GB∕ T 7894-2023 水輪發(fā)電機基本技術要求（正式版）

ICS29.160.20CCSK21代替GB/T7894—2009水輪發(fā)電機基本技術要求國家標準化管理委員會國家市場監(jiān)督管理總局發(fā)布國家標準化管理委員會IGB/T7894—2023 Ⅲ 12規(guī)范性引用文件 13術語和定義 24現(xiàn)場運行條件 25定額與參數(shù) 2 87運行特性及電氣連接 8絕緣系統(tǒng) 9機械性能與設計 20供貨 附錄A(資料性)水輪發(fā)電機實測通風損耗的校正 附錄B(資料性)不同潤滑油溫度下軸承損耗實測值的校正 附錄C(資料性)試驗項目 附錄D(規(guī)范性)試運行及保證期 附錄E(資料性)供貨范圍 附錄F(資料性)備品備件 附錄G(資料性)專用工具 附錄H(資料性)技術文件和圖紙 Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件代替GB/T7894—2009《水輪發(fā)電機基本技術條件》,與GB/T7894—2009相比，除結構調整和編輯性改動外，主要技術變化如下：———在范圍中增加了60Hz產品內容(見第1章);———增加了60Hz產品的優(yōu)選轉速(見5.4);--——增加了水輪發(fā)電機出力的P-Q圖(見5.5);——更改了電壓和頻率變化范圍(見5.6,2009年版的5.5);———增加了水輪發(fā)電機推力軸承損耗從總推力軸承損耗分攤的計算方法(見5.7.6);———增加了電氣參數(shù)和時間常數(shù)的詳細數(shù)值以——更改了定子線電壓波形總諧波畸變率限值(見5.10,2009年版的5.8);--——更改了定子鐵心的溫升限值要求(見6.1,2009年版的6.1),同時增加了對應于該溫升限值的溫升測試方法及測溫元件布置的要求(見6.2、6.3); 更改了定子過電流限值(7.1.1,2009年版的7.1.1);——更改了長期不對稱負荷限值的區(qū)間劃分(見7.1.3,2009年版的7.1.3);—-—增加了對突然短路工況的具體要求(見7.1.5);—-—更改了絕緣性能要求(見8.1,2009年版的8.1);—-—更改了耐電壓試驗限值(見8.2,2009年版的8.2);——增加了電壓耐久性試驗要求(見8.4)工況，給出了三種概念及相應的強度設計要求(見9.3);--——增加了機座振動限值不作性能保證值的補充說明(見10.1.2,2009年版的9.8);———增加了50Hz和60Hz產品的鐵心振動速度限值要求(見10.1.3);———增加了結構容差技術要求(見12.4);——增加了蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的相關內容(見13.1.3、附錄E);—-—增加了冷卻器及外加風扇冗余度的要求(見13.2);———增加了銘牌上附加二維碼的要求(見第17章);———增加了水輪發(fā)電機實測通風損耗的校正方法(見附錄A);——增加了不同潤滑油溫度下軸承損耗實測值的校正方法(見附錄B);-—將試驗項目更改成資料性內容(見附錄C,2009年版的第18章);—-—將供貨范圍中輔助設備清單內容更改成資料性內容(見第20章和附錄E,2009年版的第16章)。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構不承擔識別專利的責任。本文件由中國電器工業(yè)協(xié)會提出。本文件由全國大型發(fā)電機標準化技術委員會(SAC/TC511)歸口。本文件起草單位：哈爾濱電機廠有限責任公司、哈爾濱大電機研究所有限公司、東芝水電設備(杭州)有限公司、中國長江電力股份有限公司、浙江富春江水電設備有限公司、華電電力科學研究院有限公司東北分公司、上海福伊特水電設備有限公司、東方電氣集團東方電機有限公司、中國大唐集團科學技術研究總院有限公司華北電力試驗研究院、中國長江三峽集團有限公司、中國電建集團北京勘測設計研究院有限公司、通用電氣水電設備(中國)有限公司、南方電網儲能股份有限公司、中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司、國網湖北省電力有限公司電力科學研究院、中國大唐集團科學技術研究院有限公司水電科學研究院、中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司、湖北清江水電開發(fā)有限責任公司、安德里茨(中國)有限公司、哈電發(fā)電設備國家工程研究中心有限公司。本文件于1987年首次發(fā)布，1999年第一次修訂，2009年第二次修訂，本次為第三次修訂。1GB/T7894—2023水輪發(fā)電機基本技術要求試驗及供貨要求等。本文件適用于與水輪機直接連接、額定容量為25MVA及以上的三相50Hz/60Hz凸極同步發(fā)電機(以下簡稱水輪發(fā)電機)。額定容量小于25MVA的水輪發(fā)電機參照執(zhí)行。下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文本文件。GB/T755旋轉電機定額和性能GB/T2900.25電工術語旋轉電機GB/T8564水輪發(fā)電機組安裝技術規(guī)范GB/T10069.1旋轉電機噪聲測定方法及限值第1部分：旋轉電機噪聲測定方法GB/T20160旋轉電機絕緣電阻測試GB/T20835發(fā)電機定子鐵心磁化試驗導則GB/T22715旋轉交流電機定子成型線圈耐沖擊電壓水平GB/T25442旋轉電機(牽引電機除外)確定損耗和效率的試驗方法GB/T28570水輪發(fā)電機組狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)技術導則GB/T32584水力發(fā)電廠和蓄能泵站機組機械振動的評定GB/T34665電機線圈/繞組絕緣介質損耗因數(shù)測量方法GB50084自動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范GB50193二氧化碳滅火系統(tǒng)設計規(guī)范DL/T507水輪發(fā)電機組啟動試驗規(guī)程JB/T7608測量高壓交流電機線圈絕緣介質損耗角正切試驗方法及限值JB/T8439使用于高海拔地區(qū)的高壓交流電機防電暈技術要求NB/T47004(所有部分)板式熱交換器T/CSEE0094發(fā)電機中性點經變壓器接地成套裝置技術條件IEC60034-33旋轉電機第33部分：同步水輪發(fā)電機(含發(fā)電電動機)基本技術要求(Rotatingelectricalmachines—Part33:Synchronoushydrogeneratorsincludingmotor-generator—Specificre-quirements)IEC60287-3-1電纜電流定額計算第3-1部分：運行條件現(xiàn)場運行條件(Electriccables—Calculationofthecurrentrating—Part3-1:Operatingconditions—Sitereferenceconditions)2GB/T7894—2023GB/T2900.25和GB/T755界定的以及下列術語和定義適用于本文件。3.1蒸發(fā)冷卻循環(huán)系統(tǒng)中將冷卻介質從氣態(tài)轉換到液態(tài)的熱交換裝置。3.2水輪發(fā)電機定子輸出相電流的相位超前于定子輸出相電壓相位的一種運行方式。注：進相運行方式下發(fā)電機從電網吸收無功功率。3.3水輪發(fā)電機定子輸出相電流的相位滯后于定子輸出相電壓相位的一種運行方式。注：遲相運行方式下發(fā)電機向電網輸出無功功率。3.4嵌入電機某些結構或部件中的溫度傳感器。