汽轮发电机工作原理和运行维护

汽轮发电机工作原理和运行维护2017年4月河曲发电机参数一、汽轮发电机的主要组成部分

汽轮发电机主要由汽轮机、发电机、励磁系统三大部分组成。发电机由定子和转子组成。一、汽轮发电机的主要组成部分（一）汽轮机一、汽轮发电机的主要组成部分（二）发电机定子一、汽轮发电机的主要组成部分（三）发电机转子一、汽轮发电机的主要组成部分（四）发电机励磁系统发电机励磁系统由可控硅励磁整流柜、灭磁开关柜和励磁调节柜组成，专门给发电机转子提供励磁电流，并控制转子励磁电流的大小。二、汽轮发电机的工作原理1.交变感应电动势的产生如图所示，发电机励磁系统通过滑环向转子提供直流励磁电流，并产生磁场；汽轮机拖动发电机转子以转速n按图示方向作恒向旋转。

定子中三相绕组的导体依次切割磁力线，三相绕组便感应产生各相大小相等、相位彼此相差120度的交流电动势。若气隙磁通密度按正弦波分布，则三相绕组感应电动势波形如图所示，且相序为A→B→C。二、汽轮发电机的工作原理2.感应电势的频率交流电动势的频率f可这样确定:当转子为1对极时，转子旋转一周，定子绕组中感应电动势变化一个周期；当发电机具有p对极时，转子旋转一周，感应电动势就交变p个周期；当转子的转速为每分钟n转时，则交变电动势的频率为:f=pn/60。由上式可知:发电机定子绕组感应电动势的频率取决于它的极对数p和转子的转速n。转子转速越高，定子绕组感应电势的频率越高。即n↑→f↑。可见，发电机极对数p一定时，转速n与电枢电动势的频率f之间具有严格不变的关系。二、汽轮发电机的工作原理3.同步转速现代的发电机，绝大多数都是向大电网并网供电，这就对同步发电机的频率要求严格了，我国电网频率为50HZ，所以发电机发出的电动势频率也必须为50HZ，如果发电机的频率与电网频率不等将会造成严重事故。这就要求发电机的频率应该和电网的频率一致。我国电网的频率为50Hz

，所以转速n=60f/p。二、汽轮发电机的工作原理

3.同步转速

要使得发电机供给电网50Hz的工频电能，发电机的转速必须为某些固定值，这些固定值称为同步转速。例如2极电机的同步转速为3000r/min，4极电机的同步转速为1500r/min，依次类推。只有运行于同步转速，同步电机才能正常运行，这也是同步电机名称的由来。二、汽轮发电机的工作原理

4.电磁过程转子冲转到额定转速,汽轮发电3000r/min

→转子绕组加励磁电流(直流)→产生旋转磁场→定子绕组切割磁力线产生三相对称感应电势→发电机出线端三相对称电压。

5.相序相序决定于转子的转向。从励磁端看，汽轮发电机的转向为逆时针方向。三、同步电机的分类

同步电机主要分为旋转电枢式和旋转磁极式两种。旋转电枢式是指电枢旋转，磁极固定，因电枢功率不易由滑动部分送出，只适于较小容量发电机，实用少；旋转磁极式是指磁极旋转，电枢固定，电枢功率由静止部分送出，可传送较大功率，实用广，是同步发电机的基本结构型式。我厂的汽轮发电机是旋转磁极式发电机。四、发电机运行维护

