发电机基础知识

汽轮发电机简介

目录

一. 概述

1. 发电机的工作基本原理

2. 发电机冷却

3. 型号的组成及代表意义

二．汽轮发电机主要结构特点

2.1.1 水氢氢300MW汽轮发电机示意图2.1.2 水氢氢600MW汽轮发电机示意图2.1.3百万兆瓦水氢氢汽轮发电机外形图

2.2.1 定子

2.2.1.1 定子机座

2.2.1.2 定子铁心

2.2.1.3 定子绕组及装配2.2.2 转子

2.2.3 端盖轴承

三.发电机配套系统

3.1 油密封系统

3.1.1 转轴油密封原理3.1.2 密封油工作系统3.2 氢系统

3.3 冷却水系统

3.4 励磁系统

3.4.1 励磁方式概述

3.4.2 无刷励磁方式

3.4.3 自并励静止励磁方式

3.4.4 大电流集电环装置

四. 安装质量关键事项

4.1 概述

4.1.1 关注发电机内清洁度

4.1.2 关注发电机定子外部连接水系统

4.1.3 注意水系统漏氢量

4.1.4注意冷却水水质

4.1.5 关注油冲洗需彻底

4.1.6 注意发电机定子与转子安装就位轴向位置

一. 概述

1. 发电机的工作基本原理

发电机主要有转子和定子两大部分,它们之间有气隙, 转子槽内有线圈绕组,当直流激磁电流流过会产生励磁磁场, 同时转子由汽轮机作为原动机拖动旋转,磁场将切割定子铁芯槽内对称分布的三相绕组,根据电磁感应定律,定子绕组中感生出交流电势,再通过变压器与电网相连接，从而使机械能转化为电能。（参见附图１）

旋转方向

机端励磁N

S 转子气隙

定子铁芯

主磁通穿过

定子铁芯附图１发电机工作原理图

Ｎ

Ｓ

2．发电机冷却

①作用:

冷却介质与发电机内部损耗产生的热进行交

换，使机内各部件的温度保持在材料所允许

的限度之内。

②冷却介质基本要求：

●比热容（或气化热）大●黏度小

●导热系数大●密度小

●介电常数高●化学稳定

●无毒、无腐蚀性●价廉易得

③氢气为冷却介质的特点如下：

ⅰ．氢气密度很小，纯氢仅为空气的7 ％；即使在发电机机座内氢压0.5 MPa下，其密度亦只有空气

的60％，因此大大降低了通风损耗。

ⅱ．氢气具有高导热性（约为空气的7倍）和高的表面热传递系数（约为空气的135 %）；故氢冷发电机具有较大的有效材料单位体积的输出容量，特别是氢内冷结构中氢直接与发热导体接触，提高氢压可使发电机容量显著地提高。

ⅲ. 氢气可以抑制电晕，减少了异常运行状态下发生电晕所导致的对绝缘的有害影响，有利于延长绝缘寿命。

ⅳ. 氢气本身既不自燃也不助燃，但当氢气与空气混合后，含有氢气如体积在4.1～74.2％的比例范围内，可能会发生爆炸，其爆炸的强烈程度与两种气体混合比的关系接近正弦曲线。安装及运行规程中、特别在气体置换过程中、必须确保在任何运行工况下，氢混合气体的比例远离达到爆炸的危险比例范围。

3.型号的组成及代表意义

①（国内）发电机型号QF+…－X－2 所代表的意义是:

QF —代表汽轮发电机，

X —代表额定容（MW）, 2 —代表二极，

+…S —代表水内冷, 如：QFS

+…N —代表氢内冷, 如：QFN

+…SN —代表水氢冷, 如：QFSN

+…无字符—代表空冷，如：QF

举例: QFSN－600－2 代表600MW、二极水氢氢汽轮

发电机；

QFS－300－２代表300MW、二极双水内冷汽轮

发电机；

QF－135－2 代表135MW、二极空冷汽轮发电机。

二．汽轮发电机主要结构特点

2.1.1 水氢氢300MW汽轮发电机示意图

图A

冷却器隔板盖板氢气冷却器

导向叶片座

汽端

油密封及端盖轴承装配进水室及盖板

电流互感器

出线套管

出线盒

油密封及端盖

轴承装配

导向叶片座

风扇

转子励端

图B发电机主要部件示意图

2.2.1 定子

它由导磁的定子铁芯和导电的定子（电枢）绕组，固定铁芯压圈和隔振装置以及形成冷却介质通道的结构件（包括机座、端盖、道风圈、绕组绝缘支架、槽楔…）等部分组成。

2.2.1.1 定子机座

机座作为固定、支撑、保护定子铁心、定子绕组之用，同时构成发电机通风循环回路。氢冷发电机如采用端盖轴承结构，它还要承受转子质量，并应具有承受气体作用下的密封和防爆的功能。（参见附图2）

2.2.1.2定子铁心

它使发电机总磁通获得低磁阻的磁路，并起对嵌入定子绕组固定作用。

由于交变磁通会在铁芯中产生磁滞损耗和涡流损耗，需采用低损耗、高导磁的冲制成扇形硅钢片叠压成整圆铁芯；扇形硅钢片需去毛刺涂漆，以防片间短路，减少涡流损耗。

铁心外圆有支持定位筋槽，作为压装硅钢片时导向用；铁心轴向紧固有支持螺杆和穿心螺杆（有的不用）与两端压圈一起收紧铁心。

考虑到扇形硅钢片波浪型和厚度不均，铁心压装过程采取多次冷、热压和调控平整度和相关尺寸，使冲片在温度、压力和电磁振动综合作用下满足紧密度要求，防止铁心运行松动而损毁铁心和线圈。

铁心一般有径向风道，或采用轴向通风。随容量增大，铁心端部设有磁屏蔽、铜屏蔽、或采用硅钢片黏结成压圈、铝压板；压圈和齿压板选用反磁材料，以减小损耗及发热。

注：参见附图3