水輪發(fā)電機(jī)課件

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1、1,水輪發(fā)電機(jī)課件,廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院 黃西有（老師）,一.水輪發(fā)電機(jī),轉(zhuǎn)子 檢測(cè)保護(hù)系統(tǒng) 定子 滅火系統(tǒng) 上機(jī)架 上蓋板和下風(fēng)罩 下機(jī)架 大軸等部分組成 空氣冷卻系統(tǒng) 制動(dòng)系統(tǒng) 集電環(huán)和碳刷,轉(zhuǎn)子,由磁軛和磁極等部件組成，磁軛下端裝有制動(dòng)環(huán)，轉(zhuǎn)子絕緣為F級(jí)，磁極線(xiàn)圈由五邊形銅排繞成，匝間采用環(huán)氧玻璃布絕緣，兩端用環(huán)氧玻璃布板經(jīng)熱壓成整體，極身絕緣為特制的環(huán)氧玻璃布絕緣套。轉(zhuǎn)子磁軛用鑄鋼，分兩段熱套于軸上，轉(zhuǎn)子上裝有縱橫阻尼繞組，扇形阻尼環(huán)及極間不連接阻尼環(huán)，發(fā)電機(jī)主軸為中空結(jié)構(gòu)，內(nèi)部安裝了轉(zhuǎn)子電流輸入電纜。,定子,由定子機(jī)座、定子鐵芯、定子線(xiàn)圈等

2、組成，發(fā)電機(jī)定子線(xiàn)圈采用F級(jí)絕緣，有防暈措施。,上機(jī)架、下機(jī)架,上機(jī)架是發(fā)電機(jī)的承重支架，用來(lái)支撐水輪發(fā)電機(jī)組軸向負(fù)荷和部分徑向負(fù)荷，上機(jī)架中心油盆內(nèi)安裝了上導(dǎo)軸承和推力軸承。 下機(jī)架用來(lái)支撐下導(dǎo)軸承和制動(dòng)器，下機(jī)架中心油盆內(nèi)安裝了下導(dǎo)軸承，在頂轉(zhuǎn)子時(shí)，下機(jī)架要承受機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分的重量。,空氣冷卻系統(tǒng),發(fā)電機(jī)采用雙路自循環(huán)密閉通風(fēng)空氣冷卻方式，在轉(zhuǎn)子兩端裝有螺旋槳式風(fēng)扇，旋轉(zhuǎn)時(shí)向轉(zhuǎn)子磁軛內(nèi)送風(fēng)，由離心作用通過(guò)磁極、氣隙和定子通風(fēng)溝，再通過(guò)空氣冷卻器，將機(jī)組運(yùn)行中產(chǎn)生的熱量帶走，熱空氣被冷卻后再進(jìn)入循環(huán)風(fēng)路中。發(fā)電機(jī)定子機(jī)座外均勻裝設(shè)了4個(gè)空氣冷卻器，運(yùn)行過(guò)程中，在定子溫度不超限的前提下，可退出一

3、個(gè)。,制動(dòng)系統(tǒng),發(fā)電機(jī)采用機(jī)械制動(dòng)的方式，在下機(jī)架支臂上均勻裝設(shè)了4只具有復(fù)位功能的制動(dòng)器，每個(gè)制動(dòng)器上均安裝了復(fù)位信號(hào)發(fā)送裝置，制動(dòng)器也作為發(fā)電機(jī)頂起裝置的一部分。,集電環(huán)和碳刷,發(fā)電機(jī)最上端的集電環(huán)和碳刷，其作用是將靜止的勵(lì)磁系統(tǒng)輸出的電流送入旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子線(xiàn)圈。,滅火系統(tǒng),發(fā)電機(jī)采用水噴霧滅火系統(tǒng)，機(jī)組內(nèi)設(shè)置感溫感煙式探測(cè)器及專(zhuān)用噴霧頭，并配有專(zhuān)門(mén)的自動(dòng)報(bào)警裝置，當(dāng)自動(dòng)報(bào)警裝置報(bào)警時(shí)，電站工作人員確認(rèn)發(fā)電機(jī)已失火后，打開(kāi)滅火裝置水管進(jìn)行滅火，使用水壓為0.2-0.25MPa。,下風(fēng)罩,下風(fēng)罩安裝在主軸法蘭連接處，構(gòu)成發(fā)電機(jī)的密閉倉(cāng)，下風(fēng)罩也作為發(fā)電機(jī)的安裝平臺(tái)，及水輪機(jī)吊車(chē)的支撐體。 下風(fēng)罩

