600MW汽轮发电机励磁系统
大型汽轮发电机制造中的励磁方式选型
大型汽轮发电机制造中的励磁方式选型摘要：励磁系统是近年来应用于大型发电机组的新型技术，并且励磁技术在方式上存在很多种类，其种类不同对于电力系统整个运行的稳定状况以及继电保护和发电机的轴系安全的影响也就不同，从而在经济上也会产生差别。
文章通过对不同的励磁系统进行比较，提出自并励式的励磁系统。
关键词：发电机；励磁系统；制造；选型同步发电机中的核心部位便是励磁系统，其性能对于发电机整体的运行特性会产生直接性的影响。
机械最重要的就是质量，尤其是大型机械，而机械整体质量的好坏就取决于各个零部件的质量好坏，其影响的是整个机组的经济性。
并且励磁系统通过对于发电机的影响从而影响整个电力系统。
自并励式的励磁系统在国外已经早在上世纪就开始普遍的被应用于大型的发电机组，其自身所具有的高速的影响速度以及较短的发电机轴和较为经济适用的特点，是成为其被广泛推广的重要原因。
但是我国由于整个电网的建设都相对落后，因此使用自并励式的励磁系统容易造成设备故障，比如有可能引发发电机的出口处的三相短路等，从而威胁系统，故而很少对其进行应用。
随着我国在电力方面的投入加大，城乡建设进程不断的推进。
电网在容量上也随之不断的发展扩大，励磁系统开始广泛的在国内的一些大型的发电机设备中采用，并展现出应有的优越性。
本文就是通过对多种历次方式进行相互的比较以及分析，希望可以通过比较对自并励式的励磁系统进行推广。
1 励磁系统种类以下就目前所使用的600mw以及600mw以上的大型机组中所使用到的励磁系统做出简要的分析。
目前应用比较多的几种有：无刷式的励磁系统、自并励式的励磁系统以及p棒式的励磁系统。
1.1 无刷式的励磁系统。
无刷式的励磁系统主要的组成部件包括了交流励磁机，并且带有旋转整流，包括了用磁副励磁机还有自动的电压调节装置等。
国际上很多大型的品牌汽轮发电机都采用了这种无刷式的励磁系统。
诸如：西门子、三菱、阿尔斯通和西屋等知名品牌，并且这些公司往往不是只是用一种励磁方式而是多种同时采用。
600MW&1000MW技术经济比较
1 锅炉说明（参考哈尔滨锅炉有限责任公司资料）1.1 主要参数对比表1.2 600MW锅炉哈锅引进英巴技术。
超临界参数变压直流炉，单炉膛、一次再热、平衡通风、全封闭布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型锅炉。
锅炉变压运行，采用定—滑—定运行的方式。
炉膛型式为前后墙对冲燃烧，炉膛下部采用螺旋管圈水冷壁，上部采用垂直水冷壁。
燃烧器数量为30只，采用旋流燃烧器，NOx排放浓度不超过400mg/Nm3（干态，O2=6%）。
锅炉设内置式启动系统，带有启动循环泵。
锅炉运转层与给煤机层一致，定为17.0m。
1.3 1000MW锅炉哈锅引进三菱重工株式会社（MHI）技术。
超超临界参数变压直流炉、一次再热、平衡通风、全封闭布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型锅炉。
锅炉变压运行，采用定—滑—定运行或定—滑运行的方式。
炉膛型式为反向双切圆燃烧，上下炉膛全部采用垂直型膜式水冷壁，上下水冷壁采用内螺纹管。
燃烧器数量为2x24只，采用PM-MACT型八角反向双切圆布置的摆动燃烧器，NOx排放浓度不超过360mg/Nm3（干态，O2=6%）。
锅炉设内置式启动系统，带有启动循环泵。
锅炉运转层与给煤机层一致，暂定为19.0m。
2 汽轮机说明（参考哈尔滨汽轮机有限责任公司资料）2.1 主要参数对比表2.2 600MW汽轮机哈汽引进三菱技术。
汽轮机型式：超临界、一次中间再热、三缸四排汽、单轴、双背压、凝汽式。
机组采用高压缸启动，不设高压缸排放装置。
八级回热抽汽系统，包括三高四低一除氧。
2.3 1000MW汽轮机哈汽引进东芝技术。
汽轮机型式：超超临界、一次中间再热、四缸四排汽、单轴、凝汽式。
机组采用高、中压缸联合启动。
八级抽汽系统，包括三高（双列高加，并联运行）四低一除氧。
3 发电机说明（参考哈尔滨发电机有限责任公司资料）3.1 主要参数对比表3.2 600MW发电机哈电引进美国西屋公司技术，励磁系统ABB散件进口，国内组装。
3.3 1000MW发电机哈电引进日本东芝公司技术，发电机的一部分主要部件从日本东芝公司进口，励磁系统ABB制造，第一、二台安装在泰州电厂。
