汽輪發(fā)電機(jī)工作原理和運(yùn)行維護(hù)

汽輪發(fā)電機(jī)工作原理和運(yùn)行維護(hù)2017年4月河曲發(fā)電機(jī)參數(shù)一、汽輪發(fā)電機(jī)的主要組成部分

汽輪發(fā)電機(jī)主要由汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、勵(lì)磁系統(tǒng)三大部分組成。發(fā)電機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子組成。一、汽輪發(fā)電機(jī)的主要組成部分（一）汽輪機(jī)一、汽輪發(fā)電機(jī)的主要組成部分（二）發(fā)電機(jī)定子一、汽輪發(fā)電機(jī)的主要組成部分（三）發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一、汽輪發(fā)電機(jī)的主要組成部分（四）發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)由可控硅勵(lì)磁整流柜、滅磁開關(guān)柜和勵(lì)磁調(diào)節(jié)柜組成，專門給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子提供勵(lì)磁電流，并控制轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流的大小。二、汽輪發(fā)電機(jī)的工作原理1.交變感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生如圖所示，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)通過滑環(huán)向轉(zhuǎn)子提供直流勵(lì)磁電流，并產(chǎn)生磁場(chǎng)；汽輪機(jī)拖動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)速n按圖示方向作恒向旋轉(zhuǎn)。

定子中三相繞組的導(dǎo)體依次切割磁力線，三相繞組便感應(yīng)產(chǎn)生各相大小相等、相位彼此相差120度的交流電動(dòng)勢(shì)。若氣隙磁通密度按正弦波分布，則三相繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)波形如圖所示，且相序?yàn)锳→B→C。二、汽輪發(fā)電機(jī)的工作原理2.感應(yīng)電勢(shì)的頻率交流電動(dòng)勢(shì)的頻率f可這樣確定:當(dāng)轉(zhuǎn)子為1對(duì)極時(shí)，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，定子繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變化一個(gè)周期；當(dāng)發(fā)電機(jī)具有p對(duì)極時(shí)，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就交變p個(gè)周期；當(dāng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為每分鐘n轉(zhuǎn)時(shí)，則交變電動(dòng)勢(shì)的頻率為:f=pn/60。由上式可知:發(fā)電機(jī)定子繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率取決于它的極對(duì)數(shù)p和轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速越高，定子繞組感應(yīng)電勢(shì)的頻率越高。即n↑→f↑?？梢?，發(fā)電機(jī)極對(duì)數(shù)p一定時(shí)，轉(zhuǎn)速n與電樞電動(dòng)勢(shì)的頻率f之間具有嚴(yán)格不變的關(guān)系。二、汽輪發(fā)電機(jī)的工作原理3.同步轉(zhuǎn)速現(xiàn)代的發(fā)電機(jī)，絕大多數(shù)都是向大電網(wǎng)并網(wǎng)供電，這就對(duì)同步發(fā)電機(jī)的頻率要求嚴(yán)格了，我國(guó)電網(wǎng)頻率為50HZ，所以發(fā)電機(jī)發(fā)出的電動(dòng)勢(shì)頻率也必須為50HZ，如果發(fā)電機(jī)的頻率與電網(wǎng)頻率不等將會(huì)造成嚴(yán)重事故。這就要求發(fā)電機(jī)的頻率應(yīng)該和電網(wǎng)的頻率一致。我國(guó)電網(wǎng)的頻率為50Hz

，所以轉(zhuǎn)速n=60f/p。二、汽輪發(fā)電機(jī)的工作原理

3.同步轉(zhuǎn)速

要使得發(fā)電機(jī)供給電網(wǎng)50Hz的工頻電能，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速必須為某些固定值，這些固定值稱為同步轉(zhuǎn)速。例如2極電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速為3000r/min，4極電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速為1500r/min，依次類推。只有運(yùn)行于同步轉(zhuǎn)速，同步電機(jī)才能正常運(yùn)行，這也是同步電機(jī)名稱的由來。二、汽輪發(fā)電機(jī)的工作原理

4.電磁過程轉(zhuǎn)子沖轉(zhuǎn)到額定轉(zhuǎn)速,汽輪發(fā)電3000r/min

→轉(zhuǎn)子繞組加勵(lì)磁電流(直流)→產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)→定子繞組切割磁力線產(chǎn)生三相對(duì)稱感應(yīng)電勢(shì)→發(fā)電機(jī)出線端三相對(duì)稱電壓。

5.相序相序決定于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向。從勵(lì)磁端看，汽輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)向?yàn)槟鏁r(shí)針方向。三、同步電機(jī)的分類

同步電機(jī)主要分為旋轉(zhuǎn)電樞式和旋轉(zhuǎn)磁極式兩種。旋轉(zhuǎn)電樞式是指電樞旋轉(zhuǎn)，磁極固定，因電樞功率不易由滑動(dòng)部分送出，只適于較小容量發(fā)電機(jī)，實(shí)用少；旋轉(zhuǎn)磁極式是指磁極旋轉(zhuǎn)，電樞固定，電樞功率由靜止部分送出，可傳送較大功率，實(shí)用廣，是同步發(fā)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)型式。我廠的汽輪發(fā)電機(jī)是旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)。四、發(fā)電機(jī)運(yùn)行維護(hù)