4、上裝設(shè)大軸接地碳刷，和頂轉(zhuǎn)子限位裝置，防止軸電流經(jīng)瓦面接地造成燒瓦和頂轉(zhuǎn)子過(guò)高造成設(shè)備損壞。,二.運(yùn)行操作,機(jī)組開(kāi)停機(jī)操作 閘門(mén)操作 蝶閥操作 調(diào)速器操作,三.水輪發(fā)電機(jī),水輪機(jī)的轉(zhuǎn)速都比較低，特別是立式水輪機(jī)，為了能發(fā)出50HZ的交流電，水輪發(fā)電機(jī)采用多對(duì)磁極結(jié)構(gòu)，對(duì)于每分鐘120轉(zhuǎn)的水輪發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)子為25對(duì)磁極（n=60f/p）。三峽水電站單機(jī)容量為700MW，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為75r/min，使用40對(duì)磁極。,水輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子采用凸極式結(jié)構(gòu)，下圖是發(fā)電機(jī)的磁軛和磁極，磁軛是磁極磁力線(xiàn)的通路，如圖所示發(fā)電機(jī)有南北相間的24個(gè)磁極，在磁軛外圓周開(kāi)有T形槽，磁極通過(guò)T形榫頭，固定在磁軛上。圖1是轉(zhuǎn)子鐵

5、芯，圖中是兩個(gè)沒(méi)有安裝的磁極。,圖1--水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子有多對(duì)磁極,每個(gè)磁極上都繞有勵(lì)磁線(xiàn)圈，磁極電源由安裝在主軸端頭的勵(lì)磁發(fā)電機(jī)提供，或由外部的勵(lì)磁電源系統(tǒng)提供（由集電環(huán)向勵(lì)磁線(xiàn)圈供電）。24個(gè)勵(lì)磁線(xiàn)圈連接組成南北相間的12對(duì)磁極。,圖2--有勵(lì)磁繞組的轉(zhuǎn)子鐵芯,磁軛安裝在轉(zhuǎn)子支架上，在轉(zhuǎn)子支架中心安有發(fā)電機(jī)主軸，在主軸的上端頭安裝有勵(lì)磁發(fā)電機(jī)或集電環(huán)，勵(lì)磁繞組的引出線(xiàn)連接到集電環(huán)，軸下端有連接水輪機(jī)的法蘭，見(jiàn)圖3。,,圖3--水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子,定子線(xiàn)圈嵌放在定子槽內(nèi)，組成三相繞組，每相繞組由多個(gè)線(xiàn)圈組成，按一定規(guī)律排列，見(jiàn)圖4。,,圖4--水輪發(fā)電機(jī)定子鐵芯,定子線(xiàn)圈嵌放在定子槽內(nèi)，組成三相繞