大型汽轮发电机制造中的励磁方式选型
工 业 技 术
大型 汽 轮 发 电机 制 造 中 ຫໍສະໝຸດ 励磁 方 式选 型 冯 旭
（ 哈 尔滨 电机厂有限责任公 司， 黑龙江 哈 尔滨 １ ５ ０ ０ ４ ０ ）
摘 要： 励磁 系统 是 近 年 来应 用于 大型 发 电机 组 的 新 型技 术 ， 并且 励磁 技 术 在 方 式上 存 在很 多种 类 ， 其种 类不 同对 于 电力 系统 整 个运 行 的 稳 定状 况 以及 继 电保 护和 发 电机 的轴 系安 全 的影 响 也就 不 同 ， 从 而在 经济 上 也会 产 生 差 别 。文章 通 过 对 不 同的 励磁 系 统进 行 比较 ， 提 出 自并 励 式 的励 磁 系统 。
关键词： 发 电机 ； 励磁 系统 ； 制造 ； 选 型
同步 发 电机 中 的 核心 部 位 便 是 励磁 系统 ， 其 性 能 对 于 发 电 机整 认 的可以提高整个电力系统在运行上的稳定性基本方式。 并且在英 体的运行特性会产生直接性的影响 。机 械最重要 的就是质量 ， 尤其 国， 近些年的机组都是安装 的自并励式 的发 电机组。而对于早 期使 是 大 型机 械 ， 而 机 械整 体 质 量 的好 坏 就 取 决 于 各 个零 部 件 的质 量好 用 的交 流 励 磁机 也 逐 步 的搞 成 了 自并励 式 的励 磁 机 ， 这 也 是 由于 此 坏， 其影 响的是整个机组的经济性。并且励磁系统通过对于发电机 种励 磁 方 式 对 于系 统稳 定 性 具有 的提 高作 用 。 的影 响从 而影 响整 个 电力 系 统 。 从 国 内的情 况 来 看 ， 主要 进 Ｖ Ｉ 大 机 组 多采 用 自并 励 励磁 方 式 ， 如 自并 励 式 的励 磁 系 统 在 国外 已经 早 在 上 世 纪 就 开始 普遍 的 被 石洞 口 ２ ｘ ６ ０ ０ Ｍ Ｗ 机组， 邹县 电厂 三期 ２ ｘ ６ ０ Ｏ ＭＷ 机组 等， 所有 机组 应用于大型的发电机组 ， 其 自身所具有 的高速 的影响速度 以及较短 并网运行后其 自并励励磁系统 的优越性受到用户的好评 。 的发电机轴和较为经济适用的特点 ， 是成为其被广泛推广的重要原 通过 大机 组 并 网运 行 的实 践 以及 对 大 型 汽 轮 发 电机 采 用 自并 因。但是我国由于整个电网的建设都相对落后 ， 因此使用 自并励式 励励磁系统的可行性分析， 目前已普遍得出一个共性 的结论， 即随着 的励磁系统容易造成设备故障 ， 比如有可能引发发电机的出 口处的 电力 网规模 的不 断 扩 大 ， 大 型 汽 轮发 电机 采 用 自并 励 励 磁 系 统 是 可 三相短路等 ， 从而威胁 系统 ， 故而很少对其进行应用。随着我国在 电 行 的 。 力 方 面 的投 入 加 大 ， 城 乡 建设 进 程 不 断 的 推进 。 电 网在 容 量上 也 随 ２ ． １对 系统 暂 态 功 角稳 定 的影 响 之 不 断 的发 展 扩 大 ， 励 磁 系统 开 始 广 泛 的在 国 内的 一 些 大 型 的发 电 从暂 态 功 角 稳 定 要求 考 虑 ， 大 型 汽 轮发 电机 推 广 采 用 自并 励 励 机 设 备 中采 用 ， 并 展 现 出应 有 的优 越 性 。本 文 就 是 通 过 对 多种 历 次 磁 系 统是 可 行 的 。在 电 网 中， 个 别 发 电机 采 用 自并 励励 磁 系 统 时 ， 当 方 式 进 行 相互 的 比较 以及 分 析 ， 希 望 可 以 通过 比较 对 自并 励 式 的励 高压 出 口三相 短 路 ， 在较低强励倍数下（ 在８ ０ ％额 定 机 端 电 压 时 ， 强 磁 系统 进 行推 广 。 励倍数为 １ ． ６ 倍） ， 暂 态 功 角 稳 定 水平 与 常 规 励 磁 系统 相 比， 基 本 相 １励 磁 系统 种类 同， 而 全 网均 采 用 自并 励 励 磁 系 统 时 ， 在低强励倍数下 ， 暂态功角稳 以下 就 目前 所 使 用 的 ６ ０ ０ Ｍ Ｗ 以及 ６ ０ ０ ＭＷ 以上 的大 型 机 组 中 定水平优于全网机组均采用常规励 磁系统 。强励倍数提高后， 自并 所使 用 到 的励 磁 系 统 做 出简 要 的分 析 。 