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1、1,2,第四章 汽轮发电机正常运行,3,第二节 大型发电机组的出力 大型发电机组的出力，可以分为有功出力和无功出力。有功出力主要是由汽轮机的出力来决定的。有以下几种与汽轮机相对应工况下的定义。 一、铭牌工况(TRL) 以铭牌额定功率输出的汽轮发电机组，应能在下列条件下，安全、经济连续运行，此工况称为铭牌工况。 此工况下的汽轮机进汽量，称为铭牌进汽量，此工况也是出力保证值的验收出力。,4,此时，机组的净热耗值，应不大于卖方的保证值。 (1)在额定主蒸汽及再热蒸汽参数时，汽水品质符合规定； (2)汽轮机低压缸平均排汽压力为设计值，或者冷却水温度为设计值； (3)补给水量不大于设计值(设计值一般为3
2、)； (4)设计的最终给水温度； (5)全部回热系统正常运行； (6)两台汽动给水泵投入运行； (7)发电机的电压、频率、功率因数、氢压均为额定值，冷却器冷却水温为设计值。,5,二、最大保证出力(T-MCR)工况 汽轮机进汽量等于铭牌进汽量，在下列条件下安全连续运行。此工况下发电机输出的功率称为最大保证出力(T-MCR)，此工况也称为最大保证工况。 (1)主蒸汽及再热蒸汽参数为额定值，并符合所规定的汽水品质； (2)汽轮机低压缸平均排汽压力为设计值，或者冷却水温度为设计值； (3)补给水量为零； (4)设计的最终给水温度； (5)全部回热系统正常运行； (6)两台汽动给水泵投入运行； (7)发
3、电机的电压、频率、功率因数、氢压为额定值，冷却器冷却水温为设计值。,6,三、调节阀全开(VWO)工况 汽轮发电机组，应能在汽轮机所有调节阀全部开足(VWO)，其他条件同上述二条时，汽轮机的进汽量应不小于105的铭牌工况(T-MCR)进汽量，此工况称为VWO工况。 如果主蒸汽压力再提高到105额定值，此工况称为VWO+5OP工况，此时汽轮机的输入功率达到了最大(到了不能再大的程度)。 发电机应能与汽轮机VWO+5OP工况出力相匹配，能够长期连 续运行。相对应的主变压器，还能在不带厂用电的工况下，长期通过发电机的输出功率，且其上层油温不超过设计值。,7,额定参数下的运行与允许温度 发电机在长期连续
4、运行时的允许出力，主要受机组的允许发热条件限制。 汽轮发电机的额定容量，是在一定冷却介质(空气、氢气和水)温度和氢压下，在定子绕组、转子绕组和定子铁芯的长期允许发热温度的范围内确定的。 发电机的绕组和铁芯的长期发热允许温度，与采用的绝缘等级有关。大容量发电机一般都采用耐热等级为B级或F级绝缘，我厂定、转子线圈的绝缘采用F级的绝缘材料。,8,根据国家标准GBT70642002，氢、水冷却的汽轮发电机定子、转子绕组及定子铁芯允许运行温升限值如表42和表43所示。汽轮发电机关键部件的允许运行温度，不但与其使用的绝缘材料耐热等级有关，还与其冷却方式、测点位置、测量方法等有关。,9,10,经研究，A级绝
5、缘运行温度每升高8C、B级每升高10C、F级每升高12C，使用寿命就会下降一半。 运行中带基本负荷的汽轮发电机，负荷基本上是满的，大容量机组的进风温度，常保持额定温度，一年运行要达到8000h以上。其使用寿命，在正常情况下，能达到30年左右。,11,三、汽轮发电机带电绕组运行中的机械及环境因素对寿命的影响 大容量汽轮发电机采用的电磁负荷较大，运行中的发电机，定子绕组还可能承受出线端的突然短路、误并列、系统中高压线路事故及事故后的自动重合闸等的冲击。这些都将使发电机产生几倍至十几倍的冲击电流，因此而产生成百倍电磁力的冲击。 大容量汽轮发电机，定子绕组端部结构是一个关键。不但要降低附加损耗及发热，