6、組，每相繞組由多個(gè)線(xiàn)圈組成，按一定規(guī)律排列，見(jiàn)圖5。,,圖5--水輪發(fā)電機(jī)定子繞組,大型水輪發(fā)電機(jī)極數(shù)、槽數(shù)很多，電流大，較多采用波繞組，圖6是雙層波繞組示意圖。,圖6--水輪發(fā)電機(jī)定子繞組,水輪發(fā)電機(jī)安裝在由混凝土繞筑的機(jī)墩上，在機(jī)墩上安裝機(jī)座，機(jī)座是定子鐵芯的安裝基準(zhǔn)，也是水輪發(fā)電機(jī)的外殼，在機(jī)座外殼安裝有散熱裝置，降低發(fā)電機(jī)冷卻空氣的溫度。在機(jī)墩上還安裝下機(jī)架，下機(jī)架有推力軸承，用來(lái)安裝發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，推力軸承可承受轉(zhuǎn)子的重量與振動(dòng)、沖擊等力，見(jiàn)圖7.,圖7--水輪發(fā)電機(jī)機(jī)墩、機(jī)座、下機(jī)架,在機(jī)座上安裝定子鐵芯和定子線(xiàn)圈，見(jiàn)圖8,圖8--水輪發(fā)電機(jī)的定子,轉(zhuǎn)子插在定子中間，與定子有很小間隙，

7、轉(zhuǎn)子由下機(jī)架的推力軸承支撐，可以自由旋轉(zhuǎn)，見(jiàn)圖9。,,圖9--轉(zhuǎn)子安裝在下機(jī)架上,安裝上機(jī)架，上機(jī)架中心安裝有導(dǎo)軸承，防止發(fā)電機(jī)主軸晃動(dòng)，使它穩(wěn)定處于中心位置。,圖10--水輪發(fā)電機(jī)未蓋地板,鋪好上層平臺(tái)地板，裝好電刷裝置或勵(lì)磁電機(jī)，一臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)就安裝好了。,圖11--水輪發(fā)電機(jī),水輪發(fā)電機(jī)常見(jiàn)故障及處理方法,（一）發(fā)電機(jī)過(guò)負(fù)荷 一般來(lái)說(shuō)，小型發(fā)電機(jī)在并入大電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，是無(wú)過(guò)負(fù)荷現(xiàn)象的，可能出現(xiàn)過(guò)負(fù)荷運(yùn)行的情況有： （1）電網(wǎng)高壓線(xiàn)路某處發(fā)生事故，線(xiàn)路電壓大幅度下降。 （2）機(jī)組運(yùn)行于獨(dú)立小電網(wǎng)時(shí)，供電負(fù)荷過(guò)大；機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行于用戶(hù)線(xiàn)路，因?yàn)樵摼€(xiàn)路突然停電，導(dǎo)致用戶(hù)的負(fù)荷接近于機(jī)組供電負(fù)荷，導(dǎo)

8、致并網(wǎng)機(jī)組過(guò)負(fù)荷運(yùn)行。,從水輪發(fā)電機(jī)組在正常運(yùn)行的角度上看，過(guò)負(fù)荷現(xiàn)象是應(yīng)該堅(jiān)決杜絕的。當(dāng)然根據(jù)實(shí)際的情況，在運(yùn)行規(guī)程規(guī)定框架內(nèi)，當(dāng)幾組發(fā)生特殊的事故情況時(shí)，發(fā)電機(jī)可以承載短時(shí)過(guò)負(fù)荷。這是因?yàn)榘l(fā)電機(jī)對(duì)溫升和絕緣材料的耐溫能力有一定的裕度，所以短時(shí)間過(guò)負(fù)荷不會(huì)對(duì)絕緣材料的壽命產(chǎn)生太大的影響。同時(shí)，繞組絕緣老化需要一定的時(shí)間，質(zhì)損耗增大，絕緣材料變脆，介耐受擊穿電壓強(qiáng)度降低等，也都需要經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的高溫作用。高溫作用時(shí)間短，絕緣材料的損害程度就輕。,在發(fā)生事故或者在特殊情況下，需要發(fā)電機(jī)組過(guò)負(fù)荷運(yùn)行的，一旦發(fā)電機(jī)定子電流超過(guò)允許值，電氣值班人員應(yīng)該馬上檢查發(fā)電機(jī)的功率和電壓，同時(shí)密切觀察和記錄定子