目前 应 用 比较 多 的几 种 有 ： 励 系统 的 优势 明显 。 无刷 式 的励磁 系统 、 自并励 式 的励磁 系统 以及 Ｐ棒式 的励 磁 系统 。 ２ ． ２对 系统暂态 电压稳定 的影 响从暂态 电压稳定要求 出发， 大 １ ． １无 刷 式 的励 磁 系 统 。无 刷式 的励 磁 系统 主 要 的组 成 部 件包 型汽轮发 电机推广采用 自并励励磁系统也是可行 的， 它不会降低系 括了交流励磁机 ， 并且带有旋 转整 流 ， 包括 了用磁 副励磁 机还 有 自 统的暂态电压稳定水平， 而且 可以提高系统 的暂态 电压稳定水平 ， 甚 动的电压调节装置等。 国际上很多大型的品牌汽轮发电机都采用了 至可以使某些条件下暂态 电压不稳定的系统变为稳定。 这种无刷式的励磁 系统 。诸 如： 西门子、 三菱 、 阿尔斯通 和西屋等知 ２ ＿ ３对 继 电保护 的影 响 名品牌 ， 并 且 这 些 公 司往 往 不 是 只 是用 一 种 励 磁方 式 而是 多 种 同时 自并 励 励 磁 方 式对 继 电保 护 是 有 影 响 的 ， 特 别 是 对 发 电机 的 后 采 用 。另 外 在 国 内阿 尔 滨 的 电机 厂 以及 上 海 的 电 机厂 在 ６ ０ ０ ＭＷ 的 备 保 护 ， 但 是 实 际上 ， 对于６ ０ ０ ＭＷ 机组 经封 闭母 线 接 到 主 变 压 器 后 汽轮发 电机 中均都使用了西 屋公 司提供 的起始 响应 高的这种励磁 直接接入 电网的接线方式， 虽然由于采用 了自并励励磁方式在发电 系统 ， 并取 得 了一 定 的经 验 。 机 机 端 多 了一 个 故 障元 件 （ 励磁变压器） ， 但 由于 发 电机 出 口三 相 短 １ ． ２ 自并 励 式 的励 磁 系 统 。这 种 励磁 系统 是利 用 发 电机 的端 电 路 的几率很小 ， 一般是不考虑真正 的机端故 障ｆ 若真是机端故 障， 那 压作用于励磁变压器 ，通过可控硅对发 电机进行励磁 电源 的提供 ， 么差 动保 护会 在 几 十毫 秒 切 除发 电机 ） ， 考 虑 到 最 严 重 的故 障形 式 应 需 要 注 意 的是 对 于可 控 硅应 当采 用 静态 的 。 国际 上采 用 了这种 自并 是 主 变 压 器 高 压侧 三 相 短 路 ． 对 于 这 样 的短 路 形 式 ， 也 很 少 出现 ， 而 励 式 的 励 磁 系统 的 主要 包 括 ： Ａ Ｂ Ｂ公 司 、 罗 罗公 司 、 美国的 Ｇ Ｅ公 司 且一旦出现， 机组的快速差动保护能正确动作， 短路电流不会影 响继 还有 １ ３立 和东 芝公 司 。 而 国 内采用 此 种 励 磁方 式 的 机 电厂 是 东方 机 电保护动作 。 电厂 ， 其引进了 日立的技术 。 东方机电厂设计的第一台 ６ ０ ０ ＭＷ 的汽 ２ ． ４ 对 发 电机 轴 系安 全 的影 响 轮式发电机是 同日立公 司合作并 以 １ ３立作为主导产生的， 供给给了 随着 汽轮发 电机组单机容量增大和 电网容量不断扩大， 运行 中 邹 县电厂 的五号机 ， 第 二台则是东方机 电厂为主导生产 的 ， 供给给 不 断出现新的问题， 其 中之一是 机组 轴系扭振问题 ， 到 目前为止 已 了邹 县 电 厂 的六 号 机 。这 两 台均 是 采用 了 自并励 式 的 励 磁 系统 。 此 出现 过 好 几起 发 电 机轴 系 破 坏 事 故 ， 从 已发 生 过 的事 例看 ， 大轴 损 坏 外 ，哈尔滨 以及上海 的电机厂也计划开始使用这种励磁方式进行 事故 都 发 生在 发 电 机 与励 磁 机 之 间 或励 磁 机 与 副 励磁 机 之 间 ， 由 于 ６ ０ ０ Ｍ Ｗ 的发 电机 组 生 产 。 自并 励励磁方式没有同轴旋转的励磁 机和副励磁机， 比无 刷励磁方 １ ． ３ Ｐ棒 式 的励 磁 系 统 。美 国 的 Ｇ Ｅ公 司 在 发 电 机 的定 子槽 中 式缩 短 了 发 电机 大 轴， 减 少 了轴 系 固有扭 振 模 式 ， 大 大 降 低 了轴 系扭 专门埋设了线棒 以供励磁 电源使用 。 这种方式便是 Ｐ棒式的励磁系 振 损 坏 的 可 能性 ， 提 高 了 整个 机 组 的安 全 稳 定 性 ， 到 目前 为 止 ， 除 了 统。 