300MW火电机组集控运行教科书(2)

值的 95% 。但是如定子电压低于额定值的 95% 时 , 则定子电流不允许超过额定值的 105% 。因而必须降低发电机的容量。因为发电机的额定容量为 S =JEUI, 在容量不变的前 提下 , 定子电流随电压的降低而相应升高 , 电压降低越多 , 电流也升高越大。实际上 , 在电 压降低 5% 而电流升高 5% 时 , 发电机的视在功率 S 已经略低于额定值。不难理解 , 定子绕 组的承载能力不可能满足电压继续下降时的电流相应升高 , 它理所当然地受到限制 , 也就是 说 ,105% 额定定子电流值就是正常运行时允许的最高值。

事故情况下 , 允许发电机的定子绕组在短时间内过负荷运行。同时也允许转子绕组相应 过负荷。 3 ∞ MW 机组的定子绝缘一般采用 B 级绝缘 , 其最高容许温度为 130 ℃ , 但具体应遵 照制造厂的规定来执行。发电机事故过负荷允许的时间应按制造厂规定执行 , 无规定时 , 可 参照表 3 13 所列值。

·

发电机事故过负荷允许的时间

事故过负荷电流值/额定电流值 1.15 120 128 ω 1.5 30 22 10 事故过负荷允许时间(s) 事故过负荷运行时 , 应密切注意发电机各部位的温度不超过规定值 , 否则应降低发电机 负荷。

3. 发电机定子电压不在额定值

电力系统和发电机的端电压因外界因素的变化而经常变化。如前所述 , 当发电机电压在

当电压过高时 , 可能引起转子绕组温度升高 , 如超过允许值则易造成绝缘损坏 , 使转子 端部绕组变形 ; 也可能引起铁芯温度升高 , 使定子的结构部件产生局部高温 ; 甚至引起绕组 匣间绝缘受损。当电压过低时 , 降低了并列运行机组和电压调节的稳定性 , 同时 , 在同样的 功率下由于定子电流升高而引起定子绕组温度升高 ; 对厂用电动机也有影响 , 如因过负荷发 热和机械力矩降低等。因此 , 发电机连续运行的最高电压允许为额定值的 105%, 最低电压 一般不得低于额定值的 90%~95%, 否则应考虑改变主变压器分接头的档数 , 对厂用电压

也应采取措施 , 维持其正常运行。

额定值的± 5% 范围变化时 , 允许按额定容量长期运行。

4. 频率偏离额定值

由于汽轮机对频率的要求较高 , 在频率过低时 , 还要影响发电机本身的正常运行 , 如因

通风效果降低使绕组和铁芯温度升高 , 因感应电动势下降而导致电流增加等。因此对频率变 动的规定为一般不超过± 0.2Hz, 在频率变动时 , 各发电厂应按系统要求和规定适当调整机

组出力。如频率过高或过低时 , 则应按事故处理规定进行处理。

5. 同步发电机的进相运行

随着电力系统的不断发展 , 输电线路的电压也越来越高 , 输电线路越来越长 , 因此 , 线

路对地电容越来越大 , 从而引起系统的电容电流及容性无功功率也越来越大。如果不能有效 地吸收剩余的无功功率 , 就会使电力系统的电压上升 , 甚至超过容许范围。采用并联电抗器 和同步调相机来吸收剩余的元功功率 , 一是有一定的限度 , 二是增加了设备投资。 .因此 , 最 好利用部分发电机进相运行以吸收过剩的无功功率并进行电压调整 O

发电机进相运行 , 从理论上分析是可行的 , 实际中一般要通过研究和运行试验来决定 ,

(1) 静态稳定性的降低。由于功角δ =900 时所对应的电磁功率是静态稳定理论上的最 大值 , 也即静态稳定极限 , 当进相运行时 , 在输出有功功率一定的条件下 , 随着励磁电流的 减少 ,S 角就要增大 , 向 900 方向逐渐靠近 , 从而使静态稳定性降低。

(2) 端部漏磁的发热。发电机端部的漏磁是由定子端部与转子端部漏磁迭加而成的合成 磁通。当发电机进相运行时 , 定子端部铁芯、端部压板以及转子护环等部分通过相当大的端 部漏磁。由于转子端部漏磁对定子有相对运动 , 所以在定子端部铁芯齿部、压板、压指等部 件中感应涡流 , 引起涡流损耗和磁滞损耗 , 从而使发电机端部发热。

(3) 厂用电电压的降低。厂用电通常引自发电机出口 O 发电机进相运行时 , 随着发电机 发电机从滞相转为进相运行时 , 静态稳定储备下降 , 端部发热严重 , 厂用电电压下降。

这些影响都和发电机的出力密切相关。发电机在进相运行时 , 出力越大 , 静态稳定性能越 差。在一定功率因数下 , 端部漏磁通约与发电机的出力成正比。因此 , 欲保持一定的静态稳 定储备和端部发热为一定值 , 随着进相程度的增大 , 出力应相应降低。 进相运行对发电机造成的影响主要有以下几方面 :

励磁电流的降低和发电机无功功率的倒流 , 发电机端电压降低 , 厂用电电压会随之降低。

二、发电机运行中的调节

发电机运行中的调节对象包括有功负荷和无功负荷 , 目前机组采用的多是机炉电集中控

制方式 , 即一台锅炉、一台汽轮机、一台发电机为一个独立的系统 , 有功负荷的调节由机炉 协调完成 , 无功负荷的调节则

由电气系统完成。

1. 发电机运行中的调节原则

(1) 有功负荷。正常运行时 , 值长根据上级调度命令 , 通知运行人员相应调整燃料量、

给水量、风量和汽机汽门开度。这一过程中运行人员要严密监视电气仪表 , 以保证发电机的 正常运行。事故时 , 运行人员可根据具体情况直接进行有功负荷的调整。

(2) 元功负荷。正常情况下 , 运行人员根据电网给定的电压曲线要求 , 通过改变 AVR 的工作点进行调节。事故时 , 根据事故处理要求进行调整。例如 , 发电机失步时应增加元功