1.發(fā)電機(jī)各主要部件的允許溫度升高值，不得超過制造廠家的規(guī)定。1.1發(fā)電機(jī)不能過負(fù)荷運(yùn)行。1.2定子電流不能超過額定電流運(yùn)行。

四、發(fā)電機(jī)運(yùn)行維護(hù)2.發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置2.1差動(dòng)保護(hù)：防御發(fā)電機(jī)定子線圈相間短路。2.2復(fù)合電壓閉鎖過電流保護(hù)：防御發(fā)電機(jī)外部短路引起的過電流，并作差動(dòng)保護(hù)及饋線保護(hù)的后備保護(hù)。2.3定子線圈接地保護(hù)：防御發(fā)電機(jī)定子線圈單相接地。以上三種保護(hù)動(dòng)作結(jié)果相同：（1）發(fā)電機(jī)斷路器及滅磁開關(guān)跳閘；（2）發(fā)出事故信號(hào)及掉牌信號(hào)；（3）關(guān)主汽門。四、發(fā)電機(jī)運(yùn)行維護(hù)2.發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置2.4轉(zhuǎn)子絕緣監(jiān)視及兩點(diǎn)接地保護(hù)。動(dòng)作結(jié)果：（1）一點(diǎn)接地由電壓表監(jiān)視，并發(fā)出信號(hào)；（2）兩點(diǎn)接地時(shí)，可作用于發(fā)電機(jī)斷路器及滅磁開關(guān)跳閘并發(fā)出事故信號(hào)。四、發(fā)電機(jī)運(yùn)行維護(hù)2.發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置2.5強(qiáng)行勵(lì)磁：提高在外部短路故障時(shí)發(fā)電機(jī)母線電壓，保持系統(tǒng)穩(wěn)定性動(dòng)作結(jié)果：（1）勵(lì)磁自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)最大輸出勵(lì)磁電流；（2）顯示“強(qiáng)行勵(lì)磁”。四、發(fā)電機(jī)運(yùn)行維護(hù)2.發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置2.6發(fā)電機(jī)出口斷路器與滅磁開關(guān)聯(lián)鎖跳閘：防止發(fā)電機(jī)滅磁開關(guān)跳閘后，發(fā)電機(jī)斷路器不跳造成發(fā)電機(jī)無勵(lì)磁運(yùn)行。動(dòng)作結(jié)果：（1）滅磁開關(guān)跳閘后發(fā)電機(jī)出口斷路器立即跳（2）根據(jù)事故性質(zhì)發(fā)出相應(yīng)信號(hào)2.7過負(fù)荷保護(hù)，動(dòng)作發(fā)出信號(hào)四、發(fā)電機(jī)運(yùn)行維護(hù)3.發(fā)電機(jī)運(yùn)行中的監(jiān)視和維護(hù)3.2每班對(duì)發(fā)電機(jī)外觀及其附屬設(shè)備檢查，其內(nèi)容如下：3.2.1發(fā)電機(jī)溫度有異常，傾聽發(fā)電機(jī)聲音是否正常，轉(zhuǎn)子有無竄動(dòng)情況；有無焦臭味等，如有不正常情況，應(yīng)及時(shí)報(bào)告值長(zhǎng)。3.2.2檢查發(fā)電機(jī)滑環(huán)有無火花，碳刷在刷握內(nèi)有無卡死，跳動(dòng)現(xiàn)象，刷辮有無斷脫彈簧壓力是否均勻，接觸是否良好，如發(fā)現(xiàn)冒火花，應(yīng)立即查明原因進(jìn)行消除。但在處理時(shí)應(yīng)注意安全，防止?fàn)C傷，衣袖應(yīng)扣好束緊，以免被機(jī)器掛住以及禁止戴手套操作；女同志的長(zhǎng)頭發(fā)應(yīng)盤結(jié)于工作帽內(nèi)，工作時(shí)應(yīng)站在橡膠絕緣墊上。

四、發(fā)電機(jī)運(yùn)行維護(hù)3.發(fā)電機(jī)運(yùn)行中的監(jiān)視和維護(hù)3.2.6周波變動(dòng)范圍在±0.5HZ時(shí)，發(fā)電機(jī)可按額定容量運(yùn)行。3.2.7轉(zhuǎn)子、定子線圈及鐵芯溫度超過允許溫度時(shí)，應(yīng)降低發(fā)電機(jī)出力，直至溫度下降到允許數(shù)值為止。3.2.8如果定子冷卻水進(jìn)口水溫超過額定值（+40℃）時(shí)，在40℃～45℃范圍內(nèi)。如果冷卻空氣溫度顯著增加，說明冷卻系統(tǒng)不正常，或發(fā)電機(jī)絕緣過熱監(jiān)測(cè)裝置報(bào)警，此時(shí)應(yīng)匯報(bào)值班長(zhǎng)。