在 电 气性 能上 满 足 电力 系统 运 行 要 求 外 ， 在 结 构 上 也 应 有 利 于 发 电 ２ 可 行性 分 析 机 组 本 身 的安 全 运 行 ， 对 励 磁 系统 性 能 进 行 分 析 比较 时 ， 励 磁 系 统 从 国内 到 国外 ， 自并 励 式 的励 磁 系统 在 大 型 的发 电机 组 中的 应 对发电机轴系安全 的影 响应 当是选择励磁方式时一个不 可忽视 的 用状况可以看出 ， 很多 国家在对于机械的制 造中 ， 开始优先 对 自并 因素． 故发电机选用 自并励励磁系统对改善发 电机轴系的安全运行 励的励磁方式进行选择 。在 日本 ， 自并励 的励磁方式已经成为 了公 是 十分 有 利 的 。
发电机的励磁限制与保护的配合整定
发电机的励磁限制与保护的配合整定§1发电机运行功率圆与限制发电机运行功率圆又称“安全运行极限”或“P、Q图”，下面图1为ABB励磁厂家说明书的发电机功功率图，经常用到的三个限制：1）转子发热限制；2）定子发热限制；3）低励限制。
图1 ABB励磁说明书中的发电机功功率图实际发电机的运行功率极限图下图所示：图2 某600MW汽轮机组功率图§1.1转子发热限制§1.1.1同步发电机的相量图同步发电机的电动势相量图如图3所示U E qjδφ图3 同步发电机的电动势相量图对△oab 的每条边分别乘以U ／X q ，得功率三角形△OAB ，并以O 点为原点，引入直角坐标系，如图3所示。
从图上可看出有以下关系成立：图4 功率三角形1) φ— OA 与纵轴的夹角即为功率因数角；2）δ— 发电机功角； 3) 直角坐标系的第一象限是发电机的迟相(过励)运行区，第二象限是发电机的进相(欠励)运行区。
4) 发电机机端电压U 保持不变，X d 为发电机同步电抗为常数， BA 的长度正比于发电机电势，也正比于励磁电流I fn 。
以B 点为圆心，以BA 为半径作圆弧，此圆弧即为转子发热极限曲线。
对应图1中的“最大励磁电流限制器”。
运行分析：汽轮发电机额定运行时，定子电流I 与励磁电流均为额定值，一般其额定功率因数cos φ为0．85—0.9。
此时，当欲调整发电机的运行参数，降低其功率因数(φ角增大)时，IB增发无功，励磁电流I会增加，发电机的运行受到转子发热极限的限制。
为了使转子不过热，则需降低定子电流，使发电机沿曲线AD运行，定子绕组未得到充分利用。
反之，欲提高其功率因数( 角减小)时，定子电流会超过额定值，发电机的运行受到定子发热极限的限制，即图1中的“欠励、过励侧定子电流限制器”，又称“定子发热限制”。
§1.1.2 ABB励磁系统最大励磁电流限制器原理限制器有两个限制值：一个是强励顶值电流限制值，另一个是连续运行允许的过热限制值。
国华600MW 发电机说明书
强励顶值电倍数：≥2
强励电压相应比：≥2倍/s
允许强励时间：20s
发电机噪音(距机座1m处，高度为1.2m):≤85dB(A)
发电机绝缘等级及温度限值：
定子线圈绝缘等级：F(温度按B级考核)
转子铁芯绝缘等级：F(温度按B级考核)
定子铁芯绝缘等级：F(温度按B级考核)
定子绕组及出线水温度：≤85℃(埋设检温计)
氢气冷却器个数4
氢气冷却器进水温度20～38℃
氢气冷却器出水温度≤45℃
水量4×105t/h
进水压力0.2～0.3 MPa
水压降0.032 MPa
氢气冷却器风阻压降0.00074MPa
轴承润滑油
发电机轴承润滑油量2×533.5L/min
稳定轴承油量25 L/min
进油压力0.05～0.10 MPa
进油温度35～45℃
出油温度≤70℃
密封油
进油温度35～45 ℃
出油温度≤70℃
油量2×90L/min
额定进油压力0.414＋(0.056±0.02)MPa
发电机充氢、充水容积
充氢容积86
定子绕组(含出线)充水容积0.5 m3
发电机主要部件尺寸及重量
定子铁芯外经Da 2625mm
定子铁芯外经Di 1312mm
定子铁芯外经Li 6731mm
转子绕组通过转子引线、导电杆及导电螺钉与集电环相连接。导电螺钉用高强度和高导电率铜合金制成。导电螺钉与转轴之间有密封结构以防漏氢。
集电环用耐磨合金钢制成，与转轴采用热套装配。在集电环与转轴之间设有绝缘套筒。
集电环上加工有轴向和径向通风孔。表面的螺旋沟可以改善电刷与集电环的接触状况，使电刷之间的电流分配均匀。
600MW国产汽轮发电机转子励磁滑环磨痕修复探讨
发 电机转 子 出厂前 ， 防止 滑环表 面氧 化 ， 为 须对