6、还要能承受运行中电磁力引起的振动及瞬时冲击，不致发生磨损而影响绝缘。 现代的发电机，其端部固定，一般采用可重复紧固结构，就是考虑在事故后的检修中，能处理可能产生的松动及磨损并重新紧固。,12,在汽轮发电机运行中，机内的潮湿及污染，对发电机定子绕组绝缘的耐电压性能，也会有很大的影响，有些运行中的发电机，曾因机内氢气含湿量大或渗、漏水，再加上绝缘又有薄弱环节，在定子端部绕组鼻端将发生了短路烧坏的重大事故。 四、结论 综上所述，汽轮发电机定子绕组的绝缘寿命，在正常情况下，对采用环氧粉云母复合绝缘材料及有适当的冷却者，可达30年以上。如运行中承受过定子绕组出线端突然短路及错相合闸等情况，事故后又未能及
7、时停机检修维护，则发电机定子绕组绝缘的寿命就要受到影响。,13,发电机的短时过负荷能力 在正常运行时，发电机是不允许过负荷的，即不允许超过额定容量长期运行。当发电机 电压低于额定值时，允许适当增大定子电流，但定子电流最大不得超过额定值的5长期运行。 在系统发生短路故障、发电机失步运行、成群电动机起动和强行励磁等情况下，发电机 定子或转子都可能短时过负荷。过负荷使发电机定子、转子电流超过额定值较多时，会使绕 组温度有超过容许限值的危险，使绝缘老化过快，甚至还可能造成机械损坏。过负荷数值愈大、持续时间愈长，上述危险性愈严重。,14,但因发电机在额定工况下的温度较其所用绝缘材料的最高允许温度低一些，
8、有一定的备用余量可作短时过负荷使用。 过负荷的允许数值不仅和持续时间有关，还与发电机的冷却方式有关。直接内冷的绕组在发热时容易产生变形，所以其过负荷的容许值比间接冷却的要小。 发电机定子和转子短时过负荷的容许值由制造厂家规定。我国国家标准GB706486汽轮发电机通用技术条件中，对于发电机定子绕组在直接冷却和间接冷却的情况下，短时过负荷有不同规定，详见表51和表52。,15,发电机具有一定的短时过负荷能力。从额定工况下的稳定温度起始，能承受1.3倍额定定子电流运行至少1min。允许的定子电流和持续时间（直到120s）如下： 机械结构的设计按照假设每年运行在上述定子电流下的次数不超过两次设计。,
9、16,同时，在额定工况稳定温度下，发电机励磁绕组能在励磁电压为125%额定值下运行至少1min，允许的励磁电压与持续时间（直到120s）如下： 机械结构设计按照假设每年运行在上述励磁电压下的次数不超过两次设计。,17,发电机不容许经常过负荷，只有在事故情况下，当系统必须切除部分发电机或线路时，为防止系统静稳定破坏，保证连续供电，才容许发电机短时过负荷。 当过负荷时间超过允许时间时，应及时采取措施，立即将发电机定子电流及励磁电压降至正常允许值。,18,第二节 冷却条件变化对发电机允许出力的影响 对于大容量水氢氢冷汽轮发电机，定子绕组采用水内冷、转子绕组采用氢内冷、定子铁芯为氢冷。 冷却条件变化主
10、要是指氢和冷却水的有关参数不同于其额定值。 QFSN-600型汽轮发电机组采用卧式布置。发电机冷却方式采用“水氢氢”冷， 即定子线圈 (包括定子引线,定子过渡引线和出线)采用水内冷, 转子线圈采用氢内冷, 定子铁心及端部结构件采用氢气表面冷却。 集电环采用空气冷却。机座内部的氢气由装于转子两端的轴流式风扇驱动,在机内进行密闭循环。,19,一、氢气温度变化的影响 如果负荷不变，当氢气入口(或冷端)风温升高时，绕组和铁芯温度升高，会加速绝缘老化、寿命降低。 当冷却介质的温度升高时，要求减小汽轮发电机的出力，使绕组和铁芯的温度不超过在额定方式下运行时的最大监视温度。 对于水氢氢冷汽轮发电机，冷端氢温
11、不允许高于制造厂的规定值，也不允许低于制造厂的规定值。在这一规定温度范围内，发电机可以按额定出力运行。,20,当冷端氢温降低时，也不允许提高出力。 这是因为，定子的有效部分分别用不同介质冷却，定子绕组水内冷、铁芯氢冷。这些冷却介质的温度，彼此间互不相依。 水氢氢冷汽轮发电机，当氢气温度高于额定值时，按照氢气冷却的转子绕组温升条件限制出力。（额定氢压 0.4MPa 和冷却水温度 33下，功率因数 0.9 ）， 氢气冷却器的设计，在1个冷却器因故停用时，发电机仍能承担90额定功率连续运行，而不超过允许温升。,21,二、氢气压力变化的影响 氢气压力提高，氢气的传热能力增强，氢冷发电机的最大允许负荷也
