發(fā)電機(jī)使用說(shuō)明書(shū)
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發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)介紹一、概述5號(hào)發(fā)電機(jī)為 QFSN 型額定容量 600MW的優(yōu)化型水氫氫汽輪發(fā)電機(jī)，是上海電機(jī)廠對(duì)引進(jìn)型 600MW 發(fā)電機(jī)機(jī)組進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)后的產(chǎn)品。發(fā)電機(jī)型號(hào) QFSN 一 X 一 2 所代表的意義是:QF 一一代表汽輪發(fā)電機(jī)， x ― 代表兆瓦額定容量， S ― 代表定子水內(nèi)冷，2 ― 代表二極， N ― 代表氫內(nèi)冷，例如: QFSN 一 600一 2 代表 600 兆瓦、二極水氫氫汽輪發(fā)電機(jī)，QFSN 一 650一 2 代表 650 兆瓦、二極水氫氫汽輪發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)組采用了引進(jìn)的高起始響應(yīng)的勵(lì)磁系統(tǒng)，能在電力系統(tǒng)故障時(shí) 0 . 1 秒內(nèi)達(dá)到頂值電壓與額定電壓之差的 95 %。主要結(jié)構(gòu)均保留引進(jìn)型機(jī)組原有的結(jié)構(gòu)，如穿心螺桿、磁屏蔽、分塊壓板固定的定子鐵心、上下層不同截面的定子線圈、剛一柔結(jié)構(gòu)的定子端部固定、端蓋式軸承、可傾瓦式軸瓦、雙流雙環(huán)式密封瓦等;轉(zhuǎn)子采用氣隙取氣冷卻方式，改進(jìn)了轉(zhuǎn)子阻尼結(jié)構(gòu)，提高電機(jī)負(fù)序電流承載能力。氫冷發(fā)電機(jī)機(jī)座設(shè)計(jì)成“耐爆”型壓力容器，就是指機(jī)座應(yīng)能承受氫氣和空氣混合體的最強(qiáng)烈的爆炸。這類(lèi)爆炸不得損傷電機(jī)外部的人員、器材和廠房。這種事故只有在氣體置換過(guò)程中，出現(xiàn)誤操作的情況下才可能發(fā)生。正常運(yùn)行時(shí)氫壓遠(yuǎn)大于大氣壓，空氣是不可能直接進(jìn)入機(jī)座的，故只要維持必要的氫氣純度，充氫運(yùn)行時(shí)發(fā)電機(jī)是很安全的。二、發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)1、定子1.1 定子機(jī)座和隔振結(jié)構(gòu)發(fā)電機(jī)采用焊接的機(jī)座結(jié)構(gòu)，用優(yōu)質(zhì)中厚鋼板及鍋爐鋼板冷作拼焊而成，兩端焊接式端蓋支撐著對(duì)地絕緣的可傾式分塊軸承。機(jī)座底腳與底板(臺(tái)板)之間設(shè)置階梯形墊片使機(jī)座的負(fù)荷集中作用在基礎(chǔ)的兩端，對(duì)稱(chēng)分布在兩側(cè)，很快向中間衰減，并在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試發(fā)電機(jī)底腳應(yīng)力分布加以復(fù)核調(diào)整，確保定子機(jī)座兩端的載荷分布，以改善與定子機(jī)座相聯(lián)接的端蓋軸承的支承剛度來(lái)降低機(jī)組的振動(dòng)。鐵芯是通過(guò)高強(qiáng)度彈簧鋼板組成的高效隔振裝置固定在機(jī)座內(nèi)的。