其涂沥青对防护层进行保护。因此 ， 机组投运前 ， 必 须将该防护层处理干净 。一般用酒精或四氯化碳对
滑 环表 面及通 风孔 进行 清理 。若仅 是 清理 干净 集 电
环 表面沥 青 ，而不 清理 溶解后 跑 到滑 环通风 孔 内 的
征是 先 出现小槽 ，小 槽形 成后 由于碳刷 与滑 环表 面
１ 滑环磨损原 因分析
１１ 滑环 表面 氧化锈 蚀 程度严 重 ．
机组投运初期 ，如滑环表面杂质特别是氧化层 的处 理不 彻底 ，滑环 与碳 刷接触 不好 ，滑 环 温度 升 高 ， 降低 滑环合 金 的强度 。 会 机组 由运行 状态 转入 备
会越严 重 ，这种 锈斑若 不 能在机 组启 动前 及 时清理
干净，必然会对与滑环接触的碳刷表面的光洁度形
收稿 日期 ：２０ — ８ ０ ；修 回日期 ：２０ — ０ １ ０９０— １ ０ ９ １— ２
２１ ０ ０年 ２月
Ｖｏ ３ Ｎ ｏ １ ｌ ３ ．
ＧＵ ＡＮ ＧＸＩ Ｅ Ｃ ＲＩ ＯＷ ＥＲ Ｉ Ｔ Ｃ Ｐ
生 打火 现象 ，从 而 灼伤励 磁 滑环 表 面 ，最终 形 成 通 槽 。 有 ， 同生 产厂 家 的碳刷 或 同一 生产 厂家 不 同 还 不 生 产批 次 的碳刷 的混 用 ， 也会 造成 碳 刷质 量 不一 ， 导 致各 碳 刷 的电流 分 配不均 匀 。 １４ 滑 环外 侧 的 防锈 漆 皮掉 落造 成 的损伤 ．
１３ 碳 刷质 量不 过关 ．
如果碳刷碳粉与胶的混合 比例不对 ，将会造成 碳刷 过硬 或过 软 。过硬导 致 的结果 是碳 刷在 运行 过 程 中容易 崩块 ，如 果存在 较硬 颗粒 就会 对高 速转 动
汽轮机各种工况(TRL、THA、T-MCR、VWO等)
精心整理一、汽机1．额定功率（铭牌功率TRL）是指在额定的主蒸汽及再热蒸汽参数、背压11.8KPa绝对压力，补给水率3％以及回热系统正常投入条件下，考虑扣除非同轴励磁、润滑及密封油泵等所耗功率后，制造厂能保证在寿命期内任何时间都能安全连续地在额定功率因素、额定氢压（氢冷发电机）下发电机输出的功率。
此时调节阀应仍有一定裕度，以保证满足一定调频等需要。
在所述额定功率定义1.锅炉额定蒸发量，即是汽轮机在TRL工况下的进汽量。
对应于：汽轮机额定功率TRL，指在额定进汽参数下，背压11.8KPa，3％的补给水量时，发电机端带额定电功率MVA。
2.锅炉额定蒸发量，也对应汽轮机TMCR工况。
对应于：汽轮机最大连续出力TMCR，指在额定进汽参数下，背压4.9KPa，0％补给水量，汽轮机进汽量与TRL的进汽量相同时在发电机端所带的电功率MVA。
3.锅炉最大连续出力（BMCR），即是汽轮机在VWO工况下的汽轮机最大进汽量。
对应于：汽轮机阀门全开VWO工况，指在额定进汽参数下，背压4.9KPa，0％补给水量时汽轮机的最大进汽量。
注：a.汽机进汽量和锅炉蒸发量是按机组采用汽动给水泵考虑的。
b.在TMCR工况下考核汽机热耗和锅炉效率的保证值。
在VWO工况下考核汽机最大进汽量和锅炉最大连续出力保证值。
c.一般说，汽机TMCR时的出力比之TRL TMCR 时的进汽量多3～5％，出力则多4～4.5％。
d.如若厂用汽需用量较大时，锅炉BMCR％左右。
e.不考虑超压条件。
f.TMCR工况下汽机背压4.9KPa据实际冷却水温取值，调整为６００ＭＷ机组a、补水率３％，回热系统投运３调阀全开工况（ＶＷＯ工况）汽机调阀全开，其他条件同ＴＨＡ工况，汽机进汽量不小于铭牌进汽量１．０５倍４最大连续出力工况（Ｔ－ＭＣＲ工况）汽机进汽量等于铭牌进汽量，额定进汽参数，背压４．９ＫＰa，补水率０％，回热系统投运下安全连续运行热耗率验收工况THA：指汽轮机在额定进气参数下、额定背压、回热系统正常投运，补水率为0，能连续运行发出的功率；阀门全开工况VWO：汽轮机在调阀全开，额定进气参数、额定背压、回热系统正常投运，机组能连续运行的工况；最大连续工况T-MCR：汽轮机在额定进气参数下、额定背压、回热系统正常投运，补水率为0，进气量等于铭牌工况进气量时能连续运行的工况；铭牌工况TRL：汽轮机在额定进气参数下、额定背压、回热系统正常投运，补水率为3%时机组能连续运行发出的铭牌功率。
汽轮机励磁系统原理
发电机找中
