電氣系統(tǒng)及概述第一課

海外電站電氣系統(tǒng)及設(shè)備概述一次系統(tǒng)一次設(shè)備（也稱主設(shè)備）是構(gòu)成電力系統(tǒng)的主體，它是直接生產(chǎn)、輸送和分配電能的設(shè)備，包括發(fā)電機(jī)、電力變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、電力母線、電力電纜和輸電線路、電抗器、電力電容器、電壓互感器、電流互感器、避雷器、配電開關(guān)柜等。發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)：是將其他形式的能源轉(zhuǎn)換成電能的機(jī)械設(shè)備，直流發(fā)電機(jī)、交流發(fā)電機(jī)；同步發(fā)電機(jī)、異步發(fā)電機(jī)(很少采用)。大型發(fā)電機(jī)一般都是三相交流發(fā)電機(jī)。型號(hào)：QFSN-350-2QFSN-600-2QFSN-660-2

QFS2-300-2發(fā)電機(jī)型號(hào)QFSN-X-2所代表的意義是：

QF——代表汽輪發(fā)電機(jī)

X——代表兆瓦額定容量

S——代表定子水內(nèi)冷

2——代表2極

N——代表氫內(nèi)冷發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)發(fā)電機(jī)通常由定子、轉(zhuǎn)子、端蓋及軸承等部件構(gòu)成。定子由定子鐵芯、線包繞組、機(jī)座以及固定這些部分的其他結(jié)構(gòu)件組成。轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵芯(或磁極、磁扼)繞組、護(hù)環(huán)、中心環(huán)、滑環(huán)、風(fēng)扇及轉(zhuǎn)軸等部件組成。工作原理由軸承及端蓋將發(fā)電機(jī)的定子，轉(zhuǎn)子連接組裝起來(lái)，使轉(zhuǎn)子能在定子中旋轉(zhuǎn)，做切割磁力線的運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，通過接線端子引出，接在回路中，便產(chǎn)生了電流。同步發(fā)電機(jī)工作原理

·主磁場(chǎng)的建立：勵(lì)磁繞組通以直流勵(lì)磁電流，建立極性相間的勵(lì)磁磁場(chǎng)，即建立起主磁場(chǎng)。

·載流導(dǎo)體：三相對(duì)稱的電樞繞組充當(dāng)功率繞組，成為感應(yīng)電勢(shì)或者感應(yīng)電流的載體。

切割運(yùn)動(dòng)：原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)（給電機(jī)輸入機(jī)械能），極性相間的勵(lì)磁磁場(chǎng)隨軸一起旋轉(zhuǎn)并順次切割定子各相繞組（相當(dāng)于繞組的導(dǎo)體反向切割勵(lì)磁磁場(chǎng)）。

·交變電勢(shì)的產(chǎn)生：由于電樞繞組與主磁場(chǎng)之間的相對(duì)切割運(yùn)動(dòng)，電樞繞組中將會(huì)感應(yīng)出大小和方向按周期性變化的三相對(duì)稱交變電勢(shì)。通過引出線，即可提供交流電源。AW-AW電站發(fā)電機(jī)氫氣冷卻器QFSN-350-2主要參數(shù)參數(shù)、容量/能力（1）額定功率350MW（扣除勵(lì)磁系統(tǒng)、密封和潤(rùn)滑油泵等消耗功率后）（2）額定容量412MVA（扣除勵(lì)磁系統(tǒng)、密封和潤(rùn)滑油泵等消耗功率后）Q217MVAR定子電流I11887A勵(lì)磁電流I2897定子電壓V20000v勵(lì)磁電壓V368V

（3）最大連續(xù)容量453MW與汽輪機(jī)工況出力匹配（扣除勵(lì)磁系統(tǒng)密封和潤(rùn)滑油泵等消耗功率后）（4）額定功率因數(shù) 0.85（滯后）（5）額定轉(zhuǎn)速 3000轉(zhuǎn)/分（6）極數(shù) 2（7）相數(shù) 3（8）額定頻率 50Hz發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)采用高電阻接地

（9）額定電壓 20kV（10）短路比 ≥0.51（11）額定氫壓 0.35MPa（12）定、轉(zhuǎn)子線圈、定子鐵心絕緣等級(jí)F級(jí)，溫升按B級(jí)考核。120℃

