1000MW機組發(fā)電機介紹解析課件

1、1華潤電力湖北有限公司二期課件1000MW發(fā)電機介紹發(fā)電機簡介生產(chǎn)廠家：上海電氣有限公司型號： THDF 125/67T：三相汽輪發(fā)電機 H：氫冷（發(fā)電機腔） D：轉子繞組直接軸向氣體冷卻 F：定子繞組直接水冷 125：轉子本體的直徑為125cm 67：定子鐵芯的長度670cm21000MW發(fā)電機概述THDF l25/67發(fā)電機采用德國SIEMENS集團的最新技術，性能優(yōu)良，為具有國際先進水平的成熟產(chǎn)品，發(fā)電機出力裕度大。THDF l25/67發(fā)電機的原設計容量為115OMVA，定子電壓27kV，氫壓0.5MPa。SIEMENS公司在2001年針對該型發(fā)電機進行了l15O MVA的型式試驗。該

2、發(fā)電機為水氫氫冷卻方式，即：定子繞組水內(nèi)冷，轉子繞組和定子主出線氫內(nèi)冷，鐵心軸向氫冷。31000MW發(fā)電機外形結構4發(fā)電機轉子5基本參數(shù)額定功率1000MW額定容量1111MVA最大連續(xù)輸出容量 不小于1222MVA額定電壓27kV額定功率因數(shù) 0.9（滯后）頻率50Hz 額定轉速3000r/min6定子、轉子、定子鐵芯絕緣等級：F（注：按B級絕緣溫升考核）短路比：0.48效率：98.98（無刷勵磁）承受負序電流能力穩(wěn)態(tài)： I2/IN 6暫態(tài)： （I2/IN）2t 6秒7額定氫壓：0.5MPa（g）漏氫量(折算為額定氫壓下的保證值) 12Nm3/24h噪音： 85 dB (A)8發(fā)電機性能汽輪

3、發(fā)電機使用壽命：在說明書規(guī)定的各種條件下發(fā)電機的使用壽命為35年機組在使用壽命期內(nèi)，在額定負荷和1.05倍額定電壓下運行時，能承受出線端任何形式的突然短路而不發(fā)生導致立即停機的有害變形，而且還能承受非同期誤并列的沖擊。9機組在其保證使用壽命期內(nèi)，能承受下表工況并保證機組在以下給定次數(shù)下計算壽命消耗不大于75：冷態(tài)起動停機72h以上(金屬溫度約低于該測點滿負荷溫度的40)200 次溫態(tài)起動停機10-72h以內(nèi)(金屬溫度約低于該測點滿負荷溫度的40至80)1200次熱態(tài)起動停機小于10h(金屬溫度約低于滿負荷溫度的80)5000次極熱態(tài)起動停機1h以內(nèi)(金屬溫度仍維持或接近其滿負荷值)300次負荷

4、階躍10%額定負荷12000次10機組能安全連續(xù)地在47.551.5Hz范圍內(nèi)運行，當頻率偏差大于上述頻率值時偏周波限制47.551.5Hz無限制51.5Hz在低壓葉片的壽命期內(nèi)總計不超過2小時11發(fā)電機組的年運行小時數(shù)不小于8000小時，年利用小時數(shù)不小于6500小時。大修間隔不少于6-10年（依據(jù)不同運行模式）。發(fā)電機采用水、氫、氫冷卻方式發(fā)電機的勵磁型式，采用旋轉無刷勵磁12發(fā)電機運行要求直接冷卻的冷氫溫度范圍為35-46 ，氫冷卻器冷卻水進水溫度一般不超過38 的規(guī)定。發(fā)電機內(nèi)氫氣純度不低于95%時，發(fā)電機應能在額定條件下發(fā)出額定功率。但計算和測定效率時的基準氫氣純度為98%。13發(fā)電

5、機線圈冷卻水的溫度范圍為40-50 。應設有自動調(diào)節(jié)裝置對入口水溫進行調(diào)節(jié)，冷卻水溫度波動范圍不大于2 。線圈出口水溫不得大于85 。發(fā)電機線圈冷卻水質透明純凈，無機械混雜物。電導率（25 ） 2S/cm（定子線圈獨立水系統(tǒng)）pH值 7.09.0硬度 2微克當量/L（2gE/L）14定子線圈內(nèi)冷卻水允許斷水時間在帶滿負荷運行的情況下不少于30秒，在一定條件下可以允許短時間持續(xù)運行 1 小時 15 負荷的運行方式。發(fā)電機軸承排油溫度不超過70 ，運行中軸瓦金屬最高溫度不應超過90 。15發(fā)電機的過負荷能力發(fā)電機應具有一定的短時過負荷能力。從額定工況下的穩(wěn)定溫度起始，應能承受1.3倍額定定子電流下

