60MW发电机说明书

1．概述

本产品技术说明书以现行的IEC标准及国家标准为依据，结合同类型机组的安装、运行和维护经验并参考了国外最新技术资料编制而成。

本产品说明书叙述了本型汽轮发电机的技术数据、结构特点及其使用中的规定和要求。在本产品说明书中。未涉及和规定的部分均按相应国标中的规定执行。

凡是对哈尔滨电机有限责任公司制造的空冷汽轮发电机进行安装、运行和维护工作时均须遵守本产品说明书的各项有关规定及要求。并制定更为具体的操作程序及相应的安全措施。同时应有详细的记录存档，作为机组整套技术资料的一部分。

本型汽轮发电机的基本使用条件是：安装地点在海拔1000m 及以下的一般室内场所，室内温度为5℃－40℃，并具备一般的防蚀、防爆、防震动及冲击，防机械损伤等条件，但必须有严格的防导电灰尘措施，保证发电机冷却介质的清洁，严防未经净化的空气进入发电机内，造成空冷发电机转子绝缘故障。

2 发电机技术数据

2.1 额定数据：发电机在其冷却介质处于额定温度及流量下的额定技术数据

2.2冷却介质基本数据

2.3 发电机各部件允许温度

定子绕组℃120

转子绕组℃110 （平均）

定子铁心℃120

集电环℃120

轴瓦℃90

轴承回油℃70

2.4 发电机的电抗和时间常数

2.5 发电机其它技术数据

3 发电机结构特点

本型汽轮发电机由静止和旋转部件两大部分构成、其中静止部分包括定子、端盖、轴承、隔音刷架、冷却器、座板及测温系统等。

3.1 定子

发电机定子由机座、铁芯及绕组等组成。

3.1.1 机座

定子机座采用优质钢板焊接而成，根据定子多路通风的要求机座沿轴向隔成五个风区，两进三出，风区隔板之间装焊有通风管道和支撑管，机座下部开有三个出风口与冷却器小间联通、机座两侧装有与基础把合的底脚,底脚螺栓在机座内与基础把合，在机座两侧对应的位置开有操作人口。

3.1.2 铁芯

定子铁芯由优质硅钢扇形片经绝缘后叠压而成，靠定位筋固定到定子机座上，按径向通风的要求选用型钢将铁芯沿轴向分成多段，构成沿轴向分布的径向通风道。为减少涡流损耗和附加损耗，边段铁芯齿部采用阶梯结构，铁芯两端用非磁性钢压指和压圈夹紧，在铁芯出风段适当位置的齿部和轭部装了Pt100 型电阻测温元件用于监测铁芯温度。

3.1.3 绕组

定子绕组为三相、短距、迭绕组，由上、下层线棒和端部弧形引线组成，线棒采用不完全换位新技术，端部线棒的固定采用绑绳与径向支架和多道绑环绑扎结构，槽部线棒采用对打槽楔的固定结构，绕组绝缘采用先进的薄绝缘系统和VPI 真空浸漆技术，并在指定槽内的上、下层线棒之间装有Pt100 型电阻测温元件用于监测三相绕组的温度。

3.2 转子

发电机转子为两极，隐极式结构，由转轴、绕组、护环、集电环、风扇和导电杆等部件组成。

转轴由高强度高导磁合金钢锻制而成。转轴两端分别加工有轴颈作为轴承的支撑部分，两轴颈之间的主体部分即为转子铁芯。转子铁芯上有对称的两个大齿和两组小齿，大齿作为转子磁极，小齿之间的轴向阶梯槽供嵌放转子线圈和副槽通风用。两个大齿上分别开有平衡螺钉孔，供转子平衡时配重。

转子线圈由冷拉含银铜排制成，其槽内部分冲有两排径向椭圆孔，端部铣有凹形槽，凹形槽与槽内径向孔联通，槽衬和匝间垫条及槽底垫条与线圈对应冲有通风孔与加工有径向圆形通风孔的不锈钢槽楔和加工有特殊形状径向通风孔的楔下垫条一起构成槽部的副槽通风系统。端部绕组利用两股铣有凹形槽的铜排组合构成矩形通道，进行通风冷却，从端部绕组极心处导体风孔进风，从槽部的径向通风孔出风。绕组端部由高强度非磁性钢护环支撑，护环一端热套在转子本体端部且用环键固定、防止轴向位移。护环的另一端与悬挂式中心环热套配合，以控制转子绕组轴向位移和径向变形。