9、電流超過(guò)允許值所經(jīng)歷的時(shí)間，接著按照相關(guān)的規(guī)定通過(guò)減少勵(lì)磁電流，降低定子電流到額定電流值。在這過(guò)程中需要注意的是，避免出現(xiàn)功率因數(shù)過(guò)高和定子電壓過(guò)低的情況。如果這種方法沒(méi)有發(fā)揮作用，那就需要馬上降低發(fā)電機(jī)的有功負(fù)荷，或者先將一部分負(fù)荷切斷，使定子電流降到許可值。,,（二）發(fā)電機(jī)運(yùn)行中欠勵(lì)磁或失磁 發(fā)電機(jī)的欠勵(lì)磁，是指發(fā)電機(jī)運(yùn)行中，晶閘管損壞，突然二相運(yùn)行，使發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流大幅度減少，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行的現(xiàn)象。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁回路斷線(xiàn)、晶閘管勵(lì)磁開(kāi)關(guān)誤跳閘或勵(lì)磁二相以上整流管損壞，會(huì)使發(fā)電機(jī)失去勵(lì)磁電流而造成失磁。 當(dāng)發(fā)電機(jī)欠勵(lì)磁運(yùn)行時(shí)，可以通過(guò)鉗形電流表，來(lái)對(duì)勵(lì)磁回路三相電流進(jìn)行檢查，如

10、果發(fā)現(xiàn)是勵(lì)磁少一相工作，就應(yīng)該立即降低有功負(fù)荷，解列停機(jī)后再有針對(duì)性的進(jìn)行檢查處理。,一般來(lái)說(shuō)，并網(wǎng)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)失磁后，勵(lì)磁電流表指示降為零；發(fā)電機(jī)定子電壓表指示下降，定子電流出現(xiàn)異常增大的現(xiàn)象，此時(shí)過(guò)負(fù)荷保護(hù)動(dòng)作將會(huì)迅速發(fā)出信號(hào)；這種情況下發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速不斷升高、功率因數(shù)表進(jìn)相、無(wú)功電能表倒轉(zhuǎn)。 當(dāng)發(fā)電機(jī)失磁后，會(huì)造成發(fā)電機(jī)同步運(yùn)行變?yōu)楫惒竭\(yùn)行，發(fā)電機(jī)向電網(wǎng)吸收大量無(wú)功功率。,具體的處理方法： 為了降低定子電流，值班人員應(yīng)快速的降低有功功率； 手動(dòng)增加勵(lì)磁電流或合上勵(lì)磁開(kāi)關(guān)恢復(fù)勵(lì)磁電流； 如仍無(wú)效果，說(shuō)明勵(lì)磁轉(zhuǎn)子繞組回路有斷路故障，應(yīng)立即解列停機(jī)檢查處理。,（三）發(fā)電機(jī)過(guò)負(fù)荷 現(xiàn)象: 當(dāng)發(fā)電機(jī)處

11、于過(guò)負(fù)荷狀態(tài)下時(shí)，其定子電流會(huì)超過(guò)額定值，同時(shí)其有功、無(wú)功及轉(zhuǎn)子電流也會(huì)超出額定值，同時(shí)定子電流如果超出額定值的1.1倍時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致過(guò)負(fù)荷保護(hù)發(fā)出動(dòng)作，出現(xiàn)過(guò)負(fù)荷報(bào)警信號(hào)。 處理:,在水輪發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行過(guò)程中，需要加強(qiáng)監(jiān)視，對(duì)其電壓、頻率和電流大小進(jìn)行進(jìn)行實(shí)時(shí)關(guān)注。一旦發(fā)現(xiàn)電壓或是頻率升高時(shí)，則需要通過(guò)降低無(wú)功或有功負(fù)荷，使定子電流能夠降至額定值范圍，當(dāng)調(diào)整后狀況沒(méi)有得到有效改善時(shí)，則需要采取切實(shí)可行的措施將過(guò)負(fù)荷消除。當(dāng)電壓或是頻率降低時(shí)，則為了避免過(guò)負(fù)荷的產(chǎn)生，則可以減小勵(lì)磁電流，但需要確保母線(xiàn)電壓要處于正常值范圍內(nèi)。一旦母線(xiàn)電壓降至事故極限值時(shí)，這時(shí)發(fā)電機(jī)組仍處于過(guò)負(fù)荷狀態(tài)下，這就需要