6、運行至少一分鐘。允許的電樞電流和持續(xù)時間（直到120秒）如下：機械結構的設計應按照假設每年運行在上述定子電流下的次數(shù)不超過兩次設計時間（秒）103060120電樞電流（%）22615413011616在額定工況穩(wěn)定溫度下，發(fā)電機勵磁繞組能在勵磁電壓為125%額定值下運行至少一分鐘，允許的勵磁電壓與持續(xù)時間（直到120秒）如下：時間（秒）103060120勵磁電壓（%）20814612511217發(fā)電機具有進相運行能力。在功率因數(shù)0.95（超前）情況下，發(fā)電機能帶額定負荷長期連續(xù)運行，各部件溫度和溫升不超過允許值。發(fā)電機應具有頻繁啟停等調(diào)峰（變負荷、兩班制）運行能力。當電網(wǎng)需要時，發(fā)電機應能允許

7、調(diào)峰運行。允許啟停次數(shù)不少于10000次，而不產(chǎn)生有害變形。18電壓和頻率變化范圍： 發(fā)電機在額定功率因數(shù)下，電壓變化范圍為5%，頻率變化范圍為2%時，應能連續(xù)輸出額定功率軸承、軸振動值：發(fā)電機在穩(wěn)態(tài)運行工況(額定轉速)下運行時，軸承座振動限值(雙倍振幅)在水平、垂直方向不大于0.025mm，軸頸雙振幅相對位移限值在軸與垂直成45方向不大于0.05mm。發(fā)電機過臨界轉速時，軸承座的雙倍振幅振動限值在水平、垂直方向不大于0.08mm，軸頸雙振幅相對位移限值在軸與垂直成45方向不大于0.15mm。定子繞組振動應不大于120m；定子機座振動應不大于10m；19設計結構特點根據(jù)定子繞組絕緣結構的特點，

8、不需裝設定子匝間短路保護。轉子采用軸向徑向通風結構，轉子繞組上的通風孔采用中間銑孔結構避免轉子繞組匝間短路的措施如下：匝間絕緣采用二層上膠匝間墊條，分別與上、下匝銅線粘結，并嚴格按照工藝要求在加熱、加壓條件下固化，以確保轉子匝間不發(fā)生短路。20旋轉無刷勵磁系統(tǒng)勵磁方式：采用常規(guī)交流勵磁機帶旋轉整流器的無刷勵磁系統(tǒng)。勵磁系統(tǒng)的勵磁電壓響應時間：上升值不大于0.5s,下降值不大于0.5s。發(fā)電機的勵磁電壓和電流不超過其額定勵磁電流和電壓的1.1倍時，勵磁系統(tǒng)應能保證連續(xù)運行。勵磁設備的短時過負荷能力應大于發(fā)電機轉子短時過負荷能力。勵磁系統(tǒng)的強勵電壓倍數(shù)應不小于1.8，允許強勵時間不低于10秒。電壓

9、響應比不低于2倍/秒21階躍響應在發(fā)電機空載時，階躍量為發(fā)電機額定電壓的5。發(fā)電機端電壓超調(diào)量不大于階躍量的30；振蕩次數(shù)不超過3次；調(diào)整時間不超過10秒，電壓上升時間不大于0.8s。發(fā)電機為額定負載，階躍量為發(fā)電機額定電壓的14。有功功率波動次數(shù)不大于5次；阻尼比大于0.1，調(diào)節(jié)時間不超過10秒s。發(fā)電機零起升壓時，發(fā)電機端電壓應穩(wěn)定上升，其超調(diào)量不超過額定值的5。22勵磁調(diào)節(jié)器的調(diào)壓范圍自動調(diào)節(jié)范圍，發(fā)電機空載時應能在80110額定電壓范圍內(nèi)穩(wěn)定平滑調(diào)節(jié)。手動調(diào)節(jié)范圍，上限不低于發(fā)電機額定勵磁電流的130，下限不高于發(fā)電機空載額定勵磁電壓的10。在發(fā)電機空載運行狀態(tài)下，自動電壓調(diào)節(jié)器的調(diào)壓