转子本体两端分别装有单级桨式风扇，以对机内空气进行强制循环，其风扇叶片由高强度铝合金模锻而成，所有风扇叶均用螺母把合固定在热套固定在转轴上的风扇座环上。

用于转子绕组馈电的两只集电环，热套在转轴励端端头，以由布置在轴中心孔内的导电杆和径向导电螺钉以及引线槽内的软铜排及其径向引线螺钉，实现与转子绕组的电路联接。各导电部件均为此采取相应的绝缘措施。为了集电环部位的冷却、不仅在集电环上沿轴向开有斜向通风孔、而且还在励端轴头热套一桨式风扇强制通风。

3.3 端盖和下罩

大、小端盖和下罩全部采和高强度玻璃材料压制而成，有阻燃和抗电腐蚀能力，大、小端盖垂直左右分半，与机座端面把合后，护住露出基础上的大半部分的绕组端部、基础面以下的部分由把合到机座上的下罩保护。大端盖上开有视察窗，并装备有灭火水管和铸铝的带静风叶的上下分半的导风环，小端盖上装备有高压气封环，下

罩上开有人孔供安装和检修用。

3.4 出线

发电机出线共六根、采用矩形铜排包绝缘热压成型，上端与弓形引线铜排把合联接、并通过绝缘夹板和出线板固定在励端下罩上。

3.5 轴承

选用座式圆柱轴承，由钢板焊成的轴承座和铸钢浇轴承合金水平分半的轴瓦组成，轴瓦可自动调心，并在下半轴瓦上装有高压顶轴装置和测温装置。轴承的高压油和润滑油均由汽轮机强制循环油系统供给。

3.6 隔音罩刷架

隔音罩由玻璃钢材料压制而成，为封闭型箱体式结构，内壁喷涂吸音和阻燃材料，罩两侧装两个密封式门、门上有视察窗，罩顶有四个采光用窗子。

刷架由底架和导电板组成；导电板上装配有组合式电刷，一握四刷，恒压式，可将刷握与导电板分离更换电刷、安全可靠，维护操作方便。

隔音罩内有独立的通风系统，以热套在轴端上的桨式风扇为动力源，取净化空气做冷却介质，将带有碳粉的空气排到室外。

3.7 冷却器

冷却器是通过水和空气的热交换带走发电机内的损耗，本型发电机有四组冷却器，横放于发电机底部的封闭小间内。

3.8 座板

座板用来将发电机底脚与基础联接、保持发电机对准中心的重要部件，二次灌浆时，调整好位置与基础浇灌在一起。

3.9 励磁装置采用电压源－－可控整流器静止励磁。

4 发电机验收、吊运和存放

4.1 概述

本型发电机运输方法由部件重量及运输条件决定，采用解体运输方式、并对各运输部件加以必要的防护，以保证运输的安全。

定子装配、转子装配、出线装配、冷却器装配、端盖、轴承装配、隔音罩刷架装配和座板等部件分别发运。

本型发电机各部件以一种运输方式运输的持续时间应不超过一个月，当采用海运时，部件包装应进行严格的防潮防腐蚀处理。

4.2 验收

本型发电机各部件（包括合格证书）及其零部件，安装工具及安装材料到货时，用户应及时通知供货方，一同在到货现场按供货方提供的交货明细表详细进行清点和记录。同时检查外观质量并记录。以免缺件而影响现场施工。若发现货物被损坏、由用户向当地运输部门提出索赔。同时检查电机内部有无杂物。最终请用户验收签字。要求在货到一个月内验收完毕。

4.3 吊运

起吊转子时，应将钢丝绳按现场指导人员要求挂在转子的合适位置上，挂绳部位应垫上1.5mm左右厚的铜皮保护。转子大齿（磁极）中心应处于垂直位置，以便极面承担压力。注意严禁将钢丝绳挂在护环表面或轴颈上，起吊及运输过程中必须小心，避免碰撞。转子轴颈和集电环上装保护套圈，安装前不得拆除。