（13）發(fā)電機(jī)電抗Xd″≥0.16（標(biāo)么值）次暫態(tài)超瞬變電抗(不飽和值)Xd″

Xd′≤0.3（標(biāo)么值）暫態(tài)電抗transientreactance瞬變電抗Xd′

（14）定子繞組接線方式：YY（出線端數(shù)目6個(gè)）（15）冷卻方式：水氫氫。定子繞組水內(nèi)冷，轉(zhuǎn)子繞組氫內(nèi)冷，鐵芯氫冷（16）發(fā)電機(jī)勵(lì)磁方式：自并勵(lì)靜止勵(lì)磁 （17）噪音：85dB(A)（距外殼1米處)汽輪發(fā)電機(jī)組能在下列條件下安全連續(xù)運(yùn)行，發(fā)電機(jī)輸出額定（銘牌）凈功率350MW（1）額定主蒸汽參數(shù)及再熱蒸汽參數(shù)，所規(guī)定的汽水品質(zhì)；（2）背壓11.8kPa；排汽壓力大于大氣壓力（3）補(bǔ)給水量為3%；（4）所規(guī)定的最終給水溫度；（5）全部回?zé)嵯到y(tǒng)正常運(yùn)行；（6）在額定電壓、額定頻率、額定功率因數(shù)0.85(滯后)、額定氫壓、發(fā)電機(jī)氫氣冷卻器入口冷卻水溫不高于38℃時(shí)，發(fā)電機(jī)效率不低于98.9%。汽輪發(fā)電機(jī)的壽命大于30年，大修間隔不少于4年。汽輪發(fā)電機(jī)組要求年運(yùn)行小時(shí)不少于8000小時(shí)，年利用小時(shí)不少于6400小時(shí)。266天冷態(tài)起動(dòng)停機(jī)72h以上(金屬溫度約低于該測(cè)點(diǎn)滿負(fù)荷溫度的40％)300次冷態(tài)：高壓缸轉(zhuǎn)子金屬溫度<160℃。溫態(tài)起動(dòng)停機(jī)10-72h以內(nèi)(金屬溫度約低于該測(cè)點(diǎn)滿負(fù)荷溫度的40％至80％)700次溫態(tài)：高壓缸轉(zhuǎn)子金屬溫度160℃＜t＜450℃。熱態(tài)起動(dòng)停機(jī)小于10h(金屬溫度約低于滿負(fù)荷溫度的80％)3000次熱態(tài)：高壓缸轉(zhuǎn)子金屬溫度＞450℃。極熱態(tài)起動(dòng)停機(jī)1h以內(nèi)(金屬溫度仍維持或接近其滿負(fù)荷值)500次正常停機(jī)4000次定子硅鋼片型號(hào)：50W310轉(zhuǎn)子：26Cr2Ni4MoV鋼是大型汽輪機(jī)低壓轉(zhuǎn)子用鋼,具有良好的淬透性、強(qiáng)韌性和綜合力學(xué)性能,但該鋼中含有較高的N、iCr等合金元素使其具有較強(qiáng)的組織遺傳現(xiàn)象。26Cr2Ni4MoV鋼轉(zhuǎn)子鍛件鍛造完成后,晶粒粗大,且處于混晶狀態(tài),這些粗大奧氏體晶粒很難細(xì)化,使鋼的沖擊韌度明顯降低、韌脆轉(zhuǎn)變溫度顯著提高。發(fā)電機(jī)具有調(diào)峰運(yùn)行能力，允許起停次數(shù)不少于10000次，而不產(chǎn)生有害變形。發(fā)電機(jī)在額定功率因數(shù)，電壓變化±5%和頻率變化-3%~+2%額定值范圍內(nèi)，能連續(xù)輸出額定功率（且能輸出1.05的額定功率），溫升不超過規(guī)定的限值。額定氫壓：0.35MPa(g)漏氫量：在額定運(yùn)行條件下24小時(shí)內(nèi)漏氫量小于10m3（折算為標(biāo)準(zhǔn)氣壓下）。發(fā)電機(jī)適合于中性點(diǎn)經(jīng)電阻或變壓器接地方式運(yùn)行，定子出線端頭對(duì)地絕緣按額定電壓設(shè)計(jì)，具有相同的絕緣水平和良好的密封性能。發(fā)電機(jī)能在功率因數(shù)超前0.95工況下帶額定負(fù)荷進(jìn)相長(zhǎng)期運(yùn)行。發(fā)電機(jī)各部分溫升不超過規(guī)定值。進(jìn)相運(yùn)行時(shí)的限制因素為端部漏磁場(chǎng)引起的端部發(fā)熱，供方在結(jié)構(gòu)上采取如下措施：（1）定子邊段鐵心減薄且齒頂部呈階梯形狀；（2）定子邊段鐵心齒中部開小槽，減少渦流損耗；（3）定子鐵心端部采用非磁性鋼壓指和非磁性鑄鋼壓圈；（4）定子鐵心壓圈外側(cè)設(shè)置整體銅屏蔽環(huán)；（5）采用非磁性的Mn18Cr18轉(zhuǎn)子護(hù)環(huán)；（6）轉(zhuǎn)子本體比定子鐵心短，兩端各短25mm。注：Mn18Cr18鋼具有非常良好的抗應(yīng)力腐蝕性能,同時(shí)它能達(dá)到的強(qiáng)度等級(jí)高,特別適用于制造大功率,高強(qiáng)度等級(jí)的發(fā)電機(jī)護(hù)環(huán)。

