专业组电气发电机变压器课件课件

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1、目录第一章 发电机3第一节 发电机的工作原理及作用5第二节 发电机的启停控制4第三节 发电机的危险点分析4第四节 发电机正常运行监视、调整、巡回检查9第五节 发电机常见事故及处理9第六节 发电机的保护配置10第二章 变压器22第一节 变压器的工作原理及作用22第二节 变压器的启停控制23第三节 变压器的危险点分析23第四节 变压器正常运行监视、调整、巡回检查27第五节 变压器常见事故及处理28第六节 变压器的保护配置29第一章 发电机第一节 发电机的工作原理及作用一、 概述电能是现代社会最主要的能源之一。发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动

2、，将水流、气流、燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。发电机在工农业生产，国防，科技及日常生活中有广泛的用途。发电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，其构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。发电机的分类可归纳如下：直流发电机、交流发电机；同步发电机、异步发电机(很少采用)交流发电机还可分为单相发电机与三相发电机。二、同步发电机的工作原理及结构2.1三相同步发电机的基本工作原理 （附视频）我们知道,导线切割磁力线能产生感应电势,将导线连成闭合回路,就有电流流过

3、,同步发电机就是利用电磁感应原理将机械能转变成电能的。导线放在空心圆筒形的铁芯槽里, 铁芯是固定不动的,称为定子.磁力线由磁极产生,磁极是转动的,称谓转子定子和转子都是构成发电机的基本部分.为了得到三相交流电,沿定子铁芯内部每相隔120度分别安放三相绕组通过电刷和滑环的的滑动接触,将励磁系统产生的直流电引入转子励磁绕组,定子绕组(也称电枢绕组)不断地切割磁力线,就在就在其中感应出感应电势来。感应电势的方向用右手定则确定,由于导线有时切割N级有时切割S级因而感应的是交流电势.交流电的频率f=pn/60 (Hz)转子不停地旋转，定子三相绕组先后切割转子磁场的磁力线,所以在三相绕组中电势的相位是不同

4、的,依次差120度,相序为A、B、C.当发电机带上负荷后,三相定子绕组中的定子电流(电枢电流),将合成一个旋转磁场,该磁场与转子同方向同速度旋转,就称为“同步”.2.2同步发电机的类型按原动机的类型不同分：汽轮发电机、水轮发电机等。按转子结构不同分：凸极式和隐极式。按安装方式不同分：卧式和立式。按冷却介质不同分：空气冷却、氢气冷却、水冷却。上述的冷却介质和方式还可以有不同的组合,如水-氢-氢(定子绕组水内冷,转子绕组氢内冷, 铁芯氢冷);水-水-空(定子、转子水内冷, 铁芯空冷); 水-水-氢(定子、转子水内冷, 铁芯氢冷)等。2.3同步发电机的铭牌1、型号 一般由三段组成。如TQN-100-

5、2第一段第一个字母表示电机型式：T同步电机Q汽轮第二个字母表示电机类别Q汽轮F发电机第三个字母表示电机冷却方式C空气外冷Q氢气外冷N氢气内冷S或SS双水内冷无第三个字母和第三个字母为T的，也是空气外冷，只是磁场不同。第二段表示额定容量（MW）第三段表示极数例1：一台汽轮发电机的型号为QFSN-3002-20BQF汽轮发电机；S定子绕组水内冷，N转子绕组氢内冷 300发电机输出的额定有功功率，单位为MW；2发电机的磁极个数。2、额定值 l 额定功率PN（MW） 指额定运行时电机的输出功率 l 额定电压UN （kV） 指额定运行时定子的线电压 l 额定电流IN （A） 指额定运行时定子的线电流 l