4現(xiàn)場運行條件水輪發(fā)電機在下列環(huán)境條件下應能連續(xù)額定運行：a)海拔高度不超過1000m;b)冷卻空氣溫度不超過40℃;c)空氣冷卻器、油冷卻器和水直接冷卻定子繞組的熱交換器進水溫度不高于28℃,不低于5℃;d)水直接冷卻定子繞組的進水溫度為30℃~40℃,25℃時水的電導率不大于0.4pS/cm~2μS/cm,pH值為6.5～9,硬度小于2μmol/L;e)廠房內相對濕度不超過85%;f)安裝在掩蔽的廠房內；g)滿足所在位置地震加速度的要求。需方應根據所在地的地理條件，提供水平方向和垂直方向的加速度值要求。5定額與參數(shù)5.1.1水輪發(fā)電機的有功功率值可采用提高功率因數(shù)的方法提高至額定容量(視在功率)值。5.1.2水輪發(fā)電機應具有額定電壓、額定功率下按功率因數(shù)為0.9(超前)長期、連續(xù)進相運行的能3GB/T7894—20235.2額定電壓建議選用的電壓等級(kV)水輪發(fā)電機的額定功率因數(shù)宜為：a)額定容量為100MVA及以下者，不低于0.85(滯后);b)額定容量大于100MVA但不超過250MVA者，不低于0.875(滯后);c)額定容量大于250MVA但不超過650MVA者，不低于0.9(滯后);d)額定容量大于650MVA者，不低于0.925(滯后)。水輪發(fā)電機的額定轉速應按如下選取：對50Hz電機：3000/p其中p為電機的極對數(shù)。一般情況下，根據表1的轉速可得到對稱和平衡的繞組，因此可作為優(yōu)單位為轉每分鐘23456789轉速(50Hz)428.6333.3轉速(60Hz)514.3450400轉速(50Hz)214.3轉速(60Hz)257.1轉速(50Hz)93.888.283.368.262.5轉速(60Hz)85.781.8供方應提供水輪發(fā)電機的P-Q圖，以給出水輪發(fā)電機的運行極限，如圖1所示(圖中功率以標幺值曲線Cl和曲線C2表示理論靜態(tài)穩(wěn)定極限和實際靜態(tài)穩(wěn)態(tài)極限，受靜態(tài)穩(wěn)定性的影響，也可能受端部區(qū)域發(fā)熱的影響。4GB/T7894—2023曲線D表示最小勵磁電流運行極限(通常取空載勵磁電流的10%),接近靜態(tài)穩(wěn)定的極限。Cl:理論靜態(tài)穩(wěn)定極限C2;Cl:理論靜態(tài)穩(wěn)定極限A;定子繞組溫度限制線1額定運行點相角B:勵磁繞組相角溫度限制線失勵線D:最小勵磁屯流線進相運行區(qū)0遲相運行區(qū)0-Q(pu)圖1中，第一象限為遲相運行區(qū)，通常水輪發(fā)電機的額定運行點設計在此區(qū)域內。第二象限為進相運行區(qū)。5.6運行期間電壓和頻率的變化根據IEC60034-33水輪發(fā)電機穩(wěn)態(tài)電壓和頻率變化的范圍按圖2分成A和B兩個區(qū)域。水輪發(fā)電機應能在區(qū)域A內連續(xù)運行，并滿足額定功率因數(shù)下輸出額定容量，但其性能不必與電壓和頻率都為額定值(見圖1中的額定運行點)時的性能完全相符，可能呈現(xiàn)某些差異，溫升可能高于電壓和頻率都為額定值時的溫升。水輪發(fā)電機應能在區(qū)域B內運行，并達到額定容量，但其性能與電壓和頻率都為額定值時的差異將大于在區(qū)域A內運行時的性能差異，此時電機的溫升會高于額定運行點的溫升，且很可能會高于電機在區(qū)域A內運行時的溫升。不推薦電機在區(qū)域B的外邊界上運行。電機進入B區(qū)運行應受到如下限制，單次連續(xù)運行時間不超過10min;重復出現(xiàn)時間隔不應低于6h;每個月出現(xiàn)次數(shù)不超過2次。對B區(qū)的其他運行情況應采取切實有效的措施來避免因過熱而引起電機壽命的損失，如降低負荷等措施。對B區(qū)的其他運行情況同時要確認水輪機是否具備相應的功率輸出能力。注：本文件規(guī)定的溫升或溫度限值僅適用于額定運行點。當運行點逐步偏離額定點時，則水輪發(fā)電機的溫升或溫度有可能逐步超過其限值。如水輪發(fā)電機在區(qū)域A的邊界上運行，最不利情況其溫升或溫度可能要超過本文5GB/T7894—2023頻率(p.u.)0.94圖2水輪發(fā)電機電壓頻率變化限值5.7.1額定效率水輪發(fā)電機在額定容量、額定電壓、額定轉速、額定功率因數(shù)運行時的額定效率保證值應在專用技術協(xié)議中規(guī)定。5.7.2加權平均效率加權平均效率是水輪發(fā)電機在額定電壓、額定轉速、規(guī)定的功率因數(shù)和不同容量工況下對應的水輪發(fā)電機效率的加權平均值。加權平均效率保證值應在專用技術協(xié)議中規(guī)定。水輪發(fā)電機的加權平均效率可按公式(1)計算得出，其中加權系數(shù)由需方提供。式中：A(k=1,2,…,n)——給定功率因數(shù)及輸出功率下的權因子，6GB/T7894—2023η.(k=1,2,…,n)——給定功率因數(shù)及輸出功率下的效率值。水輪發(fā)電機的損耗和效率宜采用量熱法測定，應符合GB/T25442,其損耗包括：a)定子繞組的銅損耗；b)勵磁繞組的銅損耗；c)鐵心損耗；d)通風損耗；e)導軸承損耗；f)推力軸承損耗(僅計及分攤給水輪發(fā)電機轉動部分的損耗值);g)雜散損耗；h)勵磁系統(tǒng)損耗(如勵磁變、整流器及電壓調節(jié)器損耗);i)電刷電氣和摩擦損耗；j)其他損耗(如推力軸承外循環(huán)油泵、外加冷卻風機功率等相關損耗);k)水等直接冷卻系統(tǒng)損耗(如有)。當整個風機在發(fā)電機的冷卻回路中時，外部風機的功率導致的損耗通常完全傳遞到冷卻水中，此時整個風機的損耗(功率)不能重復計入。如果外部風機的電動機不在冷卻回路里，其損耗應單獨計入(參照制造廠給出的效率值)。泵(水或油)的機械功率傳遞到冷卻水里，可在冷卻水中測出。這個損耗(功率)不能重復計入，可只加入電動機的損耗(參照制造廠給出的效率值)。5.7.4繞組損耗I2R的確定為確定各繞組損耗I2R值，繞組的直流電阻應換算到對應于水輪發(fā)電機銘牌上標明的絕緣等級的基準工作溫度時的數(shù)值，如按照低于結構使用的熱分級來規(guī)定溫升或額定溫度，則應按較低的熱分級規(guī)定其基準工作溫度，見表2。表2絕緣熱分級與基準工作溫度關系絕緣結構的熱分級基準工作溫度/℃通風損耗，即由于空氣在電機中流動而引起的摩擦損耗，依據IEC60034-33,應為冷風溫度40℃和相對濕度為40%條件下的損耗。當冷風溫度和相對濕度偏離上述值時，應進行修正。附錄A給出了不同冷風溫度和濕度下通風損耗的修正方法。5.7.6立式電機推力軸承損耗的確定水輪發(fā)電機推力軸承損耗可按公式(2)計算：7GB/T7894—2023……(2)式中：pb——電機的推力軸承損耗，單位為千瓦(kW);pB——推力軸承在油箱的油溫為45℃時的總損耗，單位為千瓦(kW);Wg——發(fā)電機轉動部件的重量，單位千牛(kN);Wr——水輪機轉動部件的重量，單位為千牛(kN);Fa——在額定運行和設計密封間隙下作用于轉輪的最大軸向水推力保證值，單位為千牛(kN)。油箱溫度偏離45℃時應進行修正(附錄B給出了立式水輪發(fā)電機推力軸承損耗的修正算法)。5.7.7立式電機導軸承損耗的確定導軸承的損耗測定應在油箱的油溫為45℃時進行，油箱溫度偏離45℃時應進行修正(附錄B給出了立式水輪發(fā)電機導軸承損耗的修正算法)。5.7.8總損耗的容差總損耗容差為+10%。5.8電氣參數(shù)和時間常數(shù)5.8.1一般情況水輪發(fā)電機的電氣參數(shù)如同步電抗、瞬態(tài)電抗、超瞬態(tài)電抗、短路比及時間常數(shù)等應滿足電力系統(tǒng)5.8.2短路比水輪發(fā)電機的短路比應大于0.8。注：短路比受氣隙影響較大，這里的短路比是指熱態(tài)條件下的短路比。5.8.3直軸瞬態(tài)電抗和超瞬態(tài)電抗根據IEC60034-33,直軸瞬態(tài)電抗和超瞬態(tài)電抗按如下范圍選?。侯~定電壓下的直軸飽和超瞬態(tài)電抗x"s應不小于xdsmin。額定電流下的直軸不飽和瞬態(tài)電抗xdu應不大于xdumax?？紤]計算、制造、安裝及試驗的不確定性，結合設計的經濟性，建議xdsmin和xdumax的取值范圍如下0.1(p.u.)