检查原动机与发电机联轴器的端面，应无 刻痕以及凸起的异物，两面联轴器的端面 应平行，轮缘应同心，使原动机与发电机 两转子应在同一条水平的直线上。完成对 中后拧紧基础螺栓。吊开两转子及轴承座 进行底架下板灌浆。
定子安装
将定子吊到底架上，调整好位置，定子 的轴向位置应考虑到发电机转子在运转时 两轴颈间的伸长，以及由于原动机转子的 相对伸长而引起的发电机转子轴向的位移， 因此安装时当考虑发电机两轴颈间的伸长 必须使发电机定子的中心线向励磁机侧偏 移约2.0mm，如考虑到原动机转子的伸长， 则具体数据应由原动机方面提供。
转子线圈空外冷 绕线式线圈，有的转子表面车有散热沟 30MW及以下发电机采用
2 主要结构—主要部件
定子－生产感应电流
机座－结构支承用，构成冷却空气回路 铁芯－磁场回路 线圈－电流载体
转子
转子锻件－线圈支承及磁场回路 线圈－产生电磁场 护环－线圈端部支承 风扇－2只，强迫冷却空气偱环
风路应圆滑光洁，以免增加空气阻力和风摩损耗。 冷却器与基础应紧密配合。
发电机干燥
干燥条件
发电机在运输过程中，线圈和铁芯都可能吸入潮气，因此发电 机在安装后要求先行干燥。
干燥时，用温度计测量，铁芯和线圈最热点的容许温度为70℃， 出风温度不超过65℃。
进行干燥时，温度应缓慢增加，一般其温度为每小时5～8℃， 并应定时测定绝缘电阻，线圈温度和周围空气温度有关数据。
静止励磁（自并励） 励磁变压器 静止整流柜 自动电压调节器 灭磁柜
2 主要结构--按冷却分
按冷却介质分：
空冷－定子、转子、铁芯采用空气冷却，50MW以下使用 氢冷－定子、转子、铁芯采用氢气冷却，50~200MW使用 双水内冷－定子、转子线圈通水冷却，铁芯采用空气冷却，
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2017/5/3 21
（2）用非线性电阻并联固定接在发电机励磁绕组回路上，不受 直流励磁回路中的磁场开关（灭磁开关）控制。非线性灭磁 电阻同时还作为励磁绕组和可控硅整流器的过电压保护。
用非线性电阻代替恒值电 阻，可以加快灭磁过程。非线 性电阻具有非线性伏安特性， 当转子电流大时，其阻值小； 当转子电流小时，其阻值又变 大，使电流电阻两者乘积变化 不大，并始终接近转子电压容 许值 Um ，以此保证转子电流 的衰减率始终接近理想值。 这种非线性电阻放电灭磁 方式的优点是，灭磁速度快。
图6-14
2017/5/3
12
无刷励磁系统的特点 (1)属于他励式同轴励磁机系统，励磁电源可靠； (2)由于无碳刷和滑环，励磁电流可达很大，可不考虑容量限 制和电刷电流分配问题，故维护工作量大为减小； (3)交流励磁机的时间常数较大，需增加适当的反馈控制或其 它措施才能提高励磁系统的反应速度，以满足快速反应要 求； (4)励磁绕组回路内不能设置灭磁开关、灭磁电阻等，所以不 能直接灭磁，只能采用对励磁机励磁绕组进行灭磁的方法， 故灭磁较慢。一般可对励磁机实行可控硅逆变灭磁。 (5)硅整流器及其相应的保护元件都装在发电机轴上高速旋转， 故要求这些元件能承受较大的离心力作用。 (6)励磁系统旋转部分的参数的测量和监视不方便，需要辅助 滑环引出或其它发送设备。随轴转动的用来保护硅整流器 的熔断器的监视也比较麻烦。
2017/5/3
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6
6.2 发电机调压特性 与机组间无功功率分配
一、发电机调压特性
二、发电机经升压变压器后并联工作的无功功率分配
2017/5/3
返回
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6.3 600MW汽轮发电机励磁系统
一、600MW发电机励磁系统的分类 把交流电源经硅整流后提供给励磁系统。根据交流励磁电源 种类不同，分为两大类。 第一类：采用与主发电机同轴的交流发电机作为励磁电源， 经硅整流后供给主发电机的励磁。励磁电源与发电机本身的输 出无直接关系，故称为他励式励磁系统。 根据整流器的状态，又可分为他励静止硅整流和他励旋转硅 整流（又称无刷励磁方式，硅整流元件和交流励磁机电枢与发 电机主轴一同旋转，直接给主机励磁绕组供给励磁电流，无需 转子滑环及碳刷引入）。
