电气系统及概述第一课

海外电站电气系统及设备概述一次系统一次设备（也称主设备）是构成电力系统的主体，它是直接生产、输送和分配电能的设备，包括发电机、电力变压器、断路器、隔离开关、电力母线、电力电缆和输电线路、电抗器、电力电容器、电压互感器、电流互感器、避雷器、配电开关柜等。发电机发电机：是将其他形式的能源转换成电能的机械设备，直流发电机、交流发电机；同步发电机、异步发电机(很少采用)。大型发电机一般都是三相交流发电机。型号：QFSN-350-2QFSN-600-2QFSN-660-2

QFS2-300-2发电机型号QFSN-X-2所代表的意义是：

QF——代表汽轮发电机

X——代表兆瓦额定容量

S——代表定子水内冷

2——代表2极

N——代表氢内冷发电机结构发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。转子由转子铁芯(或磁极、磁扼)绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。工作原理由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。同步发电机工作原理

·主磁场的建立：励磁绕组通以直流励磁电流，建立极性相间的励磁磁场，即建立起主磁场。

·载流导体：三相对称的电枢绕组充当功率绕组，成为感应电势或者感应电流的载体。

切割运动：原动机拖动转子旋转（给电机输入机械能），极性相间的励磁磁场随轴一起旋转并顺次切割定子各相绕组（相当于绕组的导体反向切割励磁磁场）。

·交变电势的产生：由于电枢绕组与主磁场之间的相对切割运动，电枢绕组中将会感应出大小和方向按周期性变化的三相对称交变电势。通过引出线，即可提供交流电源。AW-AW电站发电机氢气冷却器QFSN-350-2主要参数参数、容量/能力（1）额定功率350MW（扣除励磁系统、密封和润滑油泵等消耗功率后）（2）额定容量412MVA（扣除励磁系统、密封和润滑油泵等消耗功率后）Q217MVAR定子电流I11887A励磁电流I2897定子电压V20000v励磁电压V368V

（3）最大连续容量453MW与汽轮机工况出力匹配（扣除励磁系统密封和润滑油泵等消耗功率后）（4）额定功率因数 0.85（滞后）（5）额定转速 3000转/分（6）极数 2（7）相数 3（8）额定频率 50Hz发电机中性点采用高电阻接地

（9）额定电压 20kV（10）短路比 ≥0.51（11）额定氢压 0.35MPa（12）定、转子线圈、定子铁心绝缘等级F级，温升按B级考核。120℃

（13）发电机电抗Xd″≥0.16（标么值）次暂态超瞬变电抗(不饱和值)Xd″

Xd′≤0.3（标么值）暂态电抗transientreactance瞬变电抗Xd′

（14）定子绕组接线方式：YY（出线端数目6个）（15）冷却方式：水氢氢。定子绕组水内冷，转子绕组氢内冷，铁芯氢冷（16）发电机励磁方式：自并励静止励磁 （17）噪音：85dB(A)（距外壳1米处)汽轮发电机组能在下列条件下安全连续运行，发电机输出额定（铭牌）净功率350MW（1）额定主蒸汽参数及再热蒸汽参数，所规定的汽水品质；（2）背压11.8kPa；排汽压力大于大气压力（3）补给水量为3%；（4）所规定的最终给水温度；（5）全部回热系统正常运行；（6）在额定电压、额定频率、额定功率因数0.85(滞后)、额定氢压、发电机氢气冷却器入口冷却水温不高于38℃时，发电机效率不低于98.9%。汽轮发电机的寿命大于30年，大修间隔不少于4年。汽轮发电机组要求年运行小时不少于8000小时，年利用小时不少于6400小时。266天冷态起动停机72h以上(金属温度约低于该测点满负荷温度的40％)300次冷态：高压缸转子金属温度<160℃。温态起动停机10-72h以内(金属温度约低于该测点满负荷温度的40％至80％)700次温态：高压缸转子金属温度160℃＜t＜450℃。热态起动停机小于10h(金属温度约低于满负荷温度的80％)3000次热态：高压缸转子金属温度＞450℃。极热态起动停机1h以内(金属温度仍维持或接近其满负荷值)500次正常停机4000次定子硅钢片型号：50W310转子：26Cr2Ni4MoV钢是大型汽轮机低压转子用钢,具有良好的淬透性、强韧性和综合力学性能,但该钢中含有较高的N、iCr等合金元素使其具有较强的组织遗传现象。26Cr2Ni4MoV钢转子锻件锻造完成后,晶粒粗大,且处于混晶状态,这些粗大奥氏体晶粒很难细化,使钢的冲击韧度明显降低、韧脆转变温度显著提高。发电机具有调峰运行能力，允许起停次数不少于10000次，而不产生有害变形。发电机在额定功率因数，电压变化±5%和频率变化-3%~+2%额定值范围内，能连续输出额定功率（且能输出1.05的额定功率），温升不超过规定的限值。额定氢压：0.35MPa(g)漏氢量：在额定运行条件下24小时内漏氢量小于10m3（折算为标准气压下）。发电机适合于中性点经电阻或变压器接地方式运行，定子出线端头对地绝缘按额定电压设计，具有相同的绝缘水平和良好的密封性能。发电机能在功率因数超前0.95工况下带额定负荷进相长期运行。发电机各部分温升不超过规定值。进相运行时的限制因素为端部漏磁场引起的端部发热，供方在结构上采取如下措施：（1）定子边段铁心减薄且齿顶部呈阶梯形状；（2）定子边段铁心齿中部开小槽，减少涡流损耗；（3）定子铁心端部采用非磁性钢压指和非磁性铸钢压圈；（4）定子铁心压圈外侧设置整体铜屏蔽环；（5）采用非磁性的Mn18Cr18转子护环；（6）转子本体比定子铁心短，两端各短25mm。注：Mn18Cr18钢具有非常良好的抗应力腐蚀性能,同时它能达到的强度等级高,特别适用于制造大功率,高强度等级的发电机护环。