≤xdsmin≤0.25(p.0.3(p.u.)≤xdumax≤0.45(p.的數(shù)值應不小于1.5,最佳范圍在2到3。5.9電抗的容差如果規(guī)定或商定了電抗容差的限值，則最小值不應有負容差，最大值不應有正容差。一般情況下最8GB/T7894—2023小值的正容差和最大值的負容差：穩(wěn)態(tài)電抗為15%,瞬態(tài)和超瞬態(tài)電抗為30%。如果確定了參數(shù)值，但沒有給定限值，則該參數(shù)可視為額定參數(shù)，且具有如下容差：穩(wěn)態(tài)±15%,瞬態(tài)和超瞬態(tài)±30%。如果需方沒有給出參數(shù)，供方應給出參數(shù)，并具有如下的容差：穩(wěn)態(tài)±15%,瞬態(tài)和超瞬態(tài)士30%。5.10總諧波畸變率(THD)水輪發(fā)電機定子繞組在開路情況下，在空載額定電壓和額定轉速運行時，線電壓波形的總諧波畸變率(THD)應不超過3%。在隨機提供勵磁系統(tǒng)的情況下，上述限值應包含勵磁系統(tǒng)的影響。6溫度水輪發(fā)電機在第4章規(guī)定的使用環(huán)境條件及額定工況下，應能長期連續(xù)運行，其定子、勵磁繞組和定子鐵心等的溫升應不超過表3的規(guī)定。表3中的溫升基準為冷風溫度40℃(水冷電機的除鹽水除外)。如果冷風溫度不是40℃,可參照GB/T755進行修正。表3溫升限值水輪發(fā)電機部件不同熱分級下的溫升限值/K紅外法電阻法檢溫計法紅外法電阻法檢溫計法空氣冷卻的定子繞組定子鐵心水直接冷卻定子繞組的出水勵磁繞組 不與繞組接觸的其他部件這些部件的溫升應不損壞該部件本身或任何與其相鄰部件的絕緣集電環(huán)“此行溫升數(shù)值參照入口冷卻水溫度。紅外法需要適當調整集電環(huán)拋光表面的發(fā)射率系數(shù)。此外，應注意，建議使用表中所示的溫度值，以保證電刷上的溫度不太高于100℃,這有利于水輪發(fā)電機和發(fā)電電動機中常用電刷的有效運行。任何集電環(huán)(滑環(huán))、碳刷或碳刷裝置的溫升或溫度不應損害該部件或任何相鄰部件的絕緣。集電環(huán)(滑環(huán))的溫升或溫度不應超過碳刷等級和集電環(huán)材料在整個工作范圍內可適應電流的綜合溫升或溫度?？梢允褂酶邷靥妓⒉牧?，在這種情況下，溫升的允許值應由供需雙方商定。需方要求使用155(F)級絕緣系統(tǒng)但運行在130(B)級溫度時，應采用130(B)溫升限值。需方要求使用155(F)級絕緣系統(tǒng)但運行在130(B)級或更低溫度時，溫升不必根據GB/T755按照額定電壓來校正。6.2定子繞組溫升的測量對于鐵心長度不超過2m的電機，定子繞組應在位于鐵心軸向中心的一個平面內至少布置6個9GB/T7894—2023ETD(埋置檢溫計)。對于鐵心長度超過2m的電機，應設置3個平面，每個平面上至少有6個ETD,一個平面位于鐵心軸向的中心，其他兩個平面分別位于距鐵心兩端端部約200mm的位置。ETD應沿每個平面的圓周均勻分布。ETD應位于上下層線棒/線圈之間，宜布置于同一相繞組內，并放置在上下層線棒/線圈層間墊條的凹槽中。ETD讀數(shù)的溫升值不應超過表3中給定的值，安裝在同一平面上的ETD之間的讀數(shù)差不應超過該平面平均值的5K以上。如果ETD安裝在多個平面上，與三個平面的平均值相比，每個平面的平均值相差不應超過5K。對于具有不對稱風路的電機(例如，下方裝有冷卻器的臥式電機),或定子和/或轉子中沒有徑向通風道的電機，和/或僅從一側供應冷卻空氣的電機，例如燈泡式發(fā)電機，每個平面的平均值，與三個平面的平均值相比，差異不應超過10K,安裝在同一平面上的ETD不應超過該平面的平均值10K。注：槽中RTD的讀數(shù)不是定子繞組熱點溫度的指示。RTD溫度讀數(shù)主要用于監(jiān)控定子繞組冷卻系統(tǒng)的運行。對于直接冷卻的定子繞組，應至少安裝三個溫度檢測器，周向間隔接近120°布置，并使之與繞組出口處的冷卻介質緊密接觸。如果繞組為水冷式，則應將其安裝在發(fā)電機機座內的管道上，或盡可能靠近主冷卻液離開機座的位置。注意測量點和冷卻液離開繞組的位置之間沒有明顯的溫差。冷卻液入口處溫度檢測器的數(shù)量應由供需雙方協(xié)商確定。6.3定子鐵心溫升的測量對于鐵心長度不超過2m的電機，可以設置一個或兩個平面，每個平面應至少布置6個ETD。對于鐵心長度超過2m的電機，應使用3個平面，每個平面上至少有6個ETD,一個位于鐵心軸向的中心，其他兩個平面分別位于距鐵心兩端端部約200mm的位置。ETD應沿每個平面上的圓周均勻分布。每個ETD應從鐵心背面插入鐵心，深度大約為定子軛徑向寬度的50%。ETD溫升的讀數(shù)值不應超過表3中所示的限值，安裝在同一平面上的ETD之間的讀數(shù)差不應超過該平面平均值的5K以上。如果ETD安裝在多個平面上，各平面之間的平均值相差不應超過5K。對于具有不對稱風路的電機(例如，在下方布置冷卻器的臥式電機),或定子和/或轉子中沒有徑向通風道的電機，和/或僅從一側供應冷卻空氣的電機，例如燈泡式發(fā)電機，與三個平面的平均值相比，每個平面的平均值，差異不應超過10K,安裝在同一平面上的ETD不應超過該平面平均值的10K。6.4非基準運行條件和定額時溫升限值的修正當水輪發(fā)電機的額定運行條件偏離第4章所規(guī)定的運行條件時，溫升限值應按GB/T755的規(guī)定進行修正。6.5軸承溫度水輪發(fā)電機在正常運行工況下，其軸承的最高溫度采用埋置檢溫計法測量應不超過下列數(shù)值：推力軸承巴氏合金瓦80℃推力軸承塑料瓦60℃導軸承巴氏合金瓦75℃座式滑動軸承巴氏合金瓦80℃溫度傳感器宜埋置在距離摩擦表面20mm～30mm深處。GB/T7894—20237運行特性及電氣連接7.1特殊運行要求7.1.1定子過電流水輪發(fā)電機在事故條件下允許短時平衡的過電流。定子繞組過電流倍數(shù)與相應的允許持續(xù)時間按表4確定。但達到表4中允許持續(xù)時間的過電流次數(shù)平均每年不超過2次，2次過電流發(fā)生的時間間隔應能滿足電機充分冷卻至正常溫度。表4定子繞組允許過電流倍數(shù)與時間的關系定子過電流倍數(shù)(定子電流/定子額定電流)允許持續(xù)時間min3注：對具有過負荷運行要求的水輪發(fā)電機，其定子繞組允許過電流倍數(shù)及持續(xù)時間按專用技術協(xié)議。7.1.2轉子過電流水輪發(fā)電機的轉子繞組應能承受2倍額定勵磁電流，持續(xù)時間為：空氣冷卻的水輪發(fā)電機不少于50s;定子繞組直接冷卻或加強空氣冷卻的水輪發(fā)電機不少于20s。7.1.3長期不對稱負荷水輪發(fā)電機在不對稱電力系統(tǒng)中運行時，如任一相電流不超過額定電流IN,且其負序電流分量(I?)與額定電流之比為下列數(shù)值時應能長期運行：額定容量為200MVA及以下的空氣冷卻水輪發(fā)電機不低于12%;額定容量大于200MVA的空氣冷卻水輪發(fā)電機不低于9%;定子繞組直接冷卻的水輪發(fā)電機不低于6%。7.1.4短時不對稱負荷水輪發(fā)電機在故障情況短時不對稱運行時，能承受的負序電流分量與額定電流之比i?的平方對不對稱運行時間t(s)的積分應為下列數(shù)值(其中T為瞬態(tài)過程的持續(xù)時間):空氣冷卻的水輪發(fā)電機：40s;定子繞組直接冷卻的水輪發(fā)電機：20s。GB/T7894—20237.1.5突然短路水輪發(fā)電機在額定負載和1.05(p.u.)額定電壓下運行，應能承受在最大相電流不高于突然三相短路產生的最大相電流情況下，繞組機端處任何類型的短路而“不發(fā)生故障”。這里的“不發(fā)生故障”是指，盡管定子繞組可能發(fā)生一些變形或端部繞組固定松動，但電機不應產生導致其無法運行的損壞。突然短路會對電機的壽命產生潛在的影響，因而不推薦做三相突然短路試驗。如供需雙方協(xié)商確定要做三相突然短路試驗，則應選擇合適的試驗電壓，以便獲得與主變壓器高壓側施加的三相突然短路相同或更小些的最大定子電流。