當(dāng)發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子和定子鐵芯之間的磁拉力在定子鐵芯中產(chǎn)生倍頻振動(dòng)，為此在本發(fā)電機(jī)的定子鐵芯裝配和發(fā)電機(jī)機(jī)座部件之間采用隔振性能較好的彈簧板彈性支撐結(jié)構(gòu)，就使鐵芯傳到機(jī)座和基礎(chǔ)上的倍頻振動(dòng)減少到很小。在機(jī)座的頂部，汽、勵(lì)兩端各設(shè)有一個(gè)安裝冷卻器外罩用的長(zhǎng)周邊矩形法蘭結(jié)合面，在結(jié)合面上開(kāi)有矩形密封槽，內(nèi)充滿(mǎn)密封膠以防氫氣泄漏之用;在勵(lì)端底部另設(shè)有一個(gè)長(zhǎng)周邊法蘭結(jié)合面用以聯(lián)接出線盒。機(jī)座的頂部還設(shè)有人孔、檢查孔，都由蓋板密封:在底部則設(shè)有清理孔法蘭、用于氣體置換的管道接口法蘭，以及測(cè)量氣體純度的、氣體分析取樣的、浮子式液位控制器(檢漏器)和氫氣干燥器等的管道接口，還有兩端的定子水系統(tǒng)排污法蘭。1.2 定子鐵芯鐵芯采用 0 . 5 毫米厚扇形高導(dǎo)磁率、低損耗的無(wú)取同冷軋硅鋼片迭裝而成。在扇形硅鋼片的兩側(cè)表面涂有 F 級(jí)環(huán)氧絕緣漆。定子鐵芯軸同用反磁支持筋螺桿和對(duì)地絕緣的高強(qiáng)度反磁鋼穿心螺桿，通過(guò)兩端的壓指、壓圈及分塊壓板用螺母擰緊成為整體，經(jīng)過(guò)數(shù)次冷態(tài)和熱態(tài)加壓、并緊固螺母而成為一個(gè)結(jié)實(shí)的鐵芯整體。在鐵芯的兩邊端齒上開(kāi)有分隔槽，并用粘結(jié)膠將邊端粘結(jié)形成整體。在兩端壓圈與反磁險(xiǎn)分塊壓板之間設(shè)有用硅鋼片迭壓并加以粘結(jié)起來(lái)形成內(nèi)圓為階梯形看臺(tái)式的磁屏蔽，減少了端部漏磁引起的附加損耗，降低端部溫升，使發(fā)電機(jī)具有良好的進(jìn)相運(yùn)行的能力.鐵芯內(nèi)設(shè)有許多徑向通風(fēng)道組成氫氣表面冷卻、多路并聯(lián)通岡.、對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)子進(jìn)風(fēng)和出風(fēng)相互間隔的十多個(gè)風(fēng)區(qū)。還在鐵芯內(nèi)圓上進(jìn)風(fēng)和出風(fēng)風(fēng)區(qū)之間、環(huán)繞氣隙上部六分之五的圓周上鑲裝風(fēng)區(qū)隔環(huán)以減少串風(fēng)，提高通風(fēng)散熱的效能.1.3 定子線圈及定子繞組水內(nèi)冷的定子線圈是由實(shí)心股線和空心導(dǎo)線交叉組成，空實(shí)了白銅線之比為 1 : 2 ，均包有玻璃絲絕緣層。上層線棒的導(dǎo)電截面積要比下層的大;上層由 4 排、每排 5 組空實(shí)股線組成，下層為 4 排 4 組。這種設(shè)計(jì)可明顯地降低線棒附加損耗。槽內(nèi)股線間進(jìn)行了 540 度羅貝爾空換位，也起到減少繞組附加損耗的作用。定子線棒端部為漸開(kāi)線式，采用鼻端不等距的結(jié)構(gòu)，縮小同相距離，擴(kuò)大異相鼻端的放電距離，故上、下層線棒端部節(jié)距不同，共有 7 種規(guī)格。線棒的空實(shí)心股線均用中頻加熱釬焊在兩端的接頭水盒內(nèi)，而釬焊在水盒上的水盒蓋則焊有反磁不銹鋼水接頭，用作冷卻水進(jìn)出線棒內(nèi)水支路的接口:套在線棒上或匯流管上水接頭的四氟乙烯絕緣引水管，都用引進(jìn)型卡箍將水管箍緊?？ü拷Y(jié)構(gòu)詳見(jiàn)附圖 17 。上下層線棒的電聯(lián)接由上下水盒蓋夾緊多股實(shí)心銅線，用中頻加熱軟釬焊而成，并逐只進(jìn)行超聲波焊透程度的檢查，這樣就形成上下層線棒水電的聯(lián)接結(jié)構(gòu)。