12、采取限負(fù)荷運(yùn)行，必要時(shí)還需要啟動(dòng)備用機(jī)組。,（四）發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地 現(xiàn)象: 在發(fā)電機(jī)出現(xiàn)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地時(shí)，表計(jì)指示沒(méi)有異常情況發(fā)生，但無(wú)論是警鈴、還是轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地信號(hào)都會(huì)發(fā)生報(bào)警信號(hào)，同時(shí)計(jì)算機(jī)報(bào)警信號(hào)也會(huì)同時(shí)反應(yīng)。 處理:,1）當(dāng)發(fā)生轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地報(bào)警時(shí)，則需要對(duì)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地信號(hào)進(jìn)行檢查，看其是否能夠復(fù)位，從而判斷出是瞬時(shí)接地還是永久接地；2）通過(guò)轉(zhuǎn)子電壓表來(lái)對(duì)轉(zhuǎn)子正地對(duì)和負(fù)對(duì)地電壓值進(jìn)行測(cè)量；3）通過(guò)勵(lì)磁回路的檢查來(lái)對(duì)接地的性質(zhì)和部位進(jìn)行判明；4）無(wú)論是金屬性接地還是非金屬性接地，都需要及時(shí)報(bào)告調(diào)度做好停機(jī)準(zhǔn)確，但對(duì)于金屬性接地，則需要還做啟用備用機(jī)組的準(zhǔn)備。4）當(dāng)發(fā)生轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接時(shí)，檢查處理

13、時(shí)間通常都是在二個(gè)小時(shí)內(nèi)完成，如果二個(gè)小時(shí)內(nèi)沒(méi)辦法處理的，則需要停機(jī)進(jìn)行處理。,（五）轉(zhuǎn)子回路兩點(diǎn)接地 現(xiàn)象： 1）警鈴響，機(jī)旁發(fā)“轉(zhuǎn)子接地”信號(hào)，計(jì)算機(jī)有報(bào)警信號(hào)；2）轉(zhuǎn)子電流異常增大，轉(zhuǎn)子電壓降低；3）無(wú)功功率表指示降低，功率因數(shù)可能進(jìn)相，有功負(fù)荷可能降低；4）由于磁場(chǎng)不平衡，機(jī)組有劇烈振動(dòng)聲；5）嚴(yán)重時(shí)，失磁保護(hù)有可能動(dòng)作。,處理： 由于轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地時(shí)，由于轉(zhuǎn)子電流增大，可能使勵(lì)磁回路設(shè)備損壞；若接地發(fā)生在轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)部，則轉(zhuǎn)子繞組過(guò)熱；機(jī)組劇烈振動(dòng)損壞設(shè)備，因此立即緊急停機(jī)，并報(bào)告調(diào)度。,（六）發(fā)電機(jī)溫度過(guò)高 現(xiàn)象： 1）上位機(jī)發(fā)對(duì)應(yīng)“機(jī)組溫度過(guò)高”信號(hào)；2）發(fā)電機(jī)定子線(xiàn)圈、定子鐵芯或冷

14、、熱風(fēng)溫度高于額定值。 處理： 1）若發(fā)電機(jī)的有功負(fù)荷或定子電流超過(guò)了額定值，則調(diào)整到額定范圍內(nèi)運(yùn)行；2）若測(cè)溫裝置異常引起，則退出故障測(cè)點(diǎn)，并通知維護(hù)專(zhuān)業(yè)班組進(jìn)行處理；,3）若空冷器進(jìn)、出水閥開(kāi)度不夠，則調(diào)節(jié)空冷器進(jìn)、出水閥開(kāi)度；4）若機(jī)組冷卻水壓不足，則檢查供水泵，同時(shí)投入機(jī)組冷卻備用水，調(diào)整水壓至正常；5）若空冷器堵塞造成水路不通，則短時(shí)加壓供水或倒換機(jī)組冷卻水；6）若空冷器進(jìn)出水閥閥芯脫落在關(guān)側(cè)引起，轉(zhuǎn)移機(jī)組負(fù)荷降低機(jī)組出力運(yùn)行，控制冷、熱風(fēng)溫度不致過(guò)高；7）在不影響全廠(chǎng)出力和系統(tǒng)的條件下，適當(dāng)調(diào)整各機(jī)組的有、無(wú)功負(fù)荷分配；8）經(jīng)采取以上措施無(wú)效，定子線(xiàn)圈、鐵芯溫度超過(guò)120，則應(yīng)聯(lián)系

