414时46分342.4111.410.9610016.4232.120.46.1740196.913.623.1451.6555.5183.6171.9152.9137.112.427.849.853.22986.2271.50.09091865.35095281.6886915时0分343.7114.820.9610038232.2620.46.239796.913.623.1552

31、56185.4173.9154.5138.312.327.949.953.43007.2273.60.09098265.56237881.9529715时11分343.5115.810.9610100231.7720.336.2139896.813.623.1552.256.2186.4174.312.327.949.753.53019.2275.10.09111766.0083582.51044761小时温升0.62.53.412.815.313.67.900.711.9试验数据分析：1、 发电机最高负荷：试验过程中发电机最高负荷是347.11MW，且两次连续带340MW负荷各2小时，说明T

32、BB3202EY3型发电机在现有冬季气候条件下具备短时间超额定容量运行的能力。2、 小压圈温度很高：试验中，发电机小压圈温度很高，在冷氢温度只有23.15度，机组有功出力343.5MW的情况下，励侧压圈最高值达到186.5度；且温度上升速度很快，励侧固定端测点1小时内升高了15.3度。因励磁固定端只装了一个测点，小压圈最高点温度不能确定，很可能小压圈最高温度已超过200度。3、 发电机的定、转子的冷却条件：试验中，受环境因素影响，发电机各冷却介质的温度较低，氢冷器冷却水进水温度在12.713.6之间；冷氢平均温度2123度；内冷水冷却器进水温度12.312.5度；定子线圈冷却水进水温度2728

33、度。因此，发电机各部件的冷却情况很好：定子铁芯最高温度在56度左右；定子线圈最高温度在51度53度之间；定子线圈冷却水出水温度在4951度之间；热氢平均温度4852度。4、 发电机转子的平均温度：因发电机转子的温度无法直接测量，只能通过计算运行状况下的转子直流电阻，运用Cu 235温升定律，粗略估算转子在高负荷下的平均温度，这种计算方法有一定的误差，转子实际的温度要高于计算温度。经过计算，发电机在340MW运行1小时后，在冷氢温度是23.15度时，转子的平均温度最高是66.00835度，5、 发电机转子的最高温度：请教电科院和制造厂的专家，发电机转子最高点的温度取转子平均温度的1.25倍，因此

34、发电机转子在冷氢温度是23.15度时，有功功率340MW，励磁电流3019.2A，转子的最高温度计算值是82.51044度，与运行规程要求转子温度不能超过115度只差32度。6、 发电机转子的滑环温度：发电机滑环的温度在试验过程中，随着励磁电流的增加，滑环温度不断增加，在最大励磁电流3124.2A，滑环最高温度77度（环境温度17度），温升是60度。7、 关于功率因素：340MW试验工况下，发电机均维持在高功率因素运行，功率因数0.930.98之间，与运行规程规定额定320MW，0.85或350MW，0.9，还要高很多，因此保证了电流没有越限。8、 220KV、20KV、6KV的母线电压：22

35、0KV母线电压在229KV与232KV之间；20KV母线电压在20.45与19.98之间；6KV母线电压6.07与6.21之间；均没有越限，特别是220KV母线电压，因涉及到调度的电能质量考核及主变高压测额定值是235KV，在试验中特别予以注意。9、 关于发电机无功（励磁电流）的调节：在机组340MW，试验工况下，机组AVC省调远方电压自动调节解除，无功由我厂控制。如果增大无功（增加励磁电流），发电机的压圈温度下降明显，在负荷334.31时，励磁电流增加到3124.2A，无功146.49 MVA，压圈温度在5分钟之内降低了近4度（181.3度降到177.6度），可见增加无功可以有效降低压圈温度

36、。但同时，无功增加会产生一系列的后果，发电机定子电流、转子电流较大接近满载；定转子温度会上升；220KV、20KV、6KV的母线电压也上升接近上限值；转子滑环会因励磁电流较大，温度很高，如果滑环因温度太高出现烧灼或环火，将会酿成发电机重大事故，这些限制条件都限定了发电机在340MW下的无功出力，所有在高负荷下调节无功必须十分的谨慎，要密切注意各参数的变化。10、 关于发电机试验工况下的最大定子、转子电流：试验过程中，发电机的定、转子电流均没有超过320MW额定容量下的额定电流（定子10870A、转子3500A）。试验工况下，定子最大电流是10284A，转子最大电流是3124A，之所有能发340