采用中頻加熱釬焊接頭水盒的工藝和卡箍箍緊水管的結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提高了定子繞組水路的氣密性。水電接頭的絕緣采用絕緣盒作外套，盒內(nèi)塞滿(mǎn)絕緣填料，并采用電位外移法逐一檢驗(yàn)絕緣盒外的表面電壓，使保證水電接頭的絕緣強(qiáng)度。定子繞組為 60 度相帶、三相、雙層繞組，雙支路并聯(lián)、 Y 連接。定子線圈的空心導(dǎo)線內(nèi)通過(guò)冷卻水以冷卻銅線，因此線圈溫升很低，但定子線圈對(duì)地絕緣仍采用 F 級(jí)環(huán)氧云母帶連續(xù)絕緣，確保使用壽命。在線圈的槽內(nèi)直線段和出槽口、端部均進(jìn)行了表面防電暈處理。定子線圈在槽內(nèi)固定于高強(qiáng)度玻璃布卷包模壓槽楔下，在鐵芯兩端用割有倒齒的關(guān)門(mén)槽楔就地鎖緊，防止運(yùn)行中因振動(dòng)而產(chǎn)生的軸同位移。楔下沒(méi)有高強(qiáng)度彈勝絕緣波紋板，在徑向壓緊線棒二在部分槽楔上開(kāi)有小孔，以便檢修時(shí)可測(cè)量波紋板的壓縮度(有隨機(jī)測(cè)量工具)以控制槽楔松緊度。在槽底和上、下層線棒之間都?jí)|以熱固性適形材料，口槽楔松緊、使不百互間保持良好接又采用了漲管熱壓工藝，使線棒能在槽內(nèi)緊固可靠地就位;為了線棒表面度觸能良好接地，防止槽內(nèi)電腐蝕，在側(cè)面用半導(dǎo)體板緊塞線棒。見(jiàn)附圖 2 “定子繞組在槽內(nèi)固定及定子槽楔布置示意圖”。在每個(gè)槽上、下層線棒層間埋置一支電阻測(cè)溫元件，每一根上層或下層線棒絕緣引水管的出口水接頭上，也各埋有一支熱電偶測(cè)溫元件，用來(lái)檢測(cè)相應(yīng)部分的溫度。定子繞組的端部全部采用美國(guó)西屋公司剛 一柔綁扎固定結(jié)構(gòu)。它由充膠的層間支撐軟管、可調(diào)節(jié)綁環(huán)、徑向支撐環(huán)、絕緣楔塊和絕緣螺桿等結(jié)構(gòu)件以及綁帶、適形材料等將伸出鐵芯槽口的繞組端部固定在絕緣大錐環(huán)內(nèi)、成為一個(gè)牢固的整體，絕緣大錐環(huán)的小直徑端擱在鐵芯端部出槽口下的覆蓋著滑移層的絕緣環(huán)上，而絕緣大錐環(huán)的環(huán)體則固定在絕緣支架上，支架的下部又通過(guò)彈簧板固定在鐵芯端部的分塊壓板上、形成沿軸同的彈性結(jié)構(gòu)，使繞組在徑向、切向具有良好的整體性和剛性，而沿軸向卻具有目由伸縮的能力，從而有效地緩解了由于運(yùn)行中溫度變化而因銅鐵膨脹量不同在絕緣中所產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力，故能充分地適應(yīng)機(jī)組的調(diào)峰方式和非正常運(yùn)行工況。水冷的定子繞組連接線也固定在大錐環(huán)和絕緣支架上。為了運(yùn)行安全，繞組端部上的緊固零件全部為高強(qiáng)度絕緣材料所制成。在繞組端部靠近鐵芯出槽口的可調(diào)節(jié)綁環(huán)上，汽、勵(lì)兩端各設(shè)有一道氣隙擋風(fēng)環(huán)(板)，用以限制進(jìn)入氣隙的風(fēng)量。1.4 定子出線和發(fā)電機(jī)出線盒定子出線導(dǎo)電桿是裝配在出線瓷套管內(nèi)的，組成了出線瓷套端子。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使定子出線穿過(guò)裝在出線盒上的絕緣瓷套管，將定子繞組出線端子引出機(jī)座外，并保證不漏氫又不漏水。出線瓷套端子共有 6 個(gè)，其中 3 個(gè)主出線端子通過(guò)金具引出;另外三個(gè)斜裝的為中勝出線端子，由中性點(diǎn)母板及編織銅排連接起來(lái)形成中性點(diǎn);出線瓷套端子和中性點(diǎn)母板均為水內(nèi)冷。