機端附近的短路、誤同期、遠端故障的清除及重合閘等都可能導致異常高的電流和轉矩。這種情況下應該特別關注定子繞組并進行徹底的檢查。機組恢復運行前，應修復支撐結構的任何松動，以避免振動造成的次生損壞。同時建議檢查聯(lián)軸螺栓可能發(fā)生的軸平衡變化和變形。7.2同步并入電網水輪發(fā)電機應采用準同步方式并入電網，同步合閘相角差應在±10°(電角度)范圍內，最大同步電壓差應在±5%范圍內，最大同步頻率差應在工頻的士0.11%范圍內。如果轉速控制和勵磁系統(tǒng)工作正常，則電機在甩負荷后應能同期并網，而無需事先停機。誤同期可能會對電機造成嚴重損壞。最嚴重的是同期相角差為120°~180°的誤同期，會導致極高的扭矩和電流，并縮短電機的運行壽命。誤同期后，需要仔細檢查電機。此外，不應在電機相序(或“旋轉方向”)和電網相序不同(相反順序)的情況下進行同步試驗。7.3發(fā)電機接地水輪發(fā)電機中的所有非用于導電設計的金屬部件應連接到具有足夠導電面積的導體的接地系統(tǒng)中。公式(3)可用于所需最小接地面積的粗略估算和檢查：式中：A——接地連接導體的橫截面積，單位為平方毫米(mm2);l——接地連接電流，粗略估算可按3×In,通常與接地方案有關，單位為安培(A);t——故障電流的持續(xù)時間，單位為秒(s),通常tf=1s;β——溫度系數(shù)的倒數(shù)，見表5;0——接地連接的最終溫度，單位為攝氏度(℃),通常對非隔離接地連接取250℃;θ;——接地連接的初始溫度，依據IEC60287-3-1,通常取為20℃。表5接地連接部分的材料特性材料β℃k銅234.5鋼GB/T7894—2023電機應具有接地端子，或單獨的裝置以連接到接地系統(tǒng)中，并標注符號當。接地端子要保證與接地系統(tǒng)接觸良好。水輪發(fā)電機的定子繞組中性點不能直接接地，以防止內部短路故障引起定子鐵心故障。為了檢測定子單相接地故障，發(fā)電機中性點應裝設中性點接地裝置，中性點接地裝置的選擇應符合T/CSEE0094的要求。中性點母排應滿足電機因保護動作從系統(tǒng)解列或滅磁期間的接地短路電流要求。注：有些小容量水輪發(fā)電機可能具備中性點直接接地條件，但不在本文件的規(guī)定范圍之內。7.5旋轉方向與相序水輪發(fā)電機的旋轉方向應與水輪機一致。水輪發(fā)電機的相序應與電網一致。按水輪機驅動的方向旋轉時，水輪發(fā)電機定子電壓的相序應按各相達到最大值的順序依次標注，如在水輪發(fā)電機的出線端相序排列應為：面對發(fā)電機出線端，從左至右水平方向的順序為U、V、W。7.6定子繞組水輪發(fā)電機的定子繞組應連接成星形結構，其三相繞組出線端和中性點引線應方便在定子機座外操作。各引線的布置由供需雙方協(xié)商確定。水輪發(fā)電機定子繞組在實際冷態(tài)下，各分支間直流電阻最大與最小兩相間的差值，在校正了由于引線長度不同引起的誤差后應不超過最小值的2%。8絕緣系統(tǒng)8.1繞組絕緣性能水輪發(fā)電機的定子繞組和勵磁繞組應采用適當?shù)慕^緣系統(tǒng)進行絕緣。絕緣系統(tǒng)包括電導體周圍絕緣材料的必要組合。水輪發(fā)電機裝配完成的定子繞組和勵磁繞組的絕緣電阻試驗應按照GB/T20160進行。對新裝配的定子繞組，每相對地絕緣電阻的測量值應不小于100MΩ。單個磁極繞組絕緣電阻宜不低于100MQ,整體勵磁繞組絕緣電阻宜不低于100MΩ/(2p);對于特別高濕度的環(huán)境，整體勵磁繞組絕緣電阻最低不應低于0.5MQ。如果測量環(huán)境的溫度不在10℃~40℃的范圍，應按GB/T20160進行校正。實際測量繞組絕緣電阻時，應根據被測繞組的額定電壓按表6選擇絕緣電阻測試儀。GB/T7894—2023表6絕緣電阻測試儀規(guī)格選擇被測繞組額定電壓UN定子絕緣電阻測試儀電壓(DC)V轉子絕緣電阻測試儀電壓(DC)VUN<12UN≥19水輪發(fā)電機轉子磁極掛裝前各磁極的交流阻抗值相互比較應無顯著差別，掛裝后各磁極的交流阻抗值相互比較也應無顯著差別。水輪發(fā)電機定子繞組的極化指數(shù)R??/R?(R?0和R?分別為在10min和1min,溫度為40℃以下測得的絕緣電阻值)應不小于2.0。當絕緣電阻大于5000MQ時，極化指數(shù)可不用考核。8.1.5線棒(線圈)的介質損耗因數(shù)水輪發(fā)電機整支定子線棒(線圈)常態(tài)介質損耗因數(shù)及其增量的限值應符合表7的規(guī)定，試驗方法應符合JB/T7608的規(guī)定。如需進行整機繞組介質損耗因數(shù)試驗，試驗方法應符合GB/T34665的規(guī)定。表7常態(tài)介質損耗因數(shù)及其增量的限值試驗電壓0.2Un0.2Un～0.6UN介質損耗因數(shù)及其增量△tano=tanoo.6UN—tano0.2UN指標8.1.6定子繞組的局部放電試驗水輪發(fā)電機成型繞組和加工完成的繞組元件(如線棒或線圈)的局部放電試驗宜符合T/CSEE0042的要求。8.1.7定子多匝線圈匝間絕緣的耐電壓試驗定子繞組采用多匝線圈時，匝間絕緣的耐電壓試驗應按GB/T22715執(zhí)行。額定電壓為6.3kV及以上的水輪發(fā)電機，當使用地點在海拔高度為1000m及以下時，其定子單個線棒(線圈)應在1.5倍額定電壓下不起暈；整機耐電壓時，在1.05倍額定電壓下，端部應無明顯暈帶和連續(xù)的金黃色亮點；當海拔高度超過1000m時，電暈起始電壓試驗值應按JB/T8439進行修正。GB/T7894—20238.2耐電壓試驗在水輪發(fā)電機的定子線棒(線圈)交付之前，應對每根線棒/每只線圈進行交流耐壓試驗，試驗電壓為工頻正弦波(后續(xù)交流耐電壓試驗都相同),試驗電壓值應為2UN+5kV,持續(xù)1min。8.2.2定子下線時定子線棒下線時，推薦在下層線棒下線后進行階段耐壓試驗，試驗電壓用交流2UN+4kV,持續(xù)1min。上層線棒下線后，進一步的階段耐壓試驗用2UN+3kV,持續(xù)1min。額定電壓為6.3kV及以上的水輪發(fā)電機在進行交流耐電壓試驗前，應對定子繞組進行3倍額定電壓的直流耐電壓和泄漏電流測定。試驗電壓分級穩(wěn)定地升高，每級為0.5倍額定電壓，并停留1min。泄漏電流應不隨時間延長而增大，各相泄漏電流的差值應不大于最小值的50%。當最大泄漏電流在20uA以下時，各相泄漏電流的差值不考核。定子下線完畢且端部繞組連接并固定完成后，應進行中間耐壓試驗，此時電壓用2UN+2kV,持續(xù)勵磁繞組交付前應對每個磁極進行耐電壓試驗，耐電壓試驗電壓值應高于表8中的規(guī)定值的10%,持續(xù)時間1min。每個磁極應進行匝間絕緣試驗，試驗電壓應大于或等于定子機端三相突然短路時感應的最大匝間電壓。試驗可以采用沖擊裝置，也可以采用適當頻率的交流電源。8.2.6勵磁繞組安裝完成后勵磁繞組安裝完成后，插轉子之前，應進行交流耐電壓試驗，試驗電壓值應符合表8的規(guī)定，持續(xù)時8.2.7電機裝配完成后的定子繞組水輪發(fā)電機裝配完成且具備運行條件時，根據供需雙方的技術協(xié)議，可對定子繞組進行交流耐電壓8.2.8電機裝配完成后的勵磁繞組水輪發(fā)電機全部安裝完成后，根據供需雙方的技術協(xié)議，可對勵磁繞組做交流耐電壓試驗。交流耐電壓的數(shù)值要符合表8的規(guī)定，持續(xù)時間1min。GB/T7894—2023表8勵磁繞組耐電壓試驗值額定勵磁電壓(DC)交流耐電壓試驗值500V及以下額定勵磁電壓的10倍(最小1.5kV)500V以上額定勵磁電壓的2倍+4kV一般情況下，應首選在50/60Hz下對定子繞組進行交流耐電壓試驗。特殊情況下可用直流耐電壓試驗代替交流耐電壓試驗，直流試驗電壓值為相應交流電壓值的1.7倍，持續(xù)時間為1min。8.3絕緣擊穿試驗對加工完成的單支線棒或單支線圈，應按型式試驗的要求進行定子主絕緣擊穿試驗，按1kV/s~2kV/s的速率逐步升高工頻交流電壓，直到發(fā)生擊穿(或閃絡)。