定子吊运参见装车图所述技术要求。

其它部件吊运按相应的技术说明进行，并注意严防磕碰或划伤加工表面。

4.4 存放

发电机所有零部件及工具、均应存入于厂房内或库房内，严禁露天存放。除满足防尘、防蚀、防爆和防机械损伤等一般防护要求外，还应注意满足下列特殊防护要求：

4.4.1 防冻。环境温度应在5～40℃范围内。

4.4.2 防潮。25℃时空气的相对温度应小于80%，在更低的温度下应不结露。

4.4.3 发电机定、转子内部严禁掉入任何杂物。

4.4.4 发电机定、转子首次开箱后，应立即测量其绝缘电阻值，若存放时间较长（超过半年），应每月测量其绝缘电阻值。每次测量结果认真记录存档，用500V兆欧表测量。

4.4.5 发电机转子首次开箱后，应立即检查其轴颈、集电环和联轴器有无腐蚀现象，若有，则于安装前消除。而且在此后的存放过程中，应严格采取措施避免。

4.4.6 存放转子的包装箱应每隔一星期检查一次确保转子处于良好的干燥清洁状态。

4.4.7 在机组安装过程中，也应采取措施满足上述各项防护要求，以免造成意外的损失。

5 发电机运行

5.1 启动前的检查项目和要求

发电机组的主、辅设备以及其他有关设备的所有安装工作结束后，由机组的使用单位及其安装、调试单位根据专门的试运大纲进行整套机组设备的启动、试运工作。

在发电机组启动试运过程中、试运人员除应遵守有关技术文件规定以外，还应执行制造厂代表等有关人员的正确意见及合理建议。

机组启动之前必须具备下列基本条件：

5.1.1 结束与机组直接有关的土建工程,具备所需的全部照明和局部重点照明。

5.1.2 结束发电机组的主、辅设备及其一次、二次线路系统（及其仪表和其它电气设备）的安装工作。

5.1.3 发电机组交接试验项目中所有启动前须进行的电气测量及试验应完毕。

5.1.4 所有安装记录、启动前的测量，试验记录以及主要设备的合格证书应齐全成册。

5.1.5 监测装置、信号装置及保护装置应调试完毕并可投入工作。

5.1.6 安全措施及消防措施必须完备并得以实施。

5.1.7 轴承润滑油系统和高压项油系统的冲洗工作完毕，确保安全正常工作。

5.1.8 空气冷却器通水、所调冷空气温度在允许范围内。

5.2 发电机组的启动

5.2.1 发电机高压油项轴系统投入工作。一般油腔压力11 MPa 时顶起量大于0.04 mm，转速超过200r/min时停止顶轴。在转子电动盘车冲转升速、定速过程中必须监测轴承振动情况，并注意机组内部有无碰撞声，摩擦声或其他异常声音。如发现异常情况，应立即停机检查，直到找出并消除异常现象的根源为止。

