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1、一、热力厂发电机组装机容量及分布情况发电机的运行、维护及故障案例分析许世霞 杜 娜 目前，热力厂的发电机组共有十八台，其中汽轮发电机组有十六台，燃气轮发电机组有二台，发电机组的总装机容量为68.98万千瓦，发电机组在热力厂各车间的具体分布情况如下： “0七”电站： 1#、2#发电机组 QF-6-2 额定定子电压：6.3KV 3#、4#发电机组 QF2-12-2 额定定子电压：6.3KV 5#发电机组 QF-30-2 额定定子电压：10.5KV 焦耐电站： 焦耐1#、2#发电机组 QF-12-2 额定定子电压：10.5KV 干熄焦1#、2#发电机组 QF-30-2 额定定子电压：10.5KV 烧
2、结发电机组 QFWL-33-2S 额定定子电压：10.5KV 冶炼电站： 冶炼1#发电机组 QF-15-2 额定定子电压：10.5KV 冶炼2#发电机组 QF-25-2 额定定子电压：10.5KV 热能1#、2#发电机组 QFW-60-2 额定定子电压：10.5KV 燃机车间 ：1#、2#燃气轮发电机组 PG9171E（105.4MW） 额定定子电压：15KV 1#、2#汽轮发电机组 QFJ-68-2 额定定子电压：10.5KV热力厂各种容量发电机的台套数统计如下：二、发电机的原理和结构1、 同步发电机的基本原理1.1 同步发电机的工作原理 同步发电机是利用电磁感应原理把机械能转换成电能的机器
3、。根据电磁感应原理，我们知道在外力的推动下，使导体切割磁力线，就会 在导体的两端感应出电动势。电动势的方向由右手定则决定，其数值大小与磁场的强弱、导体切割磁力线部分的长度和切割的速度有关。 当定子线圈与负载接通后，就将在定子线圈和负载中流过一个交流电流。 同步发电机的转速、转子磁极对数和发电机发出的交流电的频率之间有一个确定的关系，即f=pn/60 (周/秒)。1.2 同步发电机的种类和额定参数 1.2.1同步发电机的种类按照发电机发电能力的大小可分为小型、中型和大型发电机。按照拖动发电机的原动机的不同可分为水轮发电机、汽轮发电机、燃气轮发电机和柴油发电机。 一般水轮和柴油发电机转速较低，极数
4、较多，多采用凸极式结构的发电机。而汽轮和燃气轮发电机因转速很高，极数较少，都采用隐极式结构的发电机。按照发电机采用的冷却介质不同，可分为空气冷却、氢气冷却、水冷却、油冷却发电机。热力厂目前采用的均是空气冷却的发电机。按照冷却方式不同，可分为外冷式发电机（冷却介质不直接与铜导线接触）和内冷式发电机（冷却介质直接与铜导线接触，或称直接冷却式发电机）。热力厂目前的发电机的冷却方式均为外冷式。 1.2.2同步发电机的主要额定参数额定功率Pe：表示发电机发电的能力，是发电机的主要参数，单位为千瓦或兆瓦。一般所称的发电机的容量即是指额定有功功率。额定定子电压Ue：一般是指发电机定子的线电压，表示发电机定子
5、的正常工作电压，单位为伏或千伏。额定定子电流Ie：表示发电机正常运行时允许的最大相电流，单位为安或千安。额定功率因数cose（力率）: 表示在额定功率下，定子电压和电流之间允许的相角差的余弦值。角是用电角度表示的运行中发电机每相定 子电压和电流之间的相角差。一般发电机额定功率因数cose=0.8 。额定转子电流IB ：它表示在额定千伏安出力时转子激磁绕组通过的直流激磁电流。单位为安或千安。额定温升：发电机的额定温升是指运行中发电机定子线圈和转子线圈允 许比环境温度升高的度数（我国规定环境温度以40计算），它决定于 发电机所采用的绝缘材料的最高允许温度和环境温度（或冷却空气进口温度），也就是说，
6、发电机定子（转子）的最高允许温度等于额定温升加上环境温度。2、发电机的结构 发电机由定子和转子两大部分组成，励磁系统和冷却系统是发电机两大主要附属系统。2.1 发电机的定子结构 发电机的定子可以分为定子绕组、定子铁芯、机座与端盖等部分。 一般汽轮发电机定子绕组都采用单叠绕组，尤其是双层叠绕组,因为它可以选用任意的短距。 发电机的定子三相绕组可以有两种接法。一种是将每相绕组的始端引出来，末端并在一起接成Y形，称星形接法。另一种是将每相的末端与另一相的始端相联，接成一个闭合形，称三角形接法。 发电机多是采用Y接法，但一般是三相绕组的始、末端同时引出来。始端与输出母线相接，称输出端；末端引出后在发电
7、机外并起来，称为中性点。热力厂所属的发电机的定子三相绕组均为Y接法。 发电机定子绕组的结构有两种形式，一种为拉形绕组，另一种为棒形绕组。一般中型以上的发电机都采用的是棒形绕组。 一般额定电压为6.3千伏的发电机定子线棒绝缘厚度为2.53.0毫米，额定定子电压为10.5千伏的发电机线棒绝缘厚度为44.5毫米。 线棒绝缘在制作过程中应尽量做到没有气隙，因为有气隙就会在运行中产生电晕，在电晕的作用下，会使绝缘加速老化，最后造成绝缘损坏。 定子铁芯是用导磁性能良好的硅钢片叠装组成的。硅钢片的厚度有0.5毫米和0.35毫米两种。为了进一步改善定子铁芯的导磁性能，现在发电机中广泛采用冷轧硅钢片，其导磁性能