五、發(fā)電機(jī)碳刷維護(hù)方法

發(fā)電機(jī)是大型旋轉(zhuǎn)設(shè)備，運(yùn)行中需要消耗碳刷。維護(hù)方法：因發(fā)電機(jī)由集控運(yùn)行班組負(fù)責(zé)巡視點(diǎn)檢，所以要求各集控運(yùn)行班組發(fā)現(xiàn)碳刷打火及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，發(fā)現(xiàn)碳刷磨短了及時(shí)進(jìn)行更換。有時(shí)候有個(gè)別碳刷已經(jīng)基本上磨完了也沒有人更換，嚴(yán)重威脅到發(fā)電機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

五、發(fā)電機(jī)碳刷維護(hù)方法

為了杜絕類似現(xiàn)象的發(fā)生，確保發(fā)電機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)發(fā)電機(jī)碳刷維護(hù)：一個(gè)新碳刷的長(zhǎng)度是60mm，當(dāng)使用中的碳刷磨損剩余長(zhǎng)度為20～25mm時(shí)就必須更換。六、發(fā)電機(jī)啟動(dòng)前檢查、并網(wǎng)和停機(jī)（一）發(fā)電機(jī)啟動(dòng)前檢查3.操作工具器準(zhǔn)備（1）驗(yàn)電器；（2）絕緣手套；（3）2500V搖表；（4）500V搖表；（5）電筒。六、發(fā)電機(jī)啟動(dòng)前檢查、并網(wǎng)和停機(jī)（一）發(fā)電機(jī)啟動(dòng)前檢查4.操作安全要點(diǎn)（1）正確穿戴好勞保用品；（2）高壓驗(yàn)電、測(cè)絕緣必須戴絕緣手套；（3）先驗(yàn)明無電再后測(cè)絕緣；（4）測(cè)定子絕緣前后要放電；（5）作業(yè)過程涉及上下樓梯、轉(zhuǎn)換作業(yè)地點(diǎn)，注意防止跌倒，防止走錯(cuò)帶電間隔；（6）作業(yè)過程中注意確認(rèn)設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備名稱和編號(hào)。六、發(fā)電機(jī)啟動(dòng)前檢查、并網(wǎng)和停機(jī)（一）發(fā)電機(jī)啟動(dòng)前檢查5.操作工藝要點(diǎn)（1）確認(rèn)所有工作全部結(jié)束，工作人員已全部撤離現(xiàn)場(chǎng)，現(xiàn)場(chǎng)整潔無雜物。（2）確認(rèn)#發(fā)電機(jī)出口開關(guān)已斷開。（3）確認(rèn)#發(fā)電機(jī)各刀閘已分開到位，三相動(dòng)靜觸頭已完全分離。（4）瓷瓶無裂紋（5）發(fā)電機(jī)端部線圈無松脫。（6）電刷和銅瓣無松脫斷裂，刷握完好，彈簧壓力均勻，電刷無卡死現(xiàn)象，電刷長(zhǎng)度合適。（7）絕緣墊無金屬短路現(xiàn)象，油管路和油法蘭盤無接觸短路現(xiàn)象。（8）轉(zhuǎn)子絕緣大于等于0.5MΩ（500V搖表），大于等于6MΩ為合格，吸收比R60/R15≥1.3（2500V搖表）。六、發(fā)電機(jī)啟動(dòng)前檢查、并網(wǎng)和停機(jī)（二）發(fā)電機(jī)并網(wǎng)2.操作關(guān)鍵要點(diǎn)（1）執(zhí)行操作票制度，簽發(fā)#發(fā)電機(jī)開機(jī)并網(wǎng)操作票。（2）投入#發(fā)電機(jī)出口刀閘和勵(lì)磁變刀閘時(shí)注意檢查刀閘已投入到位，刀閘鎖緊裝置已鎖緊。給上勵(lì)磁控制柜及保護(hù)電源（3）在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)檢查滑環(huán)電刷無卡死和跳動(dòng)現(xiàn)象，發(fā)電機(jī)內(nèi)及軸承處無摩擦聲和其它不正常的聲音。（4）接到汽機(jī)發(fā)來“可并列”信號(hào)后，方能合上發(fā)電機(jī)滅磁開關(guān)。（5）升壓過程要注意觀察電壓變化。并網(wǎng)過程注意發(fā)電機(jī)電壓、頻率和系統(tǒng)一致（6）同期過程注意和汽機(jī)協(xié)調(diào)調(diào)整發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速。（7）盡可能縮短并網(wǎng)時(shí)間。（8）并網(wǎng)后認(rèn)真觀察有功變化情況，及時(shí)調(diào)整無功，確保功率因數(shù)不高于0.95。（9）并網(wǎng)后要到現(xiàn)場(chǎng)觀察碳刷運(yùn)行情況，防止碳刷打火。六、發(fā)電機(jī)啟動(dòng)前檢查、并網(wǎng)和停機(jī)