5.2.2 发电机组转子转速的增长速率由汽轮机的启动条件决定，但不得在临界转速附近停留。

5.2.3 转子转速达到额定转速值后，除测量轴振动情况外，还必须进行下列检查项目：

5.2.3.1 轴承的回油温度和轴瓦温度。

5.2.3.2 碳刷装置的情况。

5.2.3.3 发电机变压器及电网的相序是否一致。（发电机的相序在外形图上给出）

5.2.3.４气体冷却器循环水的情况。

上述检查如发现异常情况应立即停机排除故障。如在启动过程中未发现异常情况可不停机，直接进行下一步试验及试运工作。

5.3 发电机组的调试

发电机组的启动达到正常要求以后，则可进行有关的调试工作。所有调试工作必须在冷却介质处于额定参数的状态下进行。

5.3.1 电气测试

此项工作在额定转速下进行。

5.3.1.1 测量转子绕组的绝缘电阻值。

5.3.1.2 在转子绕组励磁状态下，检查轴承座的对地绝缘情况。

5.3.1.3 测定空载和短路特性。

5.3.1.4 其他测试项目。

5.3.2 保护装置的调试

在进行上述电气测试之前，所有各项保护装置都要进行调试并投入运行。对于保护装置调试所需要，而在本说明书未规定的特殊运行方式，应与制造厂代表共同商量。 5.4 并网

发电机并网之前应完成下列工作： 5.4.1 启动和调试工作。

5.4.2 有关的交接试验和电气试验。 5.4.3 所有保护装置整定完并投入运行。 5.4.4 将定子机座接地。

建议使用自动同步装置将机组并入电网。 5.5 机组的综合试运行。

发电机并网及带上负荷后，发电机主、辅设备应进行168小时的综合试运行。 并按要求进行监测和维护。同时将监测结果记录存档。

试运结束后，进行全面检查和处理缺陷。。之后将发电机组交付使用单位投入运行。 5.6 允许的运行方式和规定

5.6.1 发电机在所规定的运行条件下。 同时又得到正确维护则能够以各种方式连续运行。

5.6.2 当功率因数为额定值，电压变化±5%和频率变化±2％（如附图中阴影面积所示范围）时， 应能连续输出额定功率。

当运行点偏离额定电压和额定频率时，则按GB/T7064标准规定运行。 5.6.3 不平衡负荷

当发电机三相负载不对称时，每相电流均不得超过额定电流（I N )。 且负序电流分量(I 2)不超过额定电流（I N )的8%，允许发电机长期在此状态运行。

在事故状态的极短时间内，发电机能够承受不平衡短路负荷。为了防止负序电流产生的损耗引起转子大齿表面及槽楔的局部过热和烧损，必须严格控制不平衡短路负荷及其时间。 负序电流标么值的平方与短路时间( S) 乘积不允许大于8, 即I 22

t ≤8(I 2为负序电流标么值，t 为时间）。事故时负序电流的允许值和相应的时间见表1:

5.6.4 发电机可以降低功率因数运行，此时转子励磁电流不允许大于额定值, 而视在功率则应适当减小；当功率因数增大时,发电机的视在功率不能大于其额定值。参见V形曲线及出力图。

5.6.5 发电机的短时过负荷

发电机在系统故障状态下，为了避免破坏电网系统的静态稳定，允许短时过负荷运行见表2、表3：

表2 定子绕组允许短时过电流运行

表3 转子绕组允许短时过电压及运行时间

但以上两种运行方式每年分别不能超过两次，时间间隔不少于30min。

5.6.6 发电机失磁运行

在未进行应有的试验，并将试验结果与制造厂家商定之前，暂定在事故条件下，发电机允许短时失磁异步运行，持续时间不超过10 min ，负荷不超过额定值的40%。

5.6.7 发电机进相运行（见附图）

发电机在超前功率因数为0.95时，允许连续带额定负荷。

5.7 发电机保护

发电机的保护方式由电力设计部门确定。

5.7.1 发电机应装有纵向差动保护，当相间短路时。其作用是将发电机解列，同时灭磁及停机。

5.7.2 定子绕组100%接地保护。

5.7.3 定子绕组外部短路引起的过电流保护

5.7.4 转子绕组接地保护。

5.7.5 过负荷保护

5.7.6 发电机直接与输电线联接时的保护装置

发电机不通过中间变压器直接在线路上工作时，应装设过电压保护。发电机定子绕组的对地绝缘强度是按有过电压保护装置时的情况设计的。

5.7.7 发电机还应装设其它必要的保护装置。

6 发电机维护检修

6.1 运行中的监测

为了确保发电机的正常运行，除了设置各种必要的继电保护装置外，还配备了一系列监测仪表及信号装置、控制装置和自动化装置等，以监控和记录有关机组运行时的电气及机械状态。被监测数据的记录周期由电厂根据需要制定。

6.2 被监测数据超出允许值时应采取的措施

6.2.1 所采取措施应遵循下列原则。

6.2.1.1 首先应迅速查清监测装置是否发生故障或信号装置是否发生误动作，然后立即采取相应的措施使异常的被监测数据复原或解列，灭磁直至停机。

6.2.1.2 如果被监测值突然超过允许值（即发生短时突变情况）运行人员应迅速将发电机解列、灭磁、停机。然后再查清故障原因，故障原因未查清之前不得重新投入运行。

6.2.2 措施的具体实施

6.2.2.1 当监测发电机定子绕组温度和定子铁心温度时，其中的任何一个测点的温度值持续上升超过允许值时，信号装置自动报警，运行操作人员应迅速使发电机减负荷，直至温度值降到允许值以下为止。如减负荷仍不能奏效，应立即解除发电机负荷并与电网解列。