此試驗可以在油箱中進行，至少對一支線圈或二支線棒進行。擊穿電壓應不小于5.5UN。由于本試驗的目的是驗證主絕緣，因此可對線棒的端部施行專門的電暈防護。如果線棒的端部在低于上述規(guī)定的極限電壓下發(fā)生閃絡，則可修復線棒的端部電暈防護并重復試驗。8.4絕緣電壓耐久性試驗如供需雙方協(xié)議要求，可以按型式試驗的要求進行全尺寸線棒/線圈電壓耐久性試驗。定子線棒/線圈的電壓耐久性試驗宜按NB/T42004和NB/T42005進行。額定電壓小于18kV試品的試驗電壓和時間限值應符合表9的要求。表9額定電壓小于18kV試品試驗電壓與時間限值額定線電壓額定相電壓400h電壓耐久性試驗電壓4.02.316.0622.826.66.3523.927.99.09注：當試品的額定電壓在表中規(guī)定的示值之間時，通過插值法確定試驗電壓，即額定相電壓乘以系數(shù)3.76或者4.39。GB/T7894—2023額定電壓不小于18kV試品的試驗電壓規(guī)定見表10;對于額定電壓不小于18kV的試品，試驗電壓也可按專門協(xié)議確定。表10額定電壓不小于18kV試品試驗電壓與時間限值額定線電壓額定相電壓方案：400h電壓耐久性試驗電壓43.347.4注：當試品的額定電壓在表中規(guī)定的示值之間時，通過插值法確定試驗電壓，即額定相電壓乘以系數(shù)3.41。在電壓耐久性試驗期間，槽部和端部繞組電暈保護層可能發(fā)生一些腐蝕或變色，對此不應視為絕緣故障。在開始試驗之前，供需雙方應就是否在進行耐久性試驗期間定期監(jiān)測和維修涉及槽部和端部繞組的電暈防護的劣化達成一致意見。8.5定子線棒/線圈冷熱循環(huán)試驗對需要頻繁起停機的空冷水輪發(fā)電機，經供需雙方商定，可按型式試驗進行定子線棒/線圈的冷熱循環(huán)試驗。但是冷熱循環(huán)試驗并不能模擬電機的真實運行條件。如確定進行試驗，冷熱循環(huán)試驗應針對整支線棒/整支線圈進行。冷熱循環(huán)試驗可按照T/CEEIA252進行。冷熱循環(huán)試驗的合格判據可根據電壓耐久性試驗或電壓擊穿試驗來進行。電壓耐久性試驗中壽命減少不大于8.4中規(guī)定的10%可視為通過，或電壓擊穿試驗中擊穿電壓不低于8.3中擊穿電壓的85%可視為通過。8.6軸承絕緣有對地絕緣要求的水輪發(fā)電機的推力軸承、導軸承、座式滑動軸承及埋置檢溫計，其絕緣電阻值在10℃~30℃測量時，應不小于表11的規(guī)定。表11發(fā)電機軸承各部分絕緣電阻值序號軸承部件絕緣電阻MQ絕緣電阻測試儀電壓V備注1懸式機組推力軸承底座及支架5在底座及支架安裝后測量2懸式機組高壓油頂起油壓管路與推力瓦的接頭連接前，單根測試GB/T7894—2023表11發(fā)電機軸承各部分絕緣電阻值(續(xù))序號軸承部件絕緣電阻MQ絕緣電阻測試儀電壓V備注3懸式機組推力軸承1軸承總裝完畢，頂起轉子，注入潤滑油前4懸式機組推力軸承軸承總裝完畢，頂起轉子，注入潤滑油后5懸式機組推力軸承轉子落在推力軸承上，轉動部分與固定部分的所有連接件暫拆除6分塊式導軸承瓦5注油前單個測量7座式滑動軸承500～1000測軸承座對地絕緣電阻8埋入式檢溫計5注入潤滑油前，測每個溫度計心線對軸瓦的絕緣電阻序號3、序號4、序號5三項，可測其中之一項9機械性能與設計9.1轉子的轉動慣量水輪發(fā)電機旋轉部分的轉動慣量J應由需方在技術協(xié)議中定義規(guī)定。注：本文件中的轉動慣量J僅指發(fā)電機部分相對轉動軸線的轉動慣量。有些工程上所用的GD2按傳統(tǒng)習慣取4倍的轉動慣量值，與力學上的飛輪力矩GD2并不嚴格對應。力學上的飛輪力矩GD2定義的數(shù)值等于4倍的轉動慣量值乘以重力加速度g。9.2最大設計轉速水輪發(fā)電機應能承受最大設計轉速，無任何有害變形和損壞。最大設計轉速持續(xù)時間為5min。最大設計轉速應根據技術協(xié)議或由水輪機制造商給出或定義，對應水輪機或水泵水輪機的最大飛逸轉速或暫態(tài)飛逸轉速之中的最大值。9.3結構強度和剛度水輪發(fā)電機整體和部件應具有足夠的強度和剛度，在正常工況、特殊工況和極端工況下，整體和部子半數(shù)磁極短路、誤同期、地震，以及最大設計轉速下運行。上述工況中，兩相和三相突然短路包括水輪發(fā)電機所有部件的工作應力不應超過規(guī)定的最大許用應力，對承受交變應力、振動或沖擊應力的零部件需進行疲勞分析，對剛強度和疲勞強度應留有適當?shù)陌踩Ａ?。水輪發(fā)電機主要部件的工作應力和變形可采用經典公式解析計算，也可采用有限元法分析計算。GB/T7894—2023等，宜采用有限元法分析計算。水輪發(fā)電機主要受力部件采用經典公式解析計算時，在正常工況下的許用應力不應超過其材料屈服強度的1/3,在特殊工況下的許用應力不應超過其材料屈服強度的2/3,在極端工況下不應超過其材料屈服強度3/4。采用有限元法計算得到的平均應力不應大于經典公式解析計算法的許用應力，局部應力值一般不宜大于其材料的強度極限值，或屈服強度的1.33倍，若局部應力高于1.33倍，則需根據相關評估準則進一步評估剛強度，如FKM。開停機或工況轉換中承受應力不會交變的受力部件，其許用應力可以適當提高。水輪發(fā)電機主軸的最大復合應力Smax不應超過材料屈服強度的1/4。主軸的最大復合應力Smax定義如式(4):Smax=√S2+3T2………式中：S——最大水推力和轉動部件自重引起的軸向應力的總和；T——主軸承受的最大扭轉應力。水輪發(fā)電機極端工況中的兩相和三相突然短路、非同期并網、半數(shù)磁極短路故障非常少見，此類事件總數(shù)在設計生命周期內不應超過5次(所有這4種故障的事件累計總和),并且其中任何一種事件在設計生命周期內不應超過2次。水輪發(fā)電機在各種特殊工況和極端工況下“不出現(xiàn)有害變形或損壞”,是指電機可以重新接入系統(tǒng)而不會影響安全運行甚至跳閘，以及盡管定子繞組會出現(xiàn)一些小變形或轉子相關結構出現(xiàn)一定的松動，可能需要少量的檢查維修但并不意味著需要更換線圈、磁極等。建議在特殊工況或極端工況發(fā)生后對電機進行仔細檢查以及高電壓試驗(例如，根據電機繞組的年限使用額定線電壓的110%～150%,較新電機的值較高，較舊電機的值較低),并進行必要的少量維修。9.4臨界轉速水輪發(fā)電機的一階臨界(彎曲)轉速應比最大設計轉速高出至少15%。對非對稱軸承支撐結構，應校核反轉分量的固有頻率。9.5水輪發(fā)電機的起動和停機水輪發(fā)電機的日平均起停機次數(shù)在40年的機械壽命期內每天應不低于兩次(由起動和停機過程組成的一個循環(huán)按一次計算)。9.6超速水輪發(fā)電機在40年機械壽命期內，應承受500次滿載甩負荷和三次最大設計轉速的影響。9.7承重機架的垂直撓度水輪發(fā)電機的承重機架，在最大軸向負荷作用下的垂直撓度值不宜大于表12的規(guī)定。表12水輪發(fā)電機承重機架撓度允許限值推力負荷MN撓度值mmGB/T7894—2023表12水輪發(fā)電機承重機架撓度允許限值(續(xù))推力負荷撓度值注：對推力負荷大或承重機架跨距大者取上限值。9.8疲勞校驗水輪發(fā)電機在靜態(tài)剛強度校驗后，應進行疲勞校驗。疲勞校驗可針對9.5、9.6的條款，按規(guī)范，如FKM標準來對結構強度進行。注：FKM標準指由德國機械工程研究委員會(FKM)編制的FKMGuidelineAnalyticalStrengthAssessmentofComponentsMadeofSteel,CastIronandAluminumMaterialsinMechanicalEngineering,廣泛用于評估鋼和鋁材料的焊接和非焊接構件的疲勞問題。9.9抗震水輪發(fā)電機的結構強度應能滿足使用地點設計地震烈度的要求。10振動與擺度10.1機座與鐵心的振動振動現(xiàn)象通常分成兩類，即低頻振動和高頻振動。低頻振動主要是由機械不平衡等原因引起的，其測量應針對定子機座等機械結構進行。