Mn18Cr18護(hù)環(huán)的熱鍛’Mn18cr18護(hù)環(huán)鋼的合金含量很高

Mn

錳

Cr鉻(讀音gè)定子槽數(shù)

54定子繞組并聯(lián)支路數(shù)2每槽線圈股數(shù)60轉(zhuǎn)子槽數(shù)32轉(zhuǎn)子每槽線匝數(shù)9/7定子硅鋼片型號(hào)50W310轉(zhuǎn)軸材料型號(hào)26Cr2Ni4MoV發(fā)電機(jī)具有失磁異步運(yùn)行的能力，當(dāng)勵(lì)磁系統(tǒng)故障后，在電網(wǎng)條件允許時(shí)，發(fā)電機(jī)能帶50％額定有功功率穩(wěn)態(tài)異步運(yùn)行15分（min）。在發(fā)生失磁時(shí)，在最初60秒內(nèi)應(yīng)將負(fù)荷降至額定值的60%，在以后的30秒內(nèi)將負(fù)荷降至額定值的50%。此情況下，不影響發(fā)電機(jī)的壽命或使發(fā)電機(jī)受到傷害。發(fā)電機(jī)組具有抗失步振蕩的能力。失步振蕩中心位于發(fā)電機(jī)升壓變壓器組內(nèi)部時(shí)，允許啟動(dòng)發(fā)電機(jī)失步保護(hù)跳閘。如振蕩中心位于發(fā)電機(jī)升壓變壓器組以外并且振蕩電流低于發(fā)電機(jī)出口短路電流的60%～70%時(shí)，允許振蕩持續(xù)時(shí)間為20個(gè)振蕩周期（約40~60s）。此情況下，不影響發(fā)電機(jī)的壽命或使發(fā)電機(jī)受到傷害。發(fā)電機(jī)具有一定的短時(shí)過負(fù)荷能力。此情況下，不影響發(fā)電機(jī)的壽命或使發(fā)電機(jī)受到傷害。（1）發(fā)電機(jī)定子繞組能從額定條件下穩(wěn)定溫度開始，在120％額定電流下運(yùn)行不少于1分鐘。定子繞組能承受下列短時(shí)過電流運(yùn)行時(shí)不發(fā)生有害變形。過電流時(shí)間（秒）103060120額定定子電流（％）220154130116發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組能從額定條件下穩(wěn)定溫度開始，在120％額定勵(lì)磁電壓下運(yùn)行不少于1分鐘。勵(lì)磁繞組具有下列短時(shí)過電壓能力。過電壓時(shí)間（秒）103060120額定勵(lì)磁電壓（％）208146125112AWAR發(fā)電機(jī)氫系統(tǒng)的要求（1）冷氫溫度一般不超過40～46℃，氫冷卻器按進(jìn)水溫度38℃設(shè)計(jì)。（2）氫氣純度不低于95％時(shí)，能在額定條件下發(fā)出額定容量。但計(jì)算和測(cè)定效率時(shí)，氫氣的純度為98％。（3）機(jī)殼和端蓋能承受壓力為0.8MPa歷時(shí)15分鐘的水壓試驗(yàn)，以保證運(yùn)行時(shí)內(nèi)部氫爆不危及人身安全。（4）氫氣冷卻器工作水壓為0.35MPa及以上時(shí)，試驗(yàn)水壓不低于工作水壓的2倍。歷時(shí)15分鐘。（5）冷卻器按單邊承受0.8MPa壓力設(shè)計(jì)。（6）發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣露點(diǎn)不高于－5℃，同時(shí)不低于－25℃。AW發(fā)電機(jī)水系統(tǒng)的要求