Mn18Cr18护环的热锻’Mn18cr18护环钢的合金含量很高

Mn

锰

Cr铬(读音gè)定子槽数

54定子绕组并联支路数2每槽线圈股数60转子槽数32转子每槽线匝数9/7定子硅钢片型号50W310转轴材料型号26Cr2Ni4MoV发电机具有失磁异步运行的能力，当励磁系统故障后，在电网条件允许时，发电机能带50％额定有功功率稳态异步运行15分（min）。在发生失磁时，在最初60秒内应将负荷降至额定值的60%，在以后的30秒内将负荷降至额定值的50%。此情况下，不影响发电机的寿命或使发电机受到伤害。发电机组具有抗失步振荡的能力。失步振荡中心位于发电机升压变压器组内部时，允许启动发电机失步保护跳闸。如振荡中心位于发电机升压变压器组以外并且振荡电流低于发电机出口短路电流的60%～70%时，允许振荡持续时间为20个振荡周期（约40~60s）。此情况下，不影响发电机的寿命或使发电机受到伤害。发电机具有一定的短时过负荷能力。此情况下，不影响发电机的寿命或使发电机受到伤害。（1）发电机定子绕组能从额定条件下稳定温度开始，在120％额定电流下运行不少于1分钟。定子绕组能承受下列短时过电流运行时不发生有害变形。过电流时间（秒）103060120额定定子电流（％）220154130116发电机转子绕组能从额定条件下稳定温度开始，在120％额定励磁电压下运行不少于1分钟。励磁绕组具有下列短时过电压能力。过电压时间（秒）103060120额定励磁电压（％）208146125112AWAR发电机氢系统的要求（1）冷氢温度一般不超过40～46℃，氢冷却器按进水温度38℃设计。（2）氢气纯度不低于95％时，能在额定条件下发出额定容量。但计算和测定效率时，氢气的纯度为98％。（3）机壳和端盖能承受压力为0.8MPa历时15分钟的水压试验，以保证运行时内部氢爆不危及人身安全。（4）氢气冷却器工作水压为0.35MPa及以上时，试验水压不低于工作水压的2倍。历时15分钟。（5）冷却器按单边承受0.8MPa压力设计。（6）发电机内氢气露点不高于－5℃，同时不低于－25℃。AW发电机水系统的要求

（1）定子线圈采用水直接冷却，其冷却水的进水温度范围为40~50℃，进水温度有自动调节装置。出水温度不得大于85℃。（2）水质应透明纯净，无机械混杂物，在水温为20℃时：导电率为0.5～1.5s/cm（定子线圈采用独立密封循环水系统）。PH值： 7~9硬度： ＜2微克当量/L（2gE/L）（3）定子线圈内冷却水允许在满载状态时断水运行时间不小于30秒。AW发电机各部位测温元件数目在定子每槽上、下层线圈间埋置测温元件单支热电阻二只（一用一备），每根绝缘引水管出口端安装测量出水温度的单支型热电阻（Pt100）一只。定子冷却水路的总进、出水处各装一只单支型热电阻（Pt100）和温度开关，一个温度插座。在每个端盖（或端罩）和定子机壳上温度最高点处均埋设不少于一只测温元件。氢气冷却器的进、出风处装单支双份型Pt100热电阻（三线制）。每个冷却器出水处各装一只测温元件及一只就地温度计。发电机定子铁芯的汽机端热风区、铁芯中部热风区和励端热风区三个风区的齿部和轭部至少装设共36个Pt100单支热电阻（三线制）（其中有18个为备用）；发电机定子铁心端部装设满足进相运行的测温元件：在发电机汽励两侧压圈、铜屏蔽、压指及铁芯边端阶梯齿上呈120°角处共埋设Pt100单支热电阻24只。各轴承上，均装置测量油温的测温单支型热电阻，并在出油管上设有视察窗和测温插座。在各轴瓦上还各装一只Pt100的单支双份型热电阻（三线制）。在各轴承回油管上设置就地双金属温度计。pt100是铂热电阻，它的阻值跟温度的变化成正比。PT100的阻值与温度变化关系为：当PT100温度为0℃时它的阻值为100欧姆，在100℃时它的阻值约为138.5欧姆。它的工业原理：当PT100在0摄氏度的时候他的阻值为100欧姆，它的阻值会随着温度上升而成匀速增长的。工业上常用金属热电阻从电阻随温度的变化来看，大部分金属导体都有这个性质，但并不是都能用作测温热电阻，作为热电阻的金属材料一般要求：尽可能大而且稳定的温度系数、电阻率要大（在同样灵敏度下减小传感器的尺寸）、在使用的温度范围内具有稳定的化学物理性能、材料的复制性好、电阻值随温度变化要有间值函数关系（最好呈线性关系）。结构要求、系统配置要求定、转子线圈、定子铁心的绝缘采用F级绝缘材料。发电机定子机座、端盖、出线盒具有足够的强度和刚度，避免产生共振。发电机出线盒及连接底板和板筋采用非磁性材料。定子线棒槽内固定及定子绕组端部绑扎工艺牢靠，端部采取适合调峰运行和进相运行的技术措施（定子线棒槽部固定采用楔下波纹弹簧板径向压紧线圈的防松结构，端部采用绑扎和压板相结合的刚柔结合固定结构，即径向和切向刚性固定，轴向可随温度变化弹性滑移，避免了定子线圈绝缘承受交变热应力造成损伤和磨损，适合调峰运行），自振频率避开基频和倍频，定