15、調(diào)度停機(jī)處理。,（七）發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路斷線(xiàn) 現(xiàn)象： 1）警鈴響，發(fā)“失磁保護(hù)動(dòng)作”信號(hào)，計(jì)算機(jī)有報(bào)警信號(hào)；2）發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流表指針向零方向擺動(dòng)，勵(lì)磁電壓升高；3）定子電流急劇降低，有功、無(wú)功降至零；4）如磁極斷線(xiàn)，則風(fēng)洞內(nèi)冒煙，有焦臭味，并有很響的哧哧聲。 處理： 1）立即停機(jī)，檢查FMK動(dòng)作情況，并報(bào)告調(diào)度；2）如有著火現(xiàn)象，應(yīng)立即進(jìn)行滅火。,（八）發(fā)電機(jī)定子接地 發(fā)電機(jī)定子接地是指發(fā)電機(jī)定子繞組回路或與定子繞組回路直接相連的一次系統(tǒng)發(fā)生的單相接地短路。定子接地分為瞬時(shí)接地、永久接地、斷續(xù)接地等。 現(xiàn)象： 1）警鈴響，機(jī)旁發(fā)“定子接地”信號(hào)，計(jì)算機(jī)有報(bào)警信號(hào)；2）定子三相電壓不平衡，定子接地電

16、壓表出現(xiàn)零序電壓指示。 處理：,1）檢測(cè)、A、B、C三相對(duì)地電壓；（真接地時(shí)，定子電壓表指示接地相對(duì)地電壓降低或等于零，非接地相對(duì)地電壓升高，大于相電壓小于線(xiàn)電壓，且線(xiàn)電壓仍平衡。假接地時(shí)，相對(duì)地電壓不會(huì)升高，線(xiàn)電壓不平衡。這是判斷真、假接地關(guān)鍵；2）經(jīng)檢查如系內(nèi)部接地，報(bào)告調(diào)度，起動(dòng)備用機(jī)組或轉(zhuǎn)移負(fù)荷，盡快解列停機(jī)；3）經(jīng)檢查如系外部接地，應(yīng)查明原因，報(bào)告調(diào)度，按調(diào)度的要求處理；4）在選擇接地期間，應(yīng)監(jiān)視發(fā)電機(jī)接地電壓，發(fā)現(xiàn)消弧線(xiàn)圈故障應(yīng)立即停機(jī)。,（九）發(fā)電機(jī)冒煙著火 現(xiàn)象： 發(fā)電機(jī)上部蓋板或是密封不嚴(yán)處有煙氣冒出，而且風(fēng)洞內(nèi)會(huì)出現(xiàn)濃煙，還會(huì)有絕緣燒焦的氣味，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)有火花冒出。 處理：,當(dāng)值人員發(fā)現(xiàn)以上情況時(shí)，可以判斷發(fā)電機(jī)著火，這時(shí)需要緊急進(jìn)行停機(jī)，并通知值長(zhǎng)進(jìn)行及時(shí)處理，查看發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)，確保出口開(kāi)關(guān)處于跳開(kāi)的間狀態(tài)，同時(shí)還要確保滅磁開(kāi)關(guān)也處于跳閘的狀態(tài)，這時(shí)可則需要采用消防水進(jìn)行滅火，在滅火的同時(shí)觀察水車(chē)室的水路是否處于暢通狀況，直到火熄滅為止。,謝謝！,