火电厂生产过程四发电机设备及电气系统PPT课件

1、一.交流发电机发电的基本原理 发电机的转子由汽轮机带动旋转，当直流电经碳刷、滑环通入转子绕组后，转子绕组就会产生一个旋转磁场，它和静止的三相绕组间形成相对运动，磁场切割了定子绕组，从而在定子绕组中感应出电势来。第1页/共44页一.交流发电机发电的基本原理 汽轮发电机转子具有一对磁极，转子旋转一周，定子绕组中的感应电动势正好交变一次。当汽轮机以每分钟3000转旋转时，发电机转子每秒钟要旋转50周，磁极也要变化50次，那么在发电机定子绕组内感应电动势也变化50次，在定子三相绕组内感应出相位不同的、频率为50Hz的三相交变电动势。这个过程即为汽轮机转子输入的机械能转换为电能的过程。第2页/共44页一

2、.交流发电机发电的基本原理在三相交流电中，A、B、C三相电势的相位差各为120。把这三相电势随时间变化的规律用图形表示出来，就如图所示。它们达到最大值的顺序，是ABC，我们称为“相序”。为了区别，用黄、绿、红三种颜色分别表示A、B、C三相。第3页/共44页二汽轮发电机基本结构火电厂的汽轮发电机皆采用二极、转速为3000r/min的卧式结构，发电机与汽轮机、励磁机等配套组成同轴运转的汽轮发电机组。发电机主要由定子、转子、轴承、励磁机和发电机冷却系统组成。第4页/共44页二汽轮发电机基本结构定子1)定子铁芯定子铁芯是构成发电机主磁通回路和固定定子绕组的重要部件，定子铁芯内圆开有槽，槽内放置定子绕组

3、。定子槽形为开口槽，便于嵌线。第5页/共44页二汽轮发电机基本结构定子2)定子绕组定子绕组嵌放在定子铁芯内圆的定子槽中，分三相布置，互成120电角度。每个线棒分为直线部分（置于铁芯槽内）和两个端接部分。大型发电机由于散热的需要，采用内部冷却的线棒。第6页/共44页二汽轮发电机基本结构定子第7页/共44页二汽轮发电机基本结构定子3)定子机座及端盖机座的作用主要是支和固定定子铁芯、定子绕组，分配冷却气流，承受全部电磁力矩和倍频的交变电磁力的作用。端盖的作用是将发电机本体的两端封盖起来，并与机座、定子铁芯和转子一起构成电机内部完整的通风系统。第8页/共44页二汽轮发电机基本结构转子转子包括转子轴、铁

4、芯、转子绕组、护环和风扇等。第9页/共44页二汽轮发电机基本结构转子1)转子本体转子铁芯和转轴做成一个整体。在转子铁芯上开有轴向槽，在槽里放上励磁绕组。第10页/共44页二汽轮发电机基本结构转子2)转子绕组第11页/共44页二汽轮发电机基本结构转子3)护环和中心环 转子两端各有一大护环，护环是一个套在转子绕组端部表面的圆环。 中心环用以支持护环并防止端部的轴向位移。第12页/共44页二汽轮发电机基本结构转子4)风扇第13页/共44页二汽轮发电机基本结构转子第14页/共44页二汽轮发电机基本结构转子5)集电环 集电环也称滑环，分为正极、负极两个环，它们由高质量的耐磨合金钢制成，配套在转轴上，并与

5、转轴绝缘。第15页/共44页二汽轮发电机基本结构转子第16页/共44页二汽轮发电机基本结构第17页/共44页二汽轮发电机基本结构第18页/共44页三汽轮发电机的冷却方式发电机运行时，其内部产生的各种损耗化为热能，会引起电机发热。尤其是大型汽轮发电机，因其结构细长，中部热量不易散发，发热问题更显得严重。如果电机温度过高，会直接影响发电机的使用寿命，因此冷却问题对大型发电机是非常重要的问题，所有发电机都有冷却系统。第19页/共44页三汽轮发电机的冷却方式几种典型冷却方式：(1)空气冷却：多采用轴向分段多流式通风系统。(2)氢气冷却：冷却效果好，风阻和摩擦损耗小于空气。导热性是空气的六倍。(3)水内