高頻振動主要是由電氣現(xiàn)象引起的，通常頻率為2倍工頻及以上，其測量應針對定子鐵心進行。水輪發(fā)電機的機座振動按振動程度分成A、B、C、D四個區(qū)域，各區(qū)域的振動邊界可按表13的推薦值設定。表13水輪發(fā)電機定子機座水平通頻振動限值區(qū)域邊界雙幅振動值mmA/B0.08B/C0.12C/D0.16注：以上內容不作為水輪發(fā)電機的性能保證值，可以作為在線監(jiān)控及繼電保護的動作參考值。GB/T7894—2023表13中，振動值系指機組在除過速運行以外的各種穩(wěn)定運行工況下的雙幅振動值。各運行區(qū)域定義如下：區(qū)域A:新交付使用機組振動通常在此區(qū)域內；區(qū)域B:通常認為振動在此區(qū)域內的機組可以無限制地長期運行；區(qū)域C:通常認為振動在此區(qū)域內的機組不宜長期持續(xù)運行，如有適當機會應采取補救措施；區(qū)域D:通常認為在此區(qū)域內的振動已經非常嚴重，電機的持續(xù)運行時間由供需雙方商定。振動測試傳感器的性能和安裝布置按GB/T28570執(zhí)行。對高轉速水輪發(fā)電機(nn≥300r/min),在參照執(zhí)行上述振動限值的同時，要求定子機座水平振速均方根值不超過4.5mm/s。對于立式電機，定子鐵心振動應按如下方式測量。對于定子鐵心水平(徑向)振動的測試，在定子鐵心高度的2/3平面處應布置至少2個傳感器，每個傳感器沿周向成90°。傳感器應緊貼到鐵心上。在額定運行條件下，立式水輪發(fā)電機電機定子鐵心的振動不應超過表14中的位移或速度限值。表14鐵心振動限值工頻Hz位移(雙幅值)mm速度(均方根)mm/s100Hz的水平(徑向)振動0.03120Hz的水平(徑向)振動8對于臥式水輪發(fā)電機，表14中給出的限值可以作為參考，具體應由供需雙方商定。10.2轉動部件的擺度在正常大負荷(70%～100%輸出功率下)運行工況下，水輪發(fā)電機導軸承處測得軸的相對運行擺度值(雙幅值)應不大于75%的軸承熱態(tài)總間隙值。在啟動、空載運行和部分負荷運行工況下水輪發(fā)電機導軸承處測得軸的相對運行擺度值(雙幅值)應不大于75%的軸承冷態(tài)安裝總間隙值。10.3其他部件的振動水輪發(fā)電機其他部件的振動如上、下機架，軸承蓋板等部件按GB/T32584執(zhí)行。水輪發(fā)電機的噪聲應在額定(或商定)負載條件下在以下位置進行測量：對于混凝土外殼中的立式機組，在發(fā)電機頂蓋上方高1m、距發(fā)電機頂蓋外周1m遠處測量。應在圓周上6個均勻分布的位置進行測量，以確定平均值。對臥式電機，在距地面1m高、距機座1m處測量，共6點，驅動端2點，非驅動端2點，中間2點，如圖3所示。測量結果取平均值。對于燈泡式電機：在發(fā)電機入口管道(檢修井)上方1m處測量。GB/T7894—2023圖3臥式機組水平測點布置圖額定轉速為200r/min及以下者不超過80dB(A);額定轉速為200r/min以上300r/min及以下者不超過82dB(A);額定轉速為300r/min以上400r/min及以下者不超過84dB(A);額定轉速高于400r/min者不超過85dB(A)。對臥式電機，噪聲水平應不大于85dB(A)。噪聲的測定方法按GB/T10069.1執(zhí)行。12基本結構12.1.1水輪發(fā)電機的結構和總體布置水輪發(fā)電機的結構類型和總體布置應根據水輪機的類型、水輪發(fā)電機的轉速、額定容量、廠房形式和發(fā)電機組的布局，通過技術和經濟評估來選擇，并在專用技術要求中給出。水輪發(fā)電機的部件在正常運行時應能承受振動和熱變形，應能承受甩負荷、飛逸等異常運行條件下的離心力，以及電氣短路影響。如果發(fā)生異常操作，應進行檢查和必要的維護。為防止水輪發(fā)電機的主引出線和中性點引出線附近的鋼筋或金屬構件因電磁感應引起發(fā)熱，應視情況采取磁屏蔽措施。水輪發(fā)電機的結構應便于維護和檢修，在結構允許的條件下應設計成其下機架及水輪機的可拆部件在安裝和檢修時能通過定子鐵心內徑而不需拆除定子。大型機組應設計成在不抽出轉子和不拆除上機架的情況下能更換定子線棒和轉子磁極，以及對定子繞組端部和定子鐵心進行預防性檢查。水輪發(fā)電機的集電環(huán)、導軸承及推力軸承的結構應設計成在不影響轉子和相關部件情況下便于拆GB/T7894—2023對可能引起有害共振的水輪發(fā)電機的機架、定子機座及其他結構件的固有頻率應予以核算，以避免與水輪機水力脈動頻率及其倍頻，或與不對稱運行時轉子和定子鐵心的振動頻率、電網頻率的倍頻、建筑物的振動頻率產生任何可能的共振。水輪發(fā)電機機坑內應視情況可設置電熱、除濕系統(tǒng)和照明系統(tǒng)，并應在水輪發(fā)電機頂部設置指示機組運行狀態(tài)的指示燈。具體配置可由供需雙方商定。對于大型水輪發(fā)電機，定子機座可以分瓣運輸，最后在現(xiàn)場組裝，然后進行定子鐵心疊片并下線。機座與鐵心應滿足整體吊裝的要求。根據運輸條件和具體要求，中小型電機定子機座可做成整體的，或分瓣組裝結構。整體定子在工廠內組裝完成，整體運輸；分瓣結構定子在工廠完成機座、鐵心疊片和非合縫處鐵心下線，運至現(xiàn)場組合后再進行合縫處鐵心下線及后續(xù)工作，現(xiàn)場交接。為使定子線棒(線圈)與線槽緊密結合，槽電位的實測值應小于10V。供方應根據供需雙方之間的協(xié)議提供相關起吊工具和起吊方法。如果使用穿心螺桿壓裝定子鐵心，穿心螺桿應與鐵心之間設置絕緣，以避免鐵心損壞。調試前應測量絕緣電阻，其最小值為100MQ,其中絕緣電阻測試儀直流試驗電壓應為500V。定子鐵心需進行鐵心磁化試驗，試驗按GB/T20835執(zhí)行。定子機座及上機架與基礎之間的連接結構應適應熱脹冷縮的要求。應采取措施防止定子鐵心翹曲。定子端部繞組的設計應使之滿足繞組沿軸向熱膨脹的要求，并適合在正常運行條件下承受電磁力而不會產生過度振動，在異常情況下(如電機額定負載下的機端三相突然短路)不會產生有害變形。水輪發(fā)電機的轉子應配備阻尼繞組(或具有阻尼繞組功能的結構)。水輪發(fā)電機可以使用單軸或分段軸結構。軸線的設計應便于在現(xiàn)場進行擺度檢查和調整?，F(xiàn)場吊裝的轉子應符合吊裝要求。供方應根據供需雙方之間的協(xié)議提供相關起吊工具和起吊方法，如專用起GB/T7894—2023集電裝置應安裝在轉子上方便于觀察和維護，且無油霧和灰塵污染的位置。其布置應有利于通風，并有單獨頂罩防護。頂罩結構應有利于罩內熱量排出，可設置風扇。集電裝置宜設置碳粉吸收裝置，防止由于通風回路內碳粉環(huán)流對定、轉子繞組及其他絕緣的污染。水輪發(fā)電機定子沿鐵心高度方向每隔1m左右，分多個斷面且每斷面不少于8個測點進行鐵心圓度測量，鐵心直徑較大時，每個斷面的測點數(shù)應適當增加。各半徑與設計半徑之差不超過發(fā)電機設計空氣間隙的士3.0%;對于分瓣定子鐵心各半徑與設計半徑之差不超過發(fā)電機設計空氣間隙的±4%。水輪發(fā)電機鐵心圓度偏差最大不超過2mm。水輪發(fā)電機轉子磁軛外緣各半徑與設計半徑之差不應大于設計空氣間隙值的±2.5%。磁極掛裝后檢查水輪發(fā)電機的轉子圓度，各半徑與設計半徑之差不應大于設計空氣間隙值的水輪發(fā)電機轉子的整體偏心值最大不應大于設計空氣間隙的1.0%。水輪發(fā)電機靜態(tài)氣隙的最大值或最小值與其平均值之差應不超過平均值的6%。注：靜態(tài)氣隙指水輪發(fā)電機甩負荷后，靜止及冷態(tài)條件下定子內圓表面與轉子磁極極靴表面中心點位置的距離。推力軸承可采用軸承合金(巴氏合金)瓦或非金屬表層瓦。使用軸承合金瓦時，建議根據要求配備高壓潤滑油裝置。在緊急情況下，可在不使用高壓潤滑油裝置的情況下安全停止機組。但是，在這種情況下，應在機組上使用制動系統(tǒng)，以使軸承盡快穿越低速混合摩擦階段。對于彈性金屬塑料瓦推力軸承，僅在制動系統(tǒng)故障情況下，允許機組惰性停機，但一年內的惰性停機次數(shù)不應超過3次。對于彈性金屬塑料瓦推力軸承，停機時間在7天以內，可以不頂起轉子開機。