出線瓷套端子對(duì)機(jī)座和對(duì)水路都是氣密的。以每個(gè)出線瓷套端子為中心，從出線盒向下吊裝著 4 個(gè)同白的電流互感器提供給儀表測(cè)量或繼電保護(hù)用。出線盒外形像長(zhǎng)筒形壓力容器由不銹鋼板拼焊而成，既“耐爆”又有足夠的剛度，可安全地支撐著定子出線瓷套端子及套裝在瓷套管外的電流互感器。每個(gè)出線盒亦要通過(guò)與機(jī)座相同等級(jí)的水壓及氣密試驗(yàn)的嚴(yán)格考核，具有良好的強(qiáng)度、剛度和氣密性能。不銹鋼飯為反磁性，故大大減少了主出線導(dǎo)電桿上大電流在其周?chē)匿摪迳纤a(chǎn)生的渦流損耗。在出線盒上與機(jī)座結(jié)合的大平面上開(kāi)有 T 型密封槽，用以加壓注入液態(tài)密封膠，杜絕氫從結(jié)合面上的縫隙中滲漏出來(lái)的可能性。1. 5 定子水路1.5.1 總進(jìn)出水匯流管總進(jìn)、出水匯流管分別裝在勵(lì)端和汽端的機(jī)座內(nèi)，對(duì)地設(shè)有絕緣，運(yùn)行時(shí)需接地。它們的進(jìn)、出水口及排氣管分別放在匯流管上方，這是為了防止繞組在斷水情況下失水的措施。但它們的法蘭設(shè)在機(jī)座的上側(cè)面，便于和機(jī)座外部總進(jìn)出水管相聯(lián)接。排放水管口分別放在機(jī)座兩端的下方，具有特殊設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu);它對(duì)機(jī)座是密封的但能適應(yīng)溫度變化而產(chǎn)生的變形，對(duì)機(jī)座和相連接的外部管道都是可靠地絕緣的。在外部總進(jìn)、出水管上裝有測(cè)溫及報(bào)警元件。在用水冷專(zhuān)用搖表測(cè)量定子繞組絕緣電阻時(shí)，要求總進(jìn)、出水匯流管對(duì)地有一定的絕緣電阻，而在做繞組耐電壓試驗(yàn)時(shí)又要求把它們接地;為了試驗(yàn)時(shí)方便，在接線端子板上各設(shè)有接地接線柱，專(zhuān)為變更總進(jìn)、出水匯流管及出線盒內(nèi)出水小匯流管對(duì)地絕緣或接地之用。1.5.2定子繞組水路冷卻水從勵(lì)端或集電環(huán)端的總進(jìn)水匯流管通過(guò)連接的聚四氟乙烯絕緣引水管流入定子線棒，再?gòu)木€棒出水接頭通過(guò)絕緣引水管流入總出水匯流管。每根上層或下層線棒各自形成一個(gè)獨(dú)立的水支路，共有 84 個(gè)并聯(lián)的線棒水支路。請(qǐng)參閱出廠文件“定子線圈水電連接圖”。如上圖，另有六路冷卻水從勵(lì)磁機(jī)端或集電環(huán)端的總進(jìn)水匯流管進(jìn)入，也通過(guò)絕緣引水管流經(jīng)繞組引線，即線圈端部連接線，主引線及出線瓷套端子或中性點(diǎn)母線后，進(jìn)入出線盒中的小匯流管，再?gòu)耐獠抗艿懒魅肫丝偝鏊畢R流管，然后一起引出到外部總出水管，流回定子水箱。1.5.3氫氣漏入定子水路問(wèn)題由于氫壓大于水壓，在管道 、 絕緣引水管 、 水接頭或空心銅線內(nèi)如存在微、細(xì)裂紋或毛細(xì)小孔，一般情況下定子水路不會(huì)漏水，但氫氣會(huì)從小孔細(xì)紋處漏入定子水系統(tǒng)。漏入水系統(tǒng)的氫氣積蓄在儲(chǔ)水箱的頂部，通過(guò)安全閥設(shè)定在0.035 兆帕壓力下釋放，排入大氣。在儲(chǔ)水箱的排氣管上裝有一只氫氣流量表，可以測(cè)定氫氣漏量。請(qǐng)1.6 氫冷卻器及其外罩發(fā)電機(jī)的氫冷卻器臥放在機(jī)座頂部的氫冷卻器外罩內(nèi)。在汽、勵(lì)兩端的氫冷卻器外罩內(nèi)各有一組氫冷
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