12、可以增加。但当氢压低于额定值时，由于氢气传热能力的减弱，发电机的允许负荷亦应降低。 氢压变化时，发电机的允许出力由绕组最热点的温度决定，即该点的温度不得超过发电机在额定工况时的温度。 当氢压高于额定值时，对水氢氢冷发电机的负荷不允许增加，这是因为定子绕组的热量是被定子线棒内的冷却水带走的，所以，提高氢压并不能加强定子线棒的散热能力。 当氢压低于额定值时，由于氢气的传热能力减弱，必须降低发电机的允许负荷。,22,三、氢气纯度变化的影响 氢气纯度变化时，对发电机运行的影响主要是安全和经济两个方面。 在氢气和空气混合时，若氢气含量降到575，便有爆炸危险，所以，一般都要求发电机运行时的氢气纯度应保持
13、在96以上，低于此值时应进行排污。 从经济观点上看，氢气的纯度愈高，混合气体的密度就愈小，通风摩擦损耗就愈小。当机壳内氢气压力不变时，氢气纯度每降低1，通风摩擦损耗约增加11，这对于高氢压大容量的发电机是很可观的。 特别要指出的是，大容量氢冷发电机不允许在机壳内有空气或二氧化碳时，从启动到额定转速甚至进行试验，以防止风扇叶片根部的机械应力过高。,23,四、定子绕组进水量和进水温度变化的影响 水氢氢冷式汽轮发电机，在额定条件下，定子绕组铜线和铁芯之间的温差并不大，约为1520C，而铁芯的温度高些。 当冷却水量在额定值的土10范围内变化时，对定子绕组的温度实际上影响不大。 大量的增加冷却水量，会导
14、致入口压力过分增大，在由大截面流向小截面的过渡部位可能发生气蚀现象，使水管壁损坏，故不建议提高流量。 降低除盐水量，将使绕组入口和出口水温差增大，绕组出口水温度增高。这样会造成绕组温升极不均匀，是不允许的。,24,在设计中，一般采用绕组进出口的水温差不超过3035C，以便当入口水温度等于45C时，相当于出口水温等于80，以防止出口处产生汽化。 一般，绕 组入口的水温与额定值的偏差，允许范围是土5。这时，汽轮发电机的视在功率不变。 如果定子绕组冷却水完全停止循环，从绕组的温升条件来看是危险的，若除盐水的电阻值过低，可能沿水管内壁发生闪络。,25,当发电机定子绕组的冷却水停止循环后，其容许运行的持
15、续时间，要根据水的电阻率来确定。 如果绕组冷却水停止循环以前，它的电阻率小于200kcm，在定子绕组的冷却水停止循环后，应在3min内将发电机与电网解列。如果绕组冷却水停止循环之前，它的电阻率大于200kcm，容许发电机带不超过30额定负荷，运行1h。 这种容许值的规定，对运行极为方便，可以在机组不停的情况下，采取措施恢复绕组冷却水的循环。但是，这就要求在正常运行过程中保持除盐水有较高的电阻值。 根据上述可知，采用调节定子绕组水量的方法，以保持定子绕组的水温是不适当的。关于绕组冷却水温度，在任何情况下，绕组出口的水温不应超过85(有的定为90C)以免汽化。,26,当绕组进水温度在额定值(多为4
16、546)附近变化5以内时，可不改变额定出力。但不同发电机的技术规定可能与此有些差别。 当绕组入口水温超过规定范围上限时，应减小出力，以保持绕组出水的温度不超过额定条件下的允许出水温度。 入口水温也不允许低于制造厂的规定值，以防止定子绕组和铁芯的温差过大或可能引起汇水母管表面的结露现象。,27,五、600MW汽轮发电机冷却装置运行状态不正常的影响 水氢氢冷型600MW汽轮发电机的冷却装置运行状态不正常，主要是指氢气冷却器的工作状态、定子绕组冷却水的冷却器的工作状态和定子绕组断水(或流量小于某规定值)三种 情况。不同的机组可能有不同的技术规定。 1氢气冷却器状态影响 氢气冷却器在运行中可以关掉其中一个冷却器进行清洗，关掉一个冷却器后发电机所带的最大安全负荷应根据制造厂规定，一般为80一100额定值负荷。其余运行中的冷却器的冷却水量应保持正常，使得水速保持不变。 在此情况下，冷风温度允许升高至48C(额定值为451C)。,28,2定子绕组水冷却器的影响 每台发电机组一般都配