6.2.2.2 当用电阻法测得的发电机转子绕组的温度超过其允许值时，也应采用上述措施。

转子绕组的温度按下列公式计算：

(235+T1)U f U f

T2 = ─────-────- -235 = K ───── - 235 ℃

R1·I f I f

式中：T1－－转子绕组的冷态温度℃

T2－－转子绕组的热态温度℃

R1－－对应于T1时的冷态直流电阻Ω

U f－－励磁电压 v

I f－－励磁电流 I

235+T1

K = ─────-──

R1

注：绕组的电阻应用0.2级的电压表和电流表测量。

6.2.2.3 当发电机轴承温度及回油温度持续上升并超过允许值时（信号装置应报警）运行操作人员应及时检查

供油情况和振动情况，若是进油温度过低或进油压力不足则应采取措施恢复正常流量。如果无法制住温度上升，可能是因瓦面损伤引起，应立即停机检查。

6.3 发电机的维护

6.3.1 轴承的维护

6.3.1.1 发电机轴承润滑油回油温度，润滑油油压及流量，由装在轴承处的节流孔板和改变进油温度来控制和调节。

6.3.1.2 在机组运行中，当避免轴电压及其轴电流损伤轴颈表面和轴瓦内表面，必须保证对轴承的绝缘进行严格的维护。发电机轴承所使用的全部绝缘零件（如垫板、垫圈、套筒等）应注意不得被脏污。随脏随清理干净。

严禁被绝缘的轴承经过任何金属物或其他导体接地。

在确保轴承达到规定绝缘水平的同时，还要对转子接地装置进行维护。定期检查发电机汽端轴伸接地电刷装置及励端轴接地电阻电容装置的工作情况，即检查电刷体及其刷握各部件是否干净、松动及损坏，电刷与轴伸部接触情况是否可靠，与电刷接触的轴表面是否光滑清洁（每财至少清除一次该处的碳粉积集物）等。

每周至少测量一次转轴两端头之间以及轴承与地之间的电位差以检查轴承绝缘状况。

6.3.2 集电环和电刷的维护

6.3.2.1 电刷的接触面要求和集电环表面相吻合，新电刷开始作用前必须按集电环表面的直径尺寸磨弧之后，方可使用。注意使电刷压力分布均匀以防转轴承受不必要的弯矩。

6.3.2.2 经常检查电刷是否有脱辫现象，装配时的固紧部件是否有松动现象，导线是否氧化及是否有烧断股线现象等。

6.3.2.3 经常注意电刷的振动。运行中造成振动的因素很多，如集电环有凸凹点及变形偏心等，对集电环表面的凸凹点，轻者停机后打磨，重者机械加工处理。

6.2.3.4 每次停机时，应清除集电环通风沟，通风孔内的碳尘物，以免影响通风效果。同时应特别注意检查集电环底部的电刷情况。

6.2.3.5 为了使两集电环所经受的磨损均匀，每隔一段时间（一般为二到三个月）将发电机的励磁电流极性交换一次。

6.3.2.6定期用吸尘器清理集电环、刷架装置附近特别是绝缘件上的碳尘及灰尘，以避免降低励磁回路的绝缘电阻。

6.3.3 空气冷却器的维护

冷却器投入后，必须根据其技术数据及技术要求保持额定的运行方式。运行中不允许受到水的冲击，不允许冷却水温的急剧变动，不允许超过冷却器的使用标准的腐蚀性化学物质及任何颗粒进入水回路中。为防止腐蚀或

赃污，每年应定期清理。

发电机检修期间，应抽出冷却器进行外部检查和内部清理。必要时可用蒸气和热水清洗散热面，随后用干燥空气吹干。每次检修之后，应进行0.5 MPa（表压）的耐水压试验，历时30 min。

