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1、火电厂生产过程 发电机设备及电气系统 2013年6月 一. 交流发电机发电的基本原理 发电机是由汽轮机作原动力拖动转子旋转， 利用电磁感应原理把机械能转换成电能设备。 发电机工作的机理是通过励磁机对发电机转 子产生磁场，通过转子的旋转，对静子线圈产 生切割磁力线作用，从而在静子线圈上产生电 流。 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。 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
2、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。 一. 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。 二汽轮发电机基本
3、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。 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。 定子槽形为开口 槽，便于嵌线。 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。
4、 二汽轮发电机基本结构定子 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。 二汽轮发电机基本结构转子 转子包括转子轴、铁芯、转子绕组、 护环和风扇等。 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。 二汽轮发电机基本结构转子 2) 转 子 绕 组 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，
5、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。 二汽轮发电机基本结构转子 4)风扇 二汽轮发电机基本结构转子 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， 并与转轴绝缘。 二汽轮发电机基本结构转子 二汽轮发电机基本结构 二汽轮发电机基本结构 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
6、 型发电机是非常重要的问题，所有发电机都有 冷却系统。 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。 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 四发
7、电机的励磁系统 交流励磁机带静止整流器励磁 四发电机的励磁系统 交流励磁机带旋转整流器励磁 四发电机的励磁系统 无励磁机的静 止晶闸管励磁 五厂用电方式 火电厂的运行，除了锅炉、汽轮机、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。 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 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
8、在高压厂用母线上。 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。 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。 厂用电电源的取得和种类 明备用接线方式 厂用电电源的取得和种类 暗备用接线方式 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
9、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）。 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。 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。 厂用母线的接线方式 1)对厂
10、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。 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。 厂用母线的接线方式 厂用母线的接线方式 六电力系统 1.电网和电力系统 电力系统是由
11、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。 六电力系统 六电力系统 六电力系统 2.电能质量 1)电压 系统电压正常在105至 95范围内变动， 电压最高不得大于额定电压的110，最低值根 据稳定运行的要求来确定，一般不应低于额定 电压的90。 2)频率 我国电力系统的额定频率为50Hz，其允许偏 差为0.2Hz。 THANK YOU