1.发电机各主要部件的允许温度升高值，不得超过制造厂家的规定。1.1发电机不能过负荷运行。1.2定子电流不能超过额定电流运行。

四、发电机运行维护2.发电机保护装置2.1差动保护：防御发电机定子线圈相间短路。2.2复合电压闭锁过电流保护：防御发电机外部短路引起的过电流，并作差动保护及馈线保护的后备保护。2.3定子线圈接地保护：防御发电机定子线圈单相接地。以上三种保护动作结果相同：（1）发电机断路器及灭磁开关跳闸；（2）发出事故信号及掉牌信号；（3）关主汽门。四、发电机运行维护2.发电机保护装置2.4转子绝缘监视及两点接地保护。动作结果：（1）一点接地由电压表监视，并发出信号；（2）两点接地时，可作用于发电机断路器及灭磁开关跳闸并发出事故信号。四、发电机运行维护2.发电机保护装置2.5强行励磁：提高在外部短路故障时发电机母线电压，保持系统稳定性动作结果：（1）励磁自动调节系统最大输出励磁电流；（2）显示“强行励磁”。四、发电机运行维护2.发电机保护装置2.6发电机出口断路器与灭磁开关联锁跳闸：防止发电机灭磁开关跳闸后，发电机断路器不跳造成发电机无励磁运行。动作结果：（1）灭磁开关跳闸后发电机出口断路器立即跳（2）根据事故性质发出相应信号2.7过负荷保护，动作发出信号四、发电机运行维护3.发电机运行中的监视和维护3.2每班对发电机外观及其附属设备检查，其内容如下：3.2.1发电机温度有异常，倾听发电机声音是否正常，转子有无窜动情况；有无焦臭味等，如有不正常情况，应及时报告值长。3.2.2检查发电机滑环有无火花，碳刷在刷握内有无卡死，跳动现象，刷辫有无断脱弹簧压力是否均匀，接触是否良好，如发现冒火花，应立即查明原因进行消除。但在处理时应注意安全，防止烫伤，衣袖应扣好束紧，以免被机器挂住以及禁止戴手套操作；女同志的长头发应盘结于工作帽内，工作时应站在橡胶绝缘垫上。

四、发电机运行维护3.发电机运行中的监视和维护3.2.6周波变动范围在±0.5HZ时，发电机可按额定容量运行。3.2.7转子、定子线圈及铁芯温度超过允许温度时，应降低发电机出力，直至温度下降到允许数值为止。3.2.8如果定子冷却水进口水温超过额定值（+40℃）时，在40℃～45℃范围内。如果冷却空气温度显著增加，说明冷却系统不正常，或发电机绝缘过热监测装置报警，此时应汇报值班长。

五、发电机碳刷维护方法

发电机是大型旋转设备，运行中需要消耗碳刷。维护方法：因发电机由集控运行班组负责巡视点检，所以要求各集控运行班组发现碳刷打火及时进行调整，发现碳刷磨短了及时进行更换。有时候有个别碳刷已经基本上磨完了也没有人更换，严重威胁到发电机的安全稳定运行。

五、发电机碳刷维护方法

为了杜绝类似现象的发生，确保发电机安全稳定运行，对发电机碳刷维护：一个新碳刷的长度是60mm，当使用中的碳刷磨损剩余长度为20～25mm时就必须更换。六、发电机启动前检查、并网和停机（一）发电机启动前检查3.操作工具器准备（1）验电器；（2）绝缘手套；（3）2500V摇表；（4）500V摇表；（5）电筒。六、发电机启动前检查、并网和停机（一）发电机启动前检查4.操作安全要点（1）正确穿戴好劳保用品；（2）高压验电、测绝缘必须戴绝缘手套；（3）先验明无电再后测绝缘；（4）测定子绝缘前后要放电；（5）作业过程涉及上下楼梯、转换作业地点，注意防止跌倒，防止走错带电间隔；（6）作业过程中注意确认设备状态、设备名称和编号。六、发电机启动前检查、并网和停机（一）发电机启动前检查5.操作工艺要点（1）确认所有工作全部结束，工作人员已全部撤离现场，现场整洁无杂物。（2）确认#发电机出口开关已断开。（3）确认#发电机各刀闸已分开到位，三相动静触头已完全分离。（4）瓷瓶无裂纹（5）发电机端部线圈无松脱。（6）电刷和铜瓣无松脱断裂，刷握完好，弹簧压力均匀，电刷无卡死现象，电刷长度合适。（7）绝缘垫无金属短路现象，油管路和油法兰盘无接触短路现象。（8）转子绝缘大于等于0.5MΩ（500V摇表），大于等于6MΩ为合格，吸收比R60/R15≥1.3（2500V摇表）。六、发电机启动前检查、并网和停机（二）发电机并网2.操作关键要点（1）执行操作票制度，签发#发电机开机并网操作票。（2）投入#发电机出口刀闸和励磁变刀闸时注意检查刀闸已投入到位，刀闸锁紧装置已锁紧。给上励磁控制柜及保护电源（3）在发电机转速时检查滑环电刷无卡死和跳动现象，发电机内及轴承处无摩擦声和其它不正常的声音。（4）接到汽机发来“可并列”信号后，方能合上发电机灭磁开关。（5）升压过程要注意观察电压变化。并网过程注意发电机电压、频率和系统一致（6）同期过程注意和汽机协调调整发电机转速。（7）尽可能缩短并网时间。（8）并网后认真观察有功变化情况，及时调整无功，确保功率因数不高于0.95。（9）并网后要到现场观察碳刷运行情况，防止碳刷打火。六、发电机启动前检查、并网和停机