（1）定子線圈采用水直接冷卻，其冷卻水的進(jìn)水溫度范圍為40~50℃，進(jìn)水溫度有自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置。出水溫度不得大于85℃。（2）水質(zhì)應(yīng)透明純凈，無(wú)機(jī)械混雜物，在水溫為20℃時(shí)：導(dǎo)電率為0.5～1.5s/cm（定子線圈采用獨(dú)立密封循環(huán)水系統(tǒng)）。PH值： 7~9硬度： ＜2微克當(dāng)量/L（2gE/L）（3）定子線圈內(nèi)冷卻水允許在滿載狀態(tài)時(shí)斷水運(yùn)行時(shí)間不小于30秒。AW發(fā)電機(jī)各部位測(cè)溫元件數(shù)目在定子每槽上、下層線圈間埋置測(cè)溫元件單支熱電阻二只（一用一備），每根絕緣引水管出口端安裝測(cè)量出水溫度的單支型熱電阻（Pt100）一只。定子冷卻水路的總進(jìn)、出水處各裝一只單支型熱電阻（Pt100）和溫度開關(guān)，一個(gè)溫度插座。在每個(gè)端蓋（或端罩）和定子機(jī)殼上溫度最高點(diǎn)處均埋設(shè)不少于一只測(cè)溫元件。氫氣冷卻器的進(jìn)、出風(fēng)處裝單支雙份型Pt100熱電阻（三線制）。每個(gè)冷卻器出水處各裝一只測(cè)溫元件及一只就地溫度計(jì)。發(fā)電機(jī)定子鐵芯的汽機(jī)端熱風(fēng)區(qū)、鐵芯中部熱風(fēng)區(qū)和勵(lì)端熱風(fēng)區(qū)三個(gè)風(fēng)區(qū)的齒部和軛部至少裝設(shè)共36個(gè)Pt100單支熱電阻（三線制）（其中有18個(gè)為備用）；發(fā)電機(jī)定子鐵心端部裝設(shè)滿足進(jìn)相運(yùn)行的測(cè)溫元件：在發(fā)電機(jī)汽勵(lì)兩側(cè)壓圈、銅屏蔽、壓指及鐵芯邊端階梯齒上呈120°角處共埋設(shè)Pt100單支熱電阻24只。各軸承上，均裝置測(cè)量油溫的測(cè)溫單支型熱電阻，并在出油管上設(shè)有視察窗和測(cè)溫插座。在各軸瓦上還各裝一只Pt100的單支雙份型熱電阻（三線制）。在各軸承回油管上設(shè)置就地雙金屬溫度計(jì)。pt100是鉑熱電阻，它的阻值跟溫度的變化成正比。PT100的阻值與溫度變化關(guān)系為：當(dāng)PT100溫度為0℃時(shí)它的阻值為100歐姆，在100℃時(shí)它的阻值約為138.5歐姆。它的工業(yè)原理：當(dāng)PT100在0攝氏度的時(shí)候他的阻值為100歐姆，它的阻值會(huì)隨著溫度上升而成勻速增長(zhǎng)的。工業(yè)上常用金屬熱電阻從電阻隨溫度的變化來(lái)看，大部分金屬導(dǎo)體都有這個(gè)性質(zhì)，但并不是都能用作測(cè)溫?zé)犭娮瑁鳛闊犭娮璧慕饘俨牧弦话阋螅罕M可能大而且穩(wěn)定的溫度系數(shù)、電阻率要大（在同樣靈敏度下減小傳感器的尺寸）、在使用的溫度范圍內(nèi)具有穩(wěn)定的化學(xué)物理性能、材料的復(fù)制性好、電阻值隨溫度變化要有間值函數(shù)關(guān)系（最好呈線性關(guān)系）。結(jié)構(gòu)要求、系統(tǒng)配置要求定、轉(zhuǎn)子線圈、定子鐵心的絕緣采用F級(jí)絕緣材料。發(fā)電機(jī)定子機(jī)座、端蓋、出線盒具有足夠的強(qiáng)度和剛度，避免產(chǎn)生共振。發(fā)電機(jī)出線盒及連接底板和板筋采用非磁性材料。定子線棒槽內(nèi)固定及定子繞組端部綁扎工藝?yán)慰?，端部采取適合調(diào)峰運(yùn)行和進(jìn)相運(yùn)行的技術(shù)措施（定子線棒槽部固定采用楔下波紋彈簧板徑向壓緊線圈的防松結(jié)構(gòu)，端部采用綁扎和壓板相結(jié)合的剛?cè)峤Y(jié)合固定結(jié)構(gòu)，即徑向和切向剛性固定，軸向可隨溫度變化彈性滑移，避免了定子線圈絕緣承受交變熱應(yīng)力造成損傷和磨損，適合調(diào)峰運(yùn)行），自振頻率避開基頻和倍頻，定