37、MW有功，是发电机的功率因素很高，定子电流的绝大部分是有功电流，无功电流成分很少。11、 发电机氢压：试验过程中，发电机内的氢压一直维持398407MPa的高氢压运行，为发电机各部件的有效冷却创造了较好的条件。12、 发电机氢纯度：试验过程中，发电机的氢纯度低于发电机运行规程规定的98，在96.8%与97.1之间，在高负荷下采用如此低的氢纯度运行，这种方式有待进一步探讨。五、 TBB3202EY3型发电机超过额定容量带载能力的综合分析结合我厂TBB3202EY3型发电机的技术特点；前苏联制造厂在原型机基础上的改进工作；发电机的运行规程；发电机投产以来出现的问题；发电机340MW出力相关数据分析

38、；对TBB3202EY3型发电机超过额定容量的带载能力综合分析如下：1、 TBB3202EY3型发电机是前苏联电力工厂原型机TBB3202的改进型，前苏联设计局对发电机的结构进行较大的改进，在牺牲发电机的重要性能，降低发电机的可靠性、稳定性的前提下，试图增容到350MW，但在出厂检验中，发现改进后派生的许多问题无法解决，发电机不具备350MW长期稳定运行的能力，因此铭牌额定容量降为320MW，TBB3202EY3发电机长期稳定在320MW运行是没有问题的。同时，改经型发电机具备短时间超额定容量运行的能力，这在带载试验中已证明了这一点，但长期超容量运行，必然造成发电机端部振动加剧、压圈、定子线圈

39、、转子的局部过热，如果冷却介质条件不好，超温的情况将更加恶劣，威胁机组的安全运行，以下是归纳的发电机超容量运行的10个限制条件及可能造成的危害。2、 发电机超容量带载的主要限制因素1：定子线圈的线负荷太大。发电机额定功率320MW，功率因素0.85运行，额定定子电流是10870A，线负荷1864A/cm；如果额定功率340MW，功率因素0.85运行，额定定子电流是11540A，线负荷将高达1981A/cm（计算值），这将造成严重的影响，压圈过热、定子线圈振动加剧、定子端部振动剧烈，对发电机线棒是破坏性的，不可逆的。对策：在发电机没有整体改造、更换线棒前，超容量运行时，必须严格控制定子电流不能超

40、过10870A。3、 发电机超容量带载的主要限制因素2：小压圈过热小压圈过热有四个原因： 定子线负荷太大，端部漏磁通很大，小压圈的损耗比较大，根据哈尔滨大电机研究所的相关计算，小压圈的损耗约占总损耗的1/3左右，这是小压圈过热的内在原因；无外屏蔽层，小压圈完全暴露在端部的磁场中；发电机通风冷却效果不佳。小压圈过热是前苏联设计部门和制造厂遗留的设计固有缺陷，对该型机组的性能已构成限制。但该发热部件距靠其最近的绝缘部件尚有一定的距离，TBB3202EY3在南京华能电厂运行已超过十年，至目前为止该压圈周围的绝缘部件尚未发现因受其影响而过热损坏的迹象，因此可以认为，在正常的运行方式下该压圈过热不对机组

41、安全构成威胁。但在发电机超容量运行，压圈长期过热的情况，压圈的热量通过固定在压圈上的定子线圈绝缘脱架传递到定子线圈，导致线圈绝缘过热、脱架上的线圈绑线、垫块松动、脱落，绝缘脱架烧焦，线棒的振动、磨损加剧，容易引发绝缘故障。同时，发电机汽励两侧小压圈上只安装了4个测点，压圈的最高温度还不能确定，可能压圈最高温度已超过200度。对策：在发电机超容量运行时，监视压圈温度决不能超过185度，否则加励磁电流、增加无功，降低压圈温度。4、 发电机超容量带载的主要限制因素3：定子线圈端部结构，端部振动该型发电机的线负荷太大，是引起发电机线棒振动大的内在原因，是无法避免和克服的。同时，该型发电机的端部绑扎结构