10、速度，應不大于1額定電壓/秒；不小于0.3額定電壓/秒。勵磁系統(tǒng)在發(fā)電機變壓器高壓側對稱或不對稱短路時，應能正常工作。23發(fā)電機甩額定無功功率時，機端電壓應不大于甩前機端電壓的1.15倍，振蕩不超過3次。勵磁設備應能經(jīng)受同步發(fā)電機任何故障和非正常運行而不損壞。勵磁調(diào)節(jié)裝置應具有動作符合機組及系統(tǒng)特性的強勵電流瞬時限制和保護、過勵限制和保護、低勵限制和保護、伏/赫（V/Hz）限制及保護和電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS）等附加功能單元。勵磁調(diào)節(jié)裝置的各項限制和保護裝置的定值配合，勵磁裝置的內(nèi)部保護應動作于切至備用。24操作與控制能夠進行就地、遠方的滅磁開關分合，調(diào)節(jié)方式和通道的切換以及增減勵磁和PSS的投

11、退操作。能夠與自動準同期裝置和DCS等裝置的接口。勵磁裝置在一路工作電源失去和恢復時應保持發(fā)電機工作狀態(tài)不變，且不誤發(fā)信號。25可靠性勵磁系統(tǒng)強行切除率不大于0.1%。因勵磁系統(tǒng)故障引起發(fā)電機強迫停運次數(shù)不大于0.25次/年。自動電壓調(diào)節(jié)器（包括PSS）投入率不低于99%。26交流勵磁機交流勵磁機應適應帶整流負載的要求，并應有較大的儲備容量，在發(fā)電機出口三相短路或不對稱短路時不應損壞。 交流勵磁機冷卻系統(tǒng)應有必要的防塵措施。27副勵磁機副勵磁機采用永磁式恒壓發(fā)電機，具有較好的外特性，從發(fā)電機空載到強行勵磁時，其端電壓變化應不超過1015額定值。副勵磁機出口裝設熔斷器保護。28旋轉整流器旋轉整流

12、裝置，當并聯(lián)支路中1個支路退出運行時，能保證要求的強勵倍數(shù)。同一相有2個支路退出運行時，發(fā)電機能帶額定負荷運行。旋轉熔斷器、整流元件在運行中不會產(chǎn)生疲勞損壞或發(fā)生明顯的特性改變。熔斷器損壞應有信號指示，可通過閃頻儀檢測29自動電壓調(diào)節(jié)器（AVR）AVR采用數(shù)字微機型，其性能應可靠。它應有2個冗余主控制器A和B，分別接受來自不同的PT和CT二次側的信號量。當工作系統(tǒng)故障時，將無擾切換轉至備用系統(tǒng)，此時不應造成發(fā)電機無功功率的明顯波動，任一系統(tǒng)均能在在線情況下維修而不影響另一系統(tǒng)的運行。 每一個主控制器都包含手動勵磁控制功能。30 該勵磁控制系統(tǒng)除了包括較完善的控制功能外還應有：具有自動啟動和手動

13、啟動兩種方式；具有用于硬件和軟件的自診斷功能，能及時的檢測出異常情況并提供處理步驟；具備過渡狀態(tài)的記錄功能，以實現(xiàn)故障分析和試驗分析。AVR應有勵磁機時間常數(shù)補償，以加快勵磁系統(tǒng)響應速度。31自動勵磁調(diào)節(jié)器有與ASS（模擬仿真系統(tǒng)）和DEH，DCS直接連接的硬接線接口，并留有通訊接口與電廠電氣監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)字接口，并負責與電廠電氣監(jiān)控系統(tǒng)的接口配合與轉換。自動勵磁調(diào)節(jié)器設有專用PC機來實現(xiàn)人機對話、事故追憶、定值整定和數(shù)據(jù)管理等功能。AVR具備逆變滅磁功能。AVR設有發(fā)電機磁場回路絕緣監(jiān)測功能。AVR設有勵磁機磁場回路一點接地保護功能。AVR的任一元件故障不應造成發(fā)電機停機。勵磁系統(tǒng)應具有AV

14、C功能，以滿足遠方調(diào)度端對AVC的要求。32發(fā)電機技術數(shù)據(jù)序號名 稱單位設計值1發(fā)電機型號THDF 125/672最大連續(xù)輸出容量MVA12223額定功率因數(shù)cosN0.94定子額定電壓UNkV275定子額定電流INA237786額定頻率fNHz507額定轉速nNr/min30008額定勵磁電壓UfN（80 ）V43733序號名 稱單位設計值9額定勵磁電流IfNA588710空載勵磁電壓(75 )V14411空載勵磁電流A195212定子線圈接線方式YY13冷卻方式水氫氫14勵磁方式無刷勵磁34發(fā)電機參數(shù)性能序號名 稱單位設計值1定子每相直流電阻（20 ）1.07810-32轉子線圈直流電阻（