8、比一般硅钢片更好，但价格较高。（无取向冷轧硅钢片） 硅钢片之间要用绝缘层隔开，一般在硅钢片上涂专用的硅钢片绝缘漆层作为片间绝缘。 发电机定子铁芯和绕组都固定在机座上，机座则安装在基础上，同时机座也起分配冷却气流的作用，机座应该具有足够的强度和刚度。 发电机端盖的作用是用来保护定子绕组端部，且担任转子两端风扇的导流并使发电机两端封闭，构成一个密闭循环的通风系统。2.2 发电机的转子结构 汽轮发电机转子的作用是产生一个很强的磁场，同时把从汽轮机轴上传过来的机械功率通过与定子电枢磁场的共同作用转换为电磁功率。 发电机的转子可以分为转子铁芯、激磁绕组、护环、中心环、滑环和风扇等部分。 高速转动的发电机
9、转子要受到很大的离心力的作用，所以汽轮发电机转子铁芯都由高强度的导磁性能良好的钢锻成。 转子激磁绕组嵌放在转子铁芯的槽内，它通常由宽约20-40毫米,厚度为2-8毫米的扁铜线制成。 滑环的材料除了有足够的机械强度外，还要求能够耐磨。同步发电机的滑环一般由合金钢制成,现常用锰钢。滑环可以装在发电机的一端,也可以分在两端。 滑环与转子本体之间的绝缘采用云母或环氧玻璃布筒等材料，滑环热套在包好绝缘的转子轴上,以防移动。为了加强滑环散热,一般在滑环表面车出螺旋形沟槽。 护环的作用是承受激磁绕组端部在转子高速转动时产生的离心力,保护绕组端部。护环一般用能承受很大应力的无磁性锰铬合金钢锻成。 中心环的作用
10、是支持护环，并且阻止激磁绕组的端部线圈沿轴向移动，中心环一般由磁性钢制成。 空冷发电机组的冷却气体的循环靠装在转子两端的风扇带动,汽轮发电机常用的风扇有后弯式的离心风扇和旋浆式风扇。 由于定子磁场的不平衡或转轴本身带磁,在转轴上总会感应出一定的电压，称为轴电压。其数值一般不大于5伏特。轴电压经过轴承、机座与基础等处形成一个回路，会产生一个很大的电流，称为轴电流,它会使轴承和汽轮机蜗母轮等处的接触面产生强烈的电弧灼伤。为了防止轴电流的产生,所以在汽轮发电机励磁机侧轴承座下加垫绝缘板,使电路断开。绝缘板材料一般用酚醛层压布板或环氧酚醛层压玻璃布板,垫绝缘处一定要注意做到完全垫开，包括螺钉和油管法兰
11、等处均需加装绝缘垫圈和套管。 3、发电机的冷却系统 发电机在运行中，由于存在各种损耗，就要引起各部分温度的升高。但发电机的允许温度决定于绝缘材料的性能，温度太高，绝缘材料容易损坏，发电机就不能安全可靠地运行。因此除了采用耐热性能好的绝缘材料外，还必须采用冷却措施，使这些热量散发出去，保证发电机各部分温度不超过允许的数值。 目前，热力厂所属的发电机组均采用的是密闭循环通风冷却系统，冷却介质为空气，它由装在转子轴上的风扇压送，通过各部分的冷却通道，对发电机进行冷却，被加热了的热空气经热风道进入空气冷却器，冷却以后的空气经冷风道再被风扇吸入，这样形成一个密闭的系统。 为了保持风道密闭，风道的各个接合
12、面要进行密封，但在实际运行中总会有漏风，因此要从外面补充空气。补充空气要经过过滤器。常用的有双层网状过滤器、纱布过滤器、金属丸过滤器等。4、励磁系统 供给同步电机励磁电流的电源及其附属设备统称为励磁系统。励磁系统的作用主要是供给同步电机的励磁绕组以直流电源。 励磁系统对同步电机的运行所起的作用有：1）调节励磁，可以维持电压恒定；2）采用完善的励磁系统及其自动调节装置，可以提高输送功率极限，扩大静态稳定运行的范围；3）在发生短路时，强行励磁（强励）又有利于提高动态稳定能力；4）在暂态过程中，同步电机的行为在很大程度上取决于励磁系统的性能。 从保证电力系统安全的角度出发，对励磁系统有如下要求：1）
13、在负载的可能变化范围内，励磁系统的容量应能保证调节的需要，且在整个工作范围内，调整应是稳定的。2）电力系统有故障，发电机电压下降时，励磁系统应能迅速提高励磁到顶值，要求励磁顶值大，励磁上升速度快。3）励磁系统的电源应尽量不受电力系统事故的影响。4）当发电机内部或出线端发生故障时，能快速、安全地灭磁。5）励磁系统本身工作应该可靠。 励磁系统的种类有：同轴直流励磁机；静止半导体励磁系统；无刷励 磁系统（不用电刷、滑环、整流子等;)电动发电机组励磁系统（电厂通常把它作为备用励磁机）。 励磁机与滑环所用的电刷牌号，是根据整流子和滑环的线速度来选择，一般励磁机用电化石墨电刷，滑环用天然石墨电刷。 发电机的同期并列方法有两种，即准同期和自同期。 发电机与电网并列时必须做到：1）合闸时没有冲击电流；2）并列后能保持稳定的同步运行。 采用准同期法