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三、励磁系统的暂态性能指标 强行励磁顶值电压倍数 1、强行励磁：电力系统故障时会引起有关发电机端电压剧烈 下降；从提高系统稳定性出发，当发电机电压下降到80-85% 额定电压时，迅速将励磁加到顶值的措施，称为强行励磁， 简称强励。 2、作用：a有助于继电保护（带延时）的正确动作；b能缩短 短路故障切除后系统电压的恢复时间；c有助于厂用电动机 的自启动过程。 3、强行励磁顶值电压倍数KQ 励磁机在规定条件下实际能达到的最高励磁电压（顶值励磁 电压）Ufmax与额定励磁电压UfN的比值。KQ =Ufmax /UfN KQ越大，越有利于电力系统的稳定运行。但KQ的提高受励磁 机系统结构和设备费用的限制，对汽轮发电机，一般KQ取值 不小于2.0。
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北仑港电厂1#机自并励励磁系统原理接线图
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五、GENERREX-PPS系统
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6.4 灭磁系统
一、灭磁的作用和要求
为了快速限制发电机内部或与其直接相连的变压器内部的故障 范围，减小其损坏程度，必须尽快降低发电机电动势，即需要 把励磁绕组电流建立的磁场迅速地降低到尽可能小。 发电机磁场迅速降低到尽可能小的过程，称为灭磁。 对灭磁的要求 （1）灭磁时间应尽可能短。评价灭磁装置的一项重要技术指标。 灭磁时，端电压由额定值UGN降到5% UGN所需的时间。 （ 2）发电机励磁绕组两端的过电压不应超过容许值，其值通常 取为转子额定励磁电压的4～5倍。
电压响应比：直线ab的斜率 励磁电压上升响应时间 励磁电压从额定值UfN上 升到 95%Ufmax的时间。 对于响应时间≤0.1s的励 磁系统，称为高起始励 磁系统。
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四、对大容量机组励磁系统的性能要求 (1)保证发电机在各种工况（正常或故障）下对励磁的需求， 励磁装置的额定电流应为发电机转子额定电流的1.1倍。 (2)励磁系统应满足所需求的顶值电压和励磁增长速度。 (3)能维持发电机端电压恒定并保证一定的精度，保证并列运 行发电机之间的无功功率有稳定合理的分配。 (4)保证发电机运行的可靠性和稳定性。 (5)具有能充分发挥发电机进相运行能力的功能。 (6)具有快速减磁和灭磁的性能。 (7)反应速度快，具有高起始响应的励磁系统。 (8)为改善机组动态稳定，机组振荡时能提供正阻尼。
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二、励磁系统的主要作用 (1) 在正常运行时供给发电机的励磁电流，并根据发电机负 载情况作相应的调整，以维持发电机端电压或电网某点电 压为一定水平。（提高静态稳定性） (2) 当电力系统发生短路故障或其它原因使系统电压严重下 降时，对发电机进行强行励磁以提高电力系统的稳定性。 （提高动态稳定性） (3) 当发电机突然甩负荷时实行强行减磁以限制发电机端电 压的过度升高。 (4) 当发电机出现内部短路故障时能进行灭磁以减少故障损 坏程度。 (5)能使并联运行发电机的无功功率得到合理分配。
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6.1 励磁系统的作用和要求
励磁系统是发电机的重要组成部分，对电力系统及发电机本
身的安全稳定运行有很大的影响。 一、励磁系统的组成 励磁功率单元与励磁调节器（装置）两大部分。（图6-1） 励磁功率单元是指向同步发 电机转子绕组提供直流励磁 电流的励磁电源部分； 励磁调节器是根据控制要求 的输入信号和给定的调节准 则控制励磁功率单元输出的 装置。
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（ 3 ）利用并联固定在直流励磁回路中电阻值较大的线性或 非线性电阻作灭磁电阻，而且在直流励磁回路中不装设励 磁开关，把磁场开关装设在可控硅整流器的交流侧。