15、20 ）0.06053定子每相對地電容F0.3324轉子線圈自感H0.655直軸同步電抗Xd%261.46橫軸同步電抗Xq%248.47直軸瞬變電抗（不飽和值）Xdu%26.48直軸瞬變電抗（飽和值） Xd%23.89短路比 SCR0.4835序號名 稱單位設計值10允許頻率偏差%3211允許定子電壓偏差%512進相運行能力MW1000MW，功率因數(shù)超前0.9513允許誤并列能力壽命范圍內(nèi)能承受最惡劣情況120誤并列2次，其余角度的非同期誤并列可折算至120誤并列2次14調(diào)峰能力允許10000次起停機15發(fā)電機使用壽命年301636振動值序號名 稱單位設計值1一階臨界轉速r/min7202二階

16、臨界轉速r/min21003臨界轉速軸承/軸振動值垂直mm0.08/0.154臨界轉速軸承/軸振動值水平mm0.08/0.155額定轉速時軸承/軸振動值垂直mm0.025/0.056額定轉速時軸承/軸振動值水平mm0.025/0.0537損耗和效率（無刷，額定條件下）38序號名 稱單位設計值1定子線圈銅耗Qcu1(75 )kW22232定子鐵耗QfekW7903勵磁損耗Qcu2(75 )kW25504短路附加損耗QKdkW23645機械損耗QmkW19866總損耗 QkW102737滿載效率%98.98絕緣等級和溫度序號名稱單位設計值1定子線圈絕緣等級F2轉子線圈絕緣等級F3定子鐵芯絕緣等級F

17、4定子鐵芯溫度（額定工況）985定子線圈溫度（額定工況）676轉子線圈溫度（額定工況）827定子鐵芯溫度（MCR工況）998定子線圈溫度（MCR工況）679轉子線圈溫度（MCR工況）8910定子端部結構件允許溫度（額定工況）8211定子端部結構件允許溫度（MCR工況）8839冷卻介質的壓力、流量和溫度 序號名稱單位設計值1定子冷卻水進口水溫482定子冷卻水出口水溫（額定工況）703定子冷卻水電導率S/cm0.51.54定子冷卻水PH值7.09.05氫氣冷卻器數(shù)目46氫氣冷卻器進水溫度387氫氣冷卻器出水溫度488額定氫壓MPa(g)0.59最高允許氫壓MPa(g)0.5210發(fā)電機漏氫量Nm3

18、/24h1211發(fā)電機內(nèi)氫氣純度（額定）%9812發(fā)電機內(nèi)氫氣純度（最?。?9513發(fā)電機內(nèi)氫氣濕度（露點）-25-540 序號名稱單位設計值14軸承潤滑油進口溫度4515軸承潤滑油出口溫度6516軸承潤滑油流量L/min354每只瓦17密封油裝置冷卻器冷卻水量t/h5318密封瓦進油溫度4419密封瓦出油溫度6720密封油流量21氫側（不適用）L/min22空側L/min15.923密封油泵數(shù)量臺324密封瓦溫度9025密封油壓力MPa氫壓+ 0.12MPa41無刷勵磁系統(tǒng)技術數(shù)據(jù)序號名稱單位設計值1型號ELR70/90-30/6-202額定功率kW45003額定電壓V6004額定電流A75

19、005額定轉速r/min30006相數(shù)37冷卻方式空氣8環(huán)境溫度439絕緣等級F10峰值電壓（最高電壓）%18011電樞繞組接線方式6Y42主勵磁機：序號名稱單位設計值12勵磁電壓V6013勵磁電流A11414勵磁繞組直流電阻（75）約0.5215電樞繞組直流電阻（75）約0.000316電抗和時間常數(shù)17 電樞漏抗XL%0.19218瞬變電抗Xd%0.47519超瞬變電抗X”d%0.27820負序電抗X”2d%0.26221開路時間常數(shù)Tdos1.722電壓調(diào)節(jié)范圍%523每相整流元件數(shù)10個支路，每個支路2個元件43副勵磁機序號名稱單位設計值1型號ELP 50/42-30/162額定容量kVA653額定功率因數(shù)0.64相數(shù)35極數(shù)166額定轉速r/min30007額定頻率Hz4008額定電