42、很不尽合理，其线棒的渐开线部分固定在端部托架上，具有一定的热补偿膨胀裕度，而端部引线则通过夹板结构固定在压圈上，发电机线圈受热产生轴向膨胀时引线受力，在电磁振动力的共同作用下引线拐角部位容易因金属疲劳产生断裂。其线圈口部的内衬环体积偏大，和线圈内表面的结合不易服帖，连同固定在内衬环上的风区压板在运行中常发生松动。从国内同型机组实际使用情况看，定子线圈的端部结构和安装工艺是该型机组的致命弱点。据国内发电机专家的介绍，前苏联发电机设计的思路是“重电磁、轻工艺”，俗称“7分电磁、3分工艺”，发电机工艺结构设计是前苏联发电机设计的缺点，而西方和国内成熟的发电机设计是“7分工艺、3分电磁”，制造工艺对发

43、电机的质量、性能起到关键作用。发电机超容量运行，必然造成端部振动加剧，易引发线棒的绝缘故障。对策：在发电机没有整体改造、更换线棒前，超容量运行时，必须严格控制定子电流不能超过10870A。5、 发电机超容量带载的主要限制因素4：冷却介质的温度发电机各部件的冷却条件是决定发电机是否可以超容量运行，在现有冬季的条件下，发电机氢冷器冷却水进水温度、冷氢平均温度、内冷水冷却器进水温度、定子线圈冷却水进水温度均较低，发电机各部件的温度均在规程要求范围内；如果在夏季，冷却介质温度较高，发电机超容量运行，各部件温度是否能在规程范围内，只有在真实状态下试验，才能确认。对策：发电机超温后对绝缘的破坏作用是不可逆

44、的，因此，超容量运行要严格控制发电机的各部件温度不能超过运行规程要求，如果越限，及时调整冷却方式，或紧急降负荷。6、 发电机超容量带载的主要限制因素5：转子的通风冷却（护环下温度情况）转子是汽轮发电机上承受热负荷和机械负荷最多的一个部件，TBB3202EY3型发电机较前苏联原型机，虽在转子方面做了一定的改进工作，但转子的基本尺寸没有变化，因此，可以推断，前苏联设计部门完全在利用原转子设计的欲量，励磁电流增加到3500A。发电机所采用的抽出式通风冷却系统对发电机转子的冷却效果却并不理想。从氢冷器来的新氢气首先被转子两端的轴流风扇从线圈端部的风道鼓入定子铁芯的风道后经过铁芯进入定转子气隙，然后在定

45、子风区隔板的挤压下进入转子冷却转子铁芯和线圈。进入转子的氢气温度已经高于进风温度。而轴向风区隔板和转子之间又必须留有足够的转动间隙，这一间隙的存在导致部分氢气在此产生气旋和混流，也影响了氢气对转子的冷却。因该型号发电机前苏联提供的图纸资料较少，缺少诸如该型机的型式试验报告等较深层次的技术资料，国内因进口的该型机组数量有限，在现场我们又缺乏检测手段，无法监测发电机在运行状态下发电机转子的温度分布情况及温度最高点。我们只能根据其他运行参数来间接判断转子的冷却情况。同时，根据与电科院的交流，本机转子护环采用半嵌入式结构，护环下的温度十分高，且缺乏检测手段，无法知道温度的真实值。因此，转子的通风冷却问

46、题是限制发电机增容的瓶颈。对策：发电机超容量运行严格控制励磁电流不能超过3500A。在发电机DCS监视画面上增加转子平均温度、最高温度的计算值（用Cu的235温升计算公式），在此计算值基础上在增加10度，达到110度发报警，提醒运行人员注意。7、 发电机超容量带载的主要限制因素6：转子滑环的温升在夏天温度最高时，发电机带320MW，AVC投入，励磁电流最大在3100左右时，滑环温度最高110度（用热程像仪检测），温度明显偏高。对策：按照国内相关规定,碳刷的工作温度应控制在100°C以下,在130°C至150°C工况下就可能出现碳刷膨胀卡涩甚至断簧故障.因此还应在发电机超容量运行工况下连续监测碳刷的载流情况和电流分布情况.同时连续记录转子电流随负荷增加的变化速率，间接判断磁路是否接近饱和，以确定是否需要在滑环处加强通风冷却及其它相应的改进措施；同时，励磁电流在任何工况下必须控制在额定电流以下。8、 发电机超容量带载的主要限制因素7：发电机投运时间较长，线棒的部分绝缘老化。我