灭弧栅灭磁 灭弧开始时，灭弧开关 FMK 动作， 其常开和常闭触点 FMK1 、 FMK2 相继打开， 在 FMK2 两端产生电弧。在 专设的磁铁所产生的横向 磁场H的作用下，电弧被引 入灭弧栅 ，铜栅片将电弧 切割成许多短弧 ，在整个 灭磁过程中一直燃烧 ，直 至其电流近似地直线下降 到零之前熄灭 。 为了避免 产生有害的过电压 ，在灭 弧栅上并联电阻R1。
2、无副励磁机的无刷励磁系统
特点：取消了副励磁机，缩短了发电机主轴长度，可节省基建 投资。但由发电机出口的励磁变压器作电压源，在机组起动后， 转速接近额定值时，发电机剩磁产生的电压（残压）较低，一 般为1-2%UN，还不能使励磁调节器正常工作，可控硅不开放， 所以在机组起动时，必须给励磁机外加起励电源。可采用厂用 电整流后提供或由厂用220V直流系统提供。 11 2017/5/3
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二、600MW汽轮发电机的灭磁方式 根据励磁系统的不同，灭磁方法可分为自然灭磁和可控硅逆变 灭磁。 对采用旋转二极管整流的无刷励磁系统 旋转部分不便装大功率的灭磁开关，故主励磁回路一般不装设 任何灭磁装置。要灭磁时，先对交流励磁机磁场进行逆变灭磁， 使励磁机的交流输出电压迅速降低，然后跳开交流励磁机的磁 场开关（灭磁开关），发电机的磁场是通过整流二极管的续流 作用实现自然灭磁。 特点：灭磁时间较长（一般10s左右）；安全可靠性已在长期 实践中为用户所接受。 对采用可控硅整流方式的励磁系统——可控硅逆变灭磁 对于逆变灭磁，当逆变进行到发电机励磁绕组中的剩余磁场能 量不能再维持逆变时，逆变便结束。通常将剩余的能力向并联 的电阻放电，此时磁场电流已很小，直到转子励磁电流衰减到 零，灭磁结束。 在发电机励磁回路中需装设容量小、阻值较大的灭磁电阻。
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励磁电压上升速度（电压响应比） 对同轴交流励磁机或无同轴交流励磁机的半导体励磁系统 （大容量汽轮发电机广泛采用），一般采用励磁机等效时间 常数法来确定励磁电压上升速度。
R p 0.632
U f max U fN U fN TE
(1/ s)或R p 0.632
KQ 1 TE
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灭磁电阻接入方式 （ 1 ）利用灭磁开关接入线性灭 磁电阻（恒值电阻） 灭磁时，灭磁开关 FMK 动作， 常闭触点FMK-2首先闭合，将 放电电阻并接在发电机转子绕 组两端，然后常开触点 FMK-1 断开，将转子绕组与直流励磁 电源切开。转子电流将由放电 电阻续流，不致产生危险的过 电压。之后，转子电流在由转 特点：转子绕组两端的电压 子绕组和放电电阻构成的回路 正比于转子电流衰减率。由 中自行衰减到零，完成灭磁过 于转子电流衰减率在灭磁过 程中渐减，使灭磁过程时间 程。 较长。
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第二类：采用接于发电机出口的变压器（励磁变压器） 作为励磁电源，经硅整流后供给主发电机的励磁。励磁 电源取自发电机本身或所在的电力系统，故称为自励式 励磁系统（全静态）。 只用励磁变压器并联在发电机出口——自并励方式； 除了并联的励磁变压器外，还有与发电机定子电流回路 串联的励磁变流器（或串联变压器）——自复励方式； 新型方式：利用在主发电机定子铁芯的少数几个槽中嵌 入附加线棒构成的独立绕组作为励磁电源，经变压器整 流后供给发电机的励磁绕组。 600MW及以容量发电机的励磁系统，多采用：他励无刷励 磁和自并励方式两种。
第6章 600MW汽轮发电机励磁系统
6.1 励磁系统的作用和要求 6.2 发电机调压特性与机组间无功功率分配 6.3 600MW汽轮发电机励磁系统 6.4 灭磁系统 6.5 引进型汽轮发电机无刷励磁系统 6.6 自动励磁调节装置原理 6.7 电力系统稳定器（PSS） 补充：全双通道数字式励磁电压调节装置DAVR
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三、同轴交流励磁机静止可控硅整流励磁系统
交流励磁机的初始励磁电源，可采用220V蓄电池或厂用 220V交流经整流取得。 发电机采用可控硅逆变灭磁，灭磁速度快、性能好。