当发电机长期停机而且不需要投入冷却器时（超过五昼夜），应将冷却器内部的水排出并吹干。

6.3.4 停机后要确保发电机内的温度高于环境温度，当低于环境温度时，应将加热装置投入运行，控制机内温度高于环境温度5～10℃。

6.4 当发电机按计划要求停机时，首先应卸去其有功负荷和无功负荷，然后与电网解列并灭磁。

发电机解除有功负荷的方式由汽轮机运行方式决定，解除无功负荷由励磁系统控制。

必须在蒸气不再进入汽轮机以及在发电机无功贡荷完全消除之后，才可跳开发电机断路器（解列）。

只有在断路器的三相全部断开之后才应跳开自动灭磁开关。

6.5 发电机的检修

6.5.1 计划停机检修的周期

发电机在其整个使用寿命期间，必须有计划地定期进行大修和小修。

发电机第一次大修，应在机组投入运行满一年时进行。以后每隔三年进行一次大修。

发电机每次大修时都要抽出转子。

发电机小修在相邻两次大修之间根据需要进行。

6.5.2 计划检修的工作内容

常规的检查，测试及维护工作。

消除在机组运行期间发现的，但无法在运行中消除的故障及缺陷。

提高发电机运行可靠性方面的工作。如预防事故的措施及各种改造项目。

在停机后进行检查时及在检修中发现的必须增加的工作项目。

6.5.3 检修前的准备工作

6.5.3.1 测量有励磁时和无励磁时的发电机轴振动。

6.5.3.2 检查轴承绝缘情况，测量额定电压下的轴电压。

6.5.3.3 测定发电机的空载特性及短路特性。

6.5.3.4 测量发电机不同转速时的转子绕组直流电阻和交流电阻。

6.5.3.5 测量在工作温度时定子绕组绝缘电阻，并且确定R60与R15之比。

6.5.3.6 测量轴承润滑油的温升。

6.5.4 检修定子

首先清除定子绕组端部和机座内可以清理的脏物和油污，用对定子绕组绝缘无损伤的清洁剂进行擦洗。最后用吸尘器吸干净。

检查定子绕组端部紧固件和绑绳有无松动，如松动则重新处理。

检查定子槽楔有无松动，若有松动，须加半导体垫条重新打紧。

同时按规程进行必要的检查及测试。

6.5.5 检修转子

6.5.5.1 检查转子轴颈，如发现轴颈被磨损或划伤，须砂光或重车被划伤的轴颈，必要时重新换轴瓦。并清理油系统中的杂质。

6.5.5.2 如发现励磁回路绝缘电阻值过低时，应检查有无杂物落入转子绕组风道和积灰尘情况及集电环绝缘附近堆积碳粉的情况。若存在上述情况，应在发电机冷却器小间补风口加装空气净化器和隔音罩刷架的风道上加装静电除尘设备。

6.5.5.3 如发现转子护环表面有过热痕迹和灼伤以及裂纹，要拆护环进行处理，使用制造厂供的随机工具按下面程序操作：

1．将转子安放在专制的枕木上（两极中心线与地面垂直）转子轴心线距地面约1m高。

2．拆下风扇叶片

3．收拢环形键时，先确定环形键开口位置（哪一个磁极上）。然后从与开口对面的位置开始沿两个方向依次拧紧压缩环键的螺栓。使环键收拢在转子上的环形沟槽内，如果收不拢环键，应将护环均匀加热到200～250℃，并推靠到本体，使环键自由活动。

4．将中心环固定好，将护环位置沿圆周做好记号。不得打洋冲眼。

5．将护环迅速加热到规定的温度，根据轻轻敲击护环的声音变化，判断护环与转子的配合面是否已有足够的间隙。

6．用专用工具及吊车将护环迅速取下（轴向移动3mm时，拆下环键螺栓）。若护环不动，则可能是护环加热温度不够或本体与护环同时被加热膨胀。如果是后者，应等其完全冷却再重新加热。每次拆下护环以后，应用着色探伤或超声波深伤检查护环内外表面有无裂纹（包括应力腐蚀裂纹）。同时应检查护环有无其它损伤。

6.5.5.4装护环按以下程序操作：

1. 将护环内外表面清理干净后，将其加热到200～250℃，同时将环键压在转子本体的环形沟槽中，并用工具

收拢。

2.用吊车将护环吊起，并对准原位置的记号。

3.用专用工具迅速将护环套在本体及中心环上。当护环套到位置，拆掉收拢环键工具。护环套好后环键自

动弹开。

4.将护环向外推出，使护环沟槽壁与环键贴紧，转子本体与护环端面的轴向间隙沿圆周须均匀，相差不得

大于0.1 mm。