6、 额定功率因数指额定运行时电机的功率因数 l 额定频率fN（Hz） 指额定运行时电枢的频率l 额定转速nN（r/min）指额定运行时电机的转速，即为同步转速3、额定值之间的关系：三、发电机本体概述我厂发电机采用东方电机股份有限公司生产的汽轮发电机组，排列方式为室内纵向顺列布置。发电机冷却采用水-氢-氢冷却方式，定子绕组及出线为水内冷，转子绕组为直接氢冷，转子本体及定子铁芯为氢冷。发电机励磁采用机端励磁变自并励静止励磁方式。发电机型号为QFSN-350-2-20B。发电机额定容量：412MVA，额定功率：350MW；额定功率因数：0.85（滞后）；最大连续输出功率380MW；极对数：2对；发电机

7、定子额定电压为20kV；静子额定电流11887A。额定励磁电压434.63V，额定励磁电流2287.38A;发电机空载时励磁电压147.3V发电机空载时励磁电流830.2A.发电机出口母线安装三组电压互感器供发电机测量、计量、保护、励磁调节及同期用。发电机中性点经一台20/0.23kV干式单相配电变压器接地，二次侧电阻为0.5。变压器高压侧采用封闭母线与发电机中性点连接。发电机与励磁变、电压互感器、主变及高压厂用变压器之间采用全连分相封闭母线，设有绝缘子加热和微正压装置，以确保封闭母线内干燥。发电机旋转方向与汽轮机相一致。发电机定子绕组出线端子数目为6个，从励磁端向发电机看，从右到左相序排列为

8、A、B、C。发电机基本参数额定电压20kV额定转速3000r/min周 波50Hz相 数3极 数2定子线圈接法YY额定氢压0.3MPa(g)漏氢(保证值) 8Nm3/24h(在额定氢压下，折算为标准气压下)效 率(保证值)98.95%绝缘等级：F级(按B级温升考核)冷却方式：水 氢 氢3.1发电机的结构发电机通常由定子、转子、端盖、机座及轴承等部件构成。定子由机座、定子铁芯、线包绕组、以及固定这些部分的其他结构件组成。转子由转子铁芯(有磁扼、磁极绕组)滑环、(又称铜环、集电环)、风扇及转轴等部件组成。3.1发电机的定子3.1.1定子铁芯 定子铁芯是构成磁回路并固定定子绕组的重要部件，要求它导磁

9、性能好、损耗低、刚度好、振动小、不易发热等。因此，定子铁芯通常由硅钢片叠成，沿轴向叠成多段形式，每段叠片厚为3060mm，各段叠片之间有宽约10mm通风槽，以改善定子铁芯的散热条件，为减少漏磁防止涡流引起过热，在定子铁芯的两端用非磁性材料制成的压板将其夹紧，整个铁芯固定在定子机座上。定子铁心及绕组端部3.1.2定子绕组 定子绕组又称电枢绕组，是发电机进行能量转换的心脏部位。汽轮发电机的定子绕组一般采用三相双层叠绕组，构成定子三相交流回路。为了减少绕组导线中集肤效应（当导体中通过电流时，在导体的横截面上，电流较集中于导体表面，而导体中心却只有少量带电离子通过）引起的附加损耗。导线由许多相互绝缘的

10、并联多股线组成，空心导线镶嵌于定子铁芯54个槽中，导线在定子铁芯中纵向分为两排，每排又分为三组，每组由一根通水的空心铜管和四根只导电的实心扁线组成，形成所谓“四实一空”制股线，在槽内线圈的直线部分还应进行换拉，从而构成双YY（双星形）的接法，为防止电晕（在极不均匀电场的气隙中，随着外施电压的提高，在曲率半径小的电极附近将出现浅蓝色的晕光，还伴有吱吱放电声，并产生臭氧），定子绕组经绝缘处理后还要涂以半导体漆。为了能承受住突然短路时产生的巨大的电磁力而引起的端部变形，以及正常运行时不致产生较大的振动，定子绕组端部接线需用绳线绑紧或压板夹紧在非磁性钢做成的端箍上。QFSN-300-2型发电机定子槽及