水輪發(fā)電機的軸承應選擇合適的潤滑油黏度，以使電機能夠在指定的最低溫度下起動。在油槽溫度不低于5℃情況時，應允許水輪發(fā)電機組起動。采用軸承合金瓦的推力軸承和導軸承，當其油冷卻系統(tǒng)冷卻水中斷后，一般允許GB/T7894—2023損害繼續(xù)運行的時間不少于10min。采用彈性金屬塑料瓦的推力軸承，當其油冷卻系統(tǒng)冷卻水中斷后，一般允許機組額定工況下無損害繼續(xù)運行的時間不少于20min。水輪發(fā)電機的設計應采用適當?shù)拇胧﹣矸乐馆S電流的損害。由可控整流器的靜態(tài)勵磁設備引起的軸電壓尖峰可通過穿透軸承油膜而導致?lián)p壞，例如對軸承巴氏合金瓦。建議將轉子軸可靠接地，并提供電氣絕緣軸承或軸絕緣。13通風冷卻系統(tǒng)水輪發(fā)電機應優(yōu)先采用定子繞組、轉子繞組及定子鐵心均為空氣冷卻的全空冷方式。當特大型水輪發(fā)電機受槽電流和熱負荷等限制難以采用全空冷方式時，可采用定子繞組冷卻介質直接冷卻、轉子繞組和定子鐵心空氣冷卻的方式。水輪發(fā)電機完全由空氣冷卻，通常電機內設有空氣冷卻器。除空氣冷卻外，采用冷卻液通過繞組內部空心導體的沸騰傳熱作用對電機進行部分冷卻。通常電機中還將布置一些輔助設備，如空冷或水冷冷凝器。除空氣冷卻外，電機中的部分熱量由流經繞組內部空心導體的水冷卻。此種情況需要空氣冷卻器、除鹽水處理(制備)系統(tǒng)和冷卻水循環(huán)系統(tǒng)等輔助設備。13.2冷卻器與風機的冗余配置對于裝有4個以上冷卻器的水輪發(fā)電機，如果10%的冷卻器(可四舍五入，但至少有1個冷卻器)發(fā)生故障，且其他冷卻器運行正常時，電機應能夠在額定電壓和頻率下以額定輸出運行。與正常運行相比，此時溫度將更高。與無冷卻器故障運行相比，由此產生的溫升(冷空氣溫度加上發(fā)熱部件的溫升)不應高于10K。對于通過外部風機強制通風，且具有4臺以上風機的水輪發(fā)電機，如果10%的風機(至少1臺風機)出現(xiàn)故障，且其他風機運行正常，水輪發(fā)電機應能夠在額定電壓和頻率下以額定輸出運行。與正常運行相比，此時溫度將更高。與無風機故障運行相比，由此產生的溫升(冷空氣溫度加上活動部件的溫升)不應高于10K。GB/T7894—2023與冷卻器連接的供排水管道，建議采用不銹鋼材料。冷卻水壓力通常由需方確定。通常情況下，水輪發(fā)電機的空氣冷卻器冷卻水壓力為0.2MPa~1.0MPa。冷卻器的試驗水壓應為運行水壓的1.5倍(最低不小于0.4MPa),持續(xù)30min。板式冷卻器耐壓應按NB/T47004(所有部分)執(zhí)行。通過短接定子繞組來進行的電氣制動可加快機組的制動過程。使用電氣制動時，建議將定子電流限制在額定值以內。裝設有電氣制動裝置的水輪發(fā)電機，當采用電氣制動和機械制動配合使用時，在機組轉動部分的轉速下降到50%額定轉速時，電氣制動系統(tǒng)可投入運行；轉速繼續(xù)下降到額定轉速的5%～10%時，可再投入機械制動系統(tǒng)直到停機。電氣制動無法使電機處于靜止狀態(tài)，因此需要采用機械制動來使電機停止。14.2機械制動水輪發(fā)電機應配置安裝液壓或氣動制動系統(tǒng)。通常應把機組的平衡轉速、靜止時的泄漏轉矩以及額定轉速下的制動轉矩作為設計輸入給出。制動投入轉速應高于機組的平衡轉速。應隨制動器提供確保制動器投入的位置傳感器。建議配備制動除塵系統(tǒng)。水輪發(fā)電機采用氣動制動時，其壓縮空氣壓力一般為0.5MPa～0.8MPa。氣動制動系統(tǒng)應能在規(guī)定的時間內將機組轉動部分從20%～30%額定轉速(當推力軸承采用合金瓦時)或10%～20%額定轉速(當推力軸承采用彈性金屬塑料瓦時)連續(xù)制動停機。當由于水輪機導葉漏水量使機組所產生的轉矩不大于水輪機額定轉矩的1%時，機械制動系統(tǒng)應保證機組制動停機。14.3液壓頂起系統(tǒng)立式水輪發(fā)電機應設置液壓頂起系統(tǒng)。液壓頂起系統(tǒng)可以與制動系統(tǒng)結合使用或單獨使用(例如，用于盤式制動系統(tǒng))。系統(tǒng)應具有頂起機組旋轉部件重量的能力，并可將轉子安全鎖定在頂起位置。出于安全原因，建議僅在水輪機鎖定不動時才激活頂起系統(tǒng)。15控制保護系統(tǒng)的裝置及元件水輪發(fā)電機需配備運行所需的控制和保護儀表。15.2轉速的測量水輪發(fā)電機應裝設具有抗干擾能力且與發(fā)電機轉速成線性關系的測速裝置，作為調速器和轉速信GB/T7894—2023號裝置的信號源。15.3定子和軸承的溫度采用埋置檢溫計可測量定子繞組、冷卻系統(tǒng)和軸承中特定位置的溫度。定子繞組的檢溫計安裝在槽中上下層線圈/線棒之間。檢溫計通常為電阻溫度傳感器(RTD),也可以使用熱電偶。在這兩種情況下，建議對埋置檢溫計的引線進行屏蔽，并扭絞電纜以將噪聲對溫度讀數(shù)的影響降至最低。RTD還用于冷卻系統(tǒng)和軸承溫度的監(jiān)測。冷卻器和軸承溫度傳感器的數(shù)量和位置信息見表15。定子和轉子繞組的相關信息見6.1～6.3。表15檢溫計布置部件數(shù)量埋設位置每個冷卻器2冷熱風側各一立式電機的每個推力軸承瓦1推力軸承油2冷熱油側各一立式電機的導軸承4每隔90°方向臥式電機的推力軸承瓦2每隔180°方向臥式電機的反推力軸承瓦2每隔180°方向臥式電機的導軸承2下面的瓦水輪發(fā)電機的轉軸導軸承處應設置渦流型振動傳感器以監(jiān)測振動和擺度，傳感器安裝在導軸承座表16軸承振動傳感器設置檢測部位Y方向上導軸承11下導軸承1115.5其他部位振動水輪發(fā)電機的定子機座應設置低頻(0.5Hz)速度型傳感器或加速度型傳感器，以監(jiān)測機座的振動狀態(tài)。其中水平方向應設置1個～2個傳感器，布置在機座外壁、對應定子鐵心高度2/3處；垂直方向應設置1個傳感器，布置在機座上方。立式水輪發(fā)電機的承重機架上應設置垂直和水平振動傳感器各1個～2個，布置在機架中心體內側。如果設置2個傳感器，則應各按X、Y方向布置。立式水輪發(fā)電機的非承重機架上應設置2個水平振動傳感器。水平振動傳感器布置在機架中心體燈泡貫流式水輪發(fā)電機應在組合軸承座上設置低頻(0.5Hz)速度型傳感器或加速度型傳感器，以GB/T7894—2023監(jiān)測組合軸承的振動狀況。其中徑向應布置2個傳感器，軸向應布置1個傳感器。徑向測點傳感器分別垂直和水平布置在組合軸承座靠近導軸承處；軸向測點傳感器布置在組合軸承座推力軸承附近。水輪發(fā)電機應設置滅火系統(tǒng)。該系統(tǒng)應設有自動控制、手動控制和應急操作三種控制功能。滅火消防供水系統(tǒng)的工作水壓一般為0.3MPa～0.6MPa,其工作水壓應滿足噴頭前的供水壓力不小于0.35MPa。噴射水量設計應不小于10L/(m·min),水噴霧持續(xù)時間不小于10min。a)產品名稱；b)制造廠名；e)制造廠產品序列編號；f)產品類型；g)額定容量(MVA);h)額定電壓(V);i)額定電流(A);j)額定頻率(Hz);1)額定功率因數(shù)(cosφ);m)額定轉速(r/min);n)最大設計轉速(r/min);o)轉子轉動慣量J(t·m2);p)定子繞組接線法；q)額定勵磁電壓(V);r)額定勵磁電流(A);s)絕緣等級/絕緣使用等級；u)出廠年月。17.2在水輪發(fā)電機的銘牌上應至少直接給出如下參數(shù)：a)產品名稱；c)制造廠產品序列編號；d)額定容量(MVA);GB/T7894—2023e)額定電壓(V);f)額定電流(A);g)相數(shù)；h)額定功率因數(shù)(cosφ);i)額定轉速(r/min);j)定子繞組接線法；k)額定勵磁電壓(V);1)額定勵磁電流(A);m)出廠年月。18材料及部件存儲18.1水輪發(fā)電機、勵磁裝置及其所有附件的包裝、運輸18.2水輪發(fā)電機的部件無論是整體運輸或分件運輸，都應符合運輸部門對產品運輸裝載及加固的有關規(guī)定。水直接冷卻水輪發(fā)電機定子線圈在冬季運輸過程中應采取防凍措施。