6、冷：冷却效果最好。冷却能力是空气的125倍，是氢气的40倍。目前，国内600MW及以上大机组采用水氢氢冷却方式。第20页/共44页四发电机的励磁系统发电机的励磁方式按励磁电源的不同分为四种方式(1)直流励磁机励磁系统（100MW以下机组，大机组不采用）(2)交流励磁机静止整流器励磁系统(3)交流励磁机旋转硅整流器励磁系统(4)自并励励磁（静止励磁）系统第21页/共44页四发电机的励磁系统交流励磁机带静止整流器励磁第22页/共44页四发电机的励磁系统交流励磁机带旋转整流器励磁第23页/共44页四发电机的励磁系统无励磁机的静止晶闸管励磁第24页/共44页五厂用电方式火电厂的运行，除了锅炉、汽轮机、

7、发电机这些主设备外，还需要大量的辅助设备，而这些辅助设备绝大多数是靠电动机来拖动的。这些辅助设备的用电以及照明用电统称为发电厂的厂用电。第25页/共44页五厂用电方式1.厂用是电负荷的分类1)类负荷2)类负荷3)类负荷4)事故保安负荷第26页/共44页五厂用电方式2.厂用电电压等级的确定 厂用电压等级通常按高压3、6、10kV，低压400V来进行配置。 一个电厂一般采用两种电压等级的厂用电网络，容量200kW的电动机接在高压厂用母线上。第27页/共44页厂用电电源的取得和种类1)厂用电电源的取得 发电厂正常运行时，向厂用电供电的电源为厂用工作电源。发电机组的厂用电，一般均由自身发电机提供。第2

8、8页/共44页厂用电电源的取得和种类2)工作电源和备用电源 为了提高可靠性，每一段厂用电母线至少要有二个电源供电，其中一个为工作电源，另一个为备用电源。当工作电源故障或检修时，仍可不间断地由备用电源供电。备用电源应保持相对的独立性，一般来自系统或其它机组。第29页/共44页厂用电电源的取得和种类明备用接线方式第30页/共44页厂用电电源的取得和种类暗备用接线方式第31页/共44页厂用电电源的取得和种类 另外，除了备用电源外，当电厂首次起动时，向必要的辅助设备及重要负荷供电，需要一个来自系统的起动电源。当高压厂用母线的备用电源来自系统时，一般都将备用电源兼作起动电源（启备变）。第32页/共44页

9、厂用电电源的取得和种类3)备用电源自投装置 为了对厂用电的不间断供电，还应该装设备用电源自动投入装置。当工作电源故障跳闸时，此装置能自动地、有选择地把备用电源迅速投入到停电的那段母线上。由于速度快，在切换过程中，原运行的电动机尚在惰行，母线电压恢复后，便很快升速而转入正常运行，因而提高了运行可靠性。第33页/共44页厂用电电源的取得和种类4)事故保安电源 当工作电源和起动/备用电源都消失时，需要事故保安电源来确保防止设备损坏的机炉负荷的连续供电。第34页/共44页厂用母线的接线方式1)对厂用电接线的要求(1)各机组的厂用电系统必须独立。(2)接线的整体性。(3)厂用电的工作电源及备用电源接线应

10、能保证各机组及全厂的安全运行。(4)充分考虑电厂用电系统的运行方式。(5)设置足够的交流事故电源。第35页/共44页厂用母线的接线方式2)厂用电母线的分段原则在火电厂中，锅炉的辅助设备多，耗电量大，为了厂用电的可靠性，大容量机组通常采用按炉分段的接线原则，每台锅炉由两段厂用母线供电的方式，一般每台机炉设置两段高压厂用母线和多段低压厂用母线，这样可以在其中一条母线故障时，有一半辅机可以维持运行。第36页/共44页厂用母线的接线方式第37页/共44页厂用母线的接线方式第38页/共44页六电力系统1.电网和电力系统电力系统是由发电、输电、变电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统的整体。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电能，再经输电、变电和配电将电能供应到各用户。为实现这一功能，电力系统在各个环节和不同层次还具有相应的信息与控制系统，对电能的生产过程进行测量、调节、控制、保护、通信和调度，以保证用户获得安全、经济、优质的电能。第39页/共44页六电力系统第40页/共44页六电力系统第41