11、其嵌线（a）线棒断面 （b）定子槽嵌线1-空心导线；2实心导线；3环养粉云母带绝缘；4槽楔5弹性波纹板；6半导体波纹板：7上层线棒；8下层线棒9适形材料定子线棒的绝缘主要是起隔离电流、电压的作用。绝缘材料按耐热能力通常分为7级，即Q、A、E、B、F、H、C、它们对应着不同的最高温度，在最高允许温度之内，发电机可长期运行，超过该温度发电机绝缘寿命将随温度按指数规律缩短，如A级绝缘在高于许可温度8-10持续运行，就会使其绝缘寿命缩短一半.各种等级绝缘材料的最高允许温度绝缘级别QAEBFHC最高许可温度90105120130155180180 以上发电机定子导体与铁芯间的绝缘称为主绝缘，亦称对地绝缘

12、。主绝缘是线棒各种绝缘中最重要的一种。根据端部与槽部是否采用同一结构，主绝缘分为连续绝缘和复合绝缘两种，目前大型发电机多数采用环氧粉云母带连续绝缘。(3)定子线棒的的电晕，电腐蚀及防止电晕是一种局部游离放电现象，6KV以上的发电机就有可能出现。电晕在空气中出现时伴有兰色荧光并产生臭氧（O3）及氮的氧化物（NO，NO3），它们与潮气结合便形成有害的酸性物质，对绝缘材料有腐蚀作用。电晕通常出现在电场强度较大的出槽口、通风槽、绝缘材料内部气泡以及槽壁间的狭窄气隙内。消除槽内电晕的基本措施a.尽量消除槽内绝缘材料的气泡与气隙；b.使出槽口部分的电场分布均匀化。削弱铁芯边缘处电场强度的方向有电阻分压法与

13、电容分压法。一般大型发电机都是都采用电阻分压法，这里就只介绍电阻分压法。电阻分压法就是在定子线棒表面涂以不同电阻率的半导体漆，用以减少边缘处的电位差，使其空间电场的分布得以均匀。电腐蚀：当热固性绝缘表面防晕层与槽壁接触不良或不稳定时，在电磁振动作用下，接触点若即若离，引起槽内间隙火花放电。这种放电的能量为电晕放电的数百倍以上，可使局部高温达摄氏数百度乃至上千度，使绝缘表面受到严重腐蚀，在短期内即可造成深达1mm以上的麻坑，且腐蚀位置随振动、接触等条件的变化而经常变动，这就是所谓的电腐蚀。防止电腐蚀的方法是在工艺上采取措施，使线棒和槽壁间保持稳定接触，加强线棒在槽部和端部的机械固定，防止槽楔材料

14、收缩而发生槽楔松动现象。3.1.3定子机座和端盖机座1、固定和支撑定子铁心及定子绕组等部件，通过机座将整个定子安装、固定在基础上。2、机座内部有冷却风道。汽轮发电机机座一般采用钢板焊接而成。对机座的要求，除了使安装、运输方便外，还需要有足够的强度和刚度。3、正常和故障时能承受可能发生的最大应力，保证不产生不允许的变形。端盖1、保护定子和转子的端部，使电机内形成一个与外界隔绝的风路系统。2、一般用钢板焊接结构，也可采用灰铸铁或硅铝合金铸件，中等容量的电机端盖也有采用玻璃钢压制的。有足够的刚度。4、大型同步电机，由于端部漏磁通较大，所以固定端盖的螺栓宜加以绝缘，以防止漏磁通引起的涡流流过螺栓而使其发热。 3.1.4 定子出线和发电机出线盒定子出线导电杆是装配在出线瓷套管内的，组成了出线瓷套端子。结构设计使定子出线穿过装在出线盒上的绝缘瓷套管，将定子绕组出线端子引出机座外，并保证不漏氢又不漏水。出线盒外形像长筒形压力容器由不锈钢板拼焊而成，既“耐爆”又有足够的刚度，可安全地支撑着定子出线瓷套端子及套装在瓷套管外的电流互感器。每个出线盒亦要通过与机座相同等级的水压及气密试验的严格考核，具有良好的强度、刚度和气密性能。不锈钢饭为反磁性，故大大减少了主出线导电杆上大电流在其周围的钢板上所产生的涡流损耗。在出线盒上与机座结合的大平面上开有 T 型密封槽，用以加压注入液态密封