存在溫度不低于5℃的干燥保溫庫房內。a)定子線圈和下線后的定子；b)轉子線圈和磁極裝配；c)定子和轉子沖片；d)推力軸承和導軸承；e)轉軸；f)集電環(huán)；h)水直接冷卻水輪發(fā)電機的水處理設備；i)高壓油頂起裝置；j)勵磁裝置和測速裝置；1)特殊材料(潤滑油、絕緣帶、絕緣漆、橡膠制品零件、蒸發(fā)冷卻介質等)應按制造廠保管說明存放。單位。在工廠內進行的必要試驗項目應有需方代表參加(具體項目按專用技術協(xié)議，見附錄C)。對不能GB/T7894—2023裝完畢后在制造廠技術人員指導、檢查和監(jiān)督下進行交接試驗、起動試運行試驗和性能試驗。起動試運行試驗應符合附錄D中D.1的要求。機組試運行通過后，應按D.2的要求進行設備的移交，并開始計算保證期。20供貨水輪發(fā)電機的供貨范圍應包括電機的本體及其附屬設備。有關附屬設備的具體資料，見附錄E。其中備品備件和專用工具的詳細信息見附錄F和附錄G。隨同水輪發(fā)電機產品的供貨，供方可根據專用技術協(xié)議中規(guī)定的合同生效后的日歷天數(shù)，向需方提交本體及其附屬設備相關的技術文件和圖紙，有關技術文件和圖紙的具體資料見附錄H。GB/T7894—2023(資料性)水輪發(fā)電機實測通風損耗的校正在根據GB/T25442進行效率測量過程中，測量通風損耗時，冷風溫度通常不在設計溫度。這是因為通常會減少冷卻水流量以獲得可接受的水溫差，此時損耗有別于額定運行時的損耗，還需要重新?lián)Q算到額定條件。通風損耗需根據冷空氣密度，使用簡化公式(A.1)換算至其額定條件。式中：Pirs,1——水路測量的通風損耗，單位為千瓦(kW)(見GB/T25442);Pirs,2——通過基準表面水路的對流損耗，單位為千瓦(kW)(見GB/T25442);pn——設計的基準冷風密度，單位為千克每立方米(kg/m3);pm——試驗期間計算的密度，單位為千克每立方米(kg/m3);fn——發(fā)電機的額定轉速，單位為轉每分鐘(r/min),或對應頻率，單位為赫茲(Hz);fm——發(fā)電機的實測轉速，單位為轉每分鐘(r/min),或對應頻率，單位為赫茲(Hz)。式中：PdA.——干燥空氣的分密度，單位為千克每立方米(kg/m3);PD.——水蒸氣的分密度，單位為千克每立方米(kg/m3);p?A和pp分別按公式(A.3)和公式(A.4)計算：式(A.3)和式(A.4)中：oRp——水蒸氣的氣體常數(shù)事oRA—--—空氣的氣體常數(shù)為上面二個公式中，水蒸氣壓力pp.分二種情況按公式(A.5)或公式(A.6)來計算(見ISO5801):Ppe=(610.8+44.442·θamb+1.4133·θ2mb+0.02768·θmb+2.5566×10-?·θamb+2.89166×10-?·θamb)×φambGB/T7894—2023試驗時，建議測量發(fā)電機坑內的環(huán)境條件。如果記錄在坑外，則需要評估絕對濕度是否從內到外變不建議使用已安裝的冷風溫度傳感器獲取發(fā)電機冷風溫度。它們通常安裝在每個冷卻器的軸向和切向中心。此時的空氣溫度不是混合冷風溫度。這是因為空氣冷卻器內置在交叉或反向交叉空氣流中。建議在發(fā)電機中冷熱風混合的地方安裝溫度傳感器。對于磁軛通風的電機，可在頂部和底部安部和底部交替使用。GB/T7894—2023(資料性)不同潤滑油溫度下軸承損耗實測值的校正油箱溫度對軸承損耗有顯著影響。油箱溫度越低，軸承損耗越大。冷卻系統(tǒng)通常尺寸過大，因為它們的布局是根據最不利的條件進行的，如冷卻水溫度高，冷卻器中有污垢等。當測量摩擦損耗時，軸承的溫度水平低于用于效率考慮的標稱溫度。在合同中定義標稱油箱溫度并將測量的損耗轉換到標稱溫度是合理的。對于立式水輪發(fā)電機的導軸承，式(B.1)適用：……(B.1)式中：P?———在低于標稱溫度的油箱溫度下測得的軸承損耗，單位為千瓦(kW);P?——用于效率計算的損耗，按標稱油箱溫度歸算，單位為千瓦(kW);η——測量油箱溫度下的動態(tài)油黏度，單位為帕秒(Pa·s);η?—標稱油箱溫度下的動態(tài)油黏度，單位為帕秒(Pa·s)。導軸承通常運行溫度不會很高，油箱溫度的變化對摩擦損耗影響很大。對于立式水輪發(fā)電機的推力軸承，式(B.2)適用：……(B.2)式中：P?———在低于標稱溫度的油箱溫度下測得的軸承損耗，單位為千瓦(kW);P?———用于效率計算的損耗，按標稱油箱溫度歸算，單位為千瓦(kW);ηo——測量油箱溫度下的動態(tài)油黏度，單位為帕秒(Pa·s);η1——標稱油箱溫度下的動態(tài)油黏度，單位為帕秒(Pa·s)。推力軸承通常在較高的溫度下運行，負載對工作溫度影響很大。如果工作時油箱溫度發(fā)生變化，對摩擦損耗的影響不會太大。注1:油箱溫度一般取為油進入油水冷卻器時或油離開軸承架返回冷卻器時測得的油溫。注2:根據油黏度校正導軸承和推力軸承損耗的指數(shù)不同。對于導軸承，當確定摩擦輸出時，假設軸位于軸承中部。平均油膜厚度等于徑向軸承間隙。一般來說，這是一個相對較大的值，且軸承負載不重。因此，油箱溫度的變化(也是進油溫度的測量)對油膜中的溫度水平以及黏度和摩擦力有很大的影響。對于推力軸承，平均油膜厚度由軸向載荷決定。平均油膜厚度明顯小于導軸承的油膜厚度。軸承通常負載很重。如果油箱溫度發(fā)生變化，其對平均溫度和平均黏度的影響程度將不再與導軸承相同。與導軸承相比，指數(shù)更大，溫度影響更小。注3:對于組合軸承(導軸承和推力軸承),通過測量來分離損耗絕非易事。制造商通常會計算導軸承和推力軸承的損耗，因此可以計算出每個軸承占組合軸承總損耗的百分比。建議使用相同的比例將組合軸承中的測量損耗拆分為導向和推力部分。這意味會有一個小的誤差，因為計算中的損耗通常指的是標稱油溫，兩種軸承類型的黏度校正指數(shù)不同(見注2)。然而，通常測量溫度與標稱溫度相差不大；在測量過程中，通常會減少水流量，以提高測量精度。因此，誤差非常小，可忽略。GB/T7894—2023(資料性)試驗項目C.1廠內檢查試驗水輪發(fā)電機廠內主要檢查試驗項目包括：a)硅鋼片的磁化特性及損耗試驗；線等)材料的化學成分和(或)機械性能試驗；c)定子線棒/線圈股線間耐電壓試驗；d)定子線棒/線圈直流電阻測定；e)定子線棒/線圈冷熱狀態(tài)的介質損耗角正切及其常態(tài)增量測定、起暈電壓測定；f)定子線棒/線圈局部放電測試；g)定子線棒/線圈工頻擊穿電壓試驗；h)定子線棒/線圈工頻耐電壓試驗；i)定子線棒/線圈冷熱循環(huán)試驗(如有必要);j)水直接冷卻定子線棒/線圈的水壓、流量試驗；k)定子多匝疊繞線圈匝間耐電壓試驗(含耐沖擊電壓試驗);l)轉子線圈匝間耐電壓試驗；m)轉子線圈直流電阻測定；n)轉子磁極絕緣電阻測定；o)轉子磁極工頻耐電壓試驗；p)轉子磁極交流阻抗測定；q)對工件尺寸、裝配尺寸進行校驗，對部件(定子分瓣機座、圓盤式轉子支架、導軸承和推力軸承裝配及蓋板、擋風板裝配等)進行必要的預組裝；r)所有承受水壓、油壓、氣壓的部件和管路及其連接件均應s)水輪發(fā)電機軸和水輪機軸的預組裝(如有條件)及軸線偏差檢查；水輪發(fā)電機軸和轉子支架中心體的預組裝(如有條件)及軸線偏差檢查；t)新型水輪發(fā)電機推力軸承的模型試驗及通風系統(tǒng)運行狀態(tài)的模型試驗(如有必要)。對在制造廠內完成定子、轉子分裝配的水輪發(fā)電機，廠內檢查試驗項目還應包括C.2所列全部試驗。C.2現(xiàn)場交接試驗水輪發(fā)電機現(xiàn)場主要交接試驗項目包括：a)定子鐵心磁化試驗；b)水直接冷卻定子繞組的水壓、流量和檢漏試驗；c)定子繞組對地絕緣電阻測定；d)測溫元件絕緣電阻測定；e)定子繞組在實際冷態(tài)下直流電阻測定；GB/T7894—2023f)定子繞組對機殼直流耐電壓試驗；g)定子繞組對地工頻交流耐電壓試驗；h)定子繞組整體起暈電壓試驗；i)定子繞組對地電容電流測定；j)轉子繞組對地絕緣電阻測定；k)轉子繞組工頻交流耐電壓試驗；l)轉子單個磁極交流阻抗測定；m)軸承絕緣電阻測定(如有);n)油-氣-水系