负荷 , 三相定子电流不平衡超过规定时降无功负荷等。

2. 调节过程中的注意事项

(1) 调节过程中必须严密监视表计的变化情况 , 要注意各参数不能超过允许值。

(2) 调节幅度应控制得小一些 , 要注意被调参数的升降速度不能太大。 三、发电机的起、停和运行中的维护 ( 一 ) 发电机起动前的准备

发电机安装或检修完毕 , 就可将其起动并投入运行。为了保证发电机的安全可靠 , 在起 动前必须对有关设备和系统进行一系列的检查和试验 , 只有当这些检查、测量和试验都合格

时 , 方可起动机组。

1. 需要检查的项目

(1) 发电机、变压器组及励磁系统的一、二次回路的安装或检修工作终结后 , 在起动前

应将工作票全部收回 , 详细检查各部分及其周围清洁情况 , 各有关设备和仪表必须完好 , 短 路线和接地线必须撤除 , 工

作人员撤离现场。

(2) 检查发电机组各部件之间是否安装连接可靠 , 有无松动及不牢固的现象。 (3) 检查汇流管位于机座下部进出水管法兰处的接地片可靠接地。

(4) 发电机通水前检查水系统设备是否完好 , 水质的导电率、硬度、 pH 值是否达到要 求。

(5) 定子充水情况良好 , 压力正常 ,78 泄漏。 (6) 检查主变压器一切良好 , 符合起动条件。

2. 需要测量的项目

(1) 在冷态下测量转子绕组直流电阻和交流阻抗。

(2) 测量定子绕组和转子绕组的绝缘电阻 , 定子绕组绝缘电阻 25MO(25 ∞ V 兆欧表 ), 转子绕组绝缘电阻 231MO(5 ∞ v 兆欧表 )

(3) 各有关一次设备绝缘测量均合格。

。

3. 需进行的试验

(1) 试验发电机系统的所有信号正确。

(2) 安装、大修后 , 应检查励磁系统有关动、静态试验合格。

(3) 做主断路器、灭磁开关、励磁系统各开关、 6kV 厂用分支断路器的跳、合闸试验、 联动试验及保护传动试验 , 均应合格。 (4) 励磁系统连锁试验合格。

(5) 定子水泵连锁试验及断水保护试验合格。

(6) 安装、大修后的发电机 , 应做水压、定子水反冲洗及气密试验 o

4. 启动前应完成的有关操作

(1) 发电机氢、油、水系统投入 , 参数正常。在充氢过程中 , 应严格遵循中间气体置换

法。充氢的过程是 : 先用二氧化碳充满气体系统 , 以驱出空气 ; 再用氢气充满气体系统 , 以 驱出二氧化碳 , 从而将发电机转换至氢气冷却状态运行。反之 , 停机后 , 置换程序为氢气 一一二氧化碳一一空气。采用中间气体置换法可以防止在

系统管道和机内氢气与空气直接接

触

, 从而保证了置换过程的安全。

(2) 依据规程投退有关保护压板及熔断器。 ( 二 ) 汽轮发电机的起动与升压

1. 启动

充氢后 , 当发电机内的氢纯度和内冷凝结水水质、水温、压力及密封油压等均符合规程

规定 , 气体冷却器通水正常 , 高压顶轴油压大于规定值时 , 即可起动转子 , 在转速超过 l2 ∞ r/min 时 , 可以停止顶轴。发电机开始转动后 , 即应认为发电机及其全部设备均已带电。

对安装和检修后第一次起动的机组 , 应缓慢升速并监昕发电机的声音 , 检查轴承给油及 振动情况 , 在确认元摩擦、碰撞

之后 , 迅速增加转速。在通过临界转速时 , 应注意轴承振动 及集电环上碳刷是否有跳动、卡涩或接触不良现象 , 如无异常

即可升至额定转速 30 ∞ r/min

。

2. 升压

当汽轮发电机升速至额定转速且冷却系统已投运的情况下 , 就可以加励磁升高发电机定

子绕组电压 , 升压过程应平稳缓慢进行。注意事项有 :

1) 升压操作应缓慢、 ' 谨慎 , 并密切注视三相定子电流为零 ; 此外 , 转子电流、电压及 定子电压应均匀上升。当定子电压升至额定值后 , 应核对并记录转子额定空载励磁电流、电 压值。在每次升压至额定定子电压时 , 通过对空载励磁电流、电压的核对分析比较 , 可以判 断发电机转子绕组有无匣间短路现象。正常情况下 , 历次数值相近。如果发现空载电流升

高 , 励磁电压下降时 , 必须查明原因。

2) 及时测量发电机转子励磁回路绝缘 , 查有无接地现象。 待发电机升压至额定值 , 并检查一切

正常后 , 即可进行并列操作。 ( 三 ) 发电机的并列

发电机并列操作是电力系统中很重要的一项操作 , 必须认真对待 , 以便在并列操作以

后 , 能很快达到同步运行的目的。如操作不正常或发生误操作 , 将会对电力系统带来极其严 重的后果 , 可能发生巨大的冲击电流 , 甚至比机端短路电流还大得多 , 会引起系统电压严重 下降 , 使电力系统发生振荡甚至瓦解。为了使并列操作后发电

机迅速进入同步运行 , 一般采

用准同期并列。

在实际操作过程中应符合下列规定 :

1) 发电机电压与系统电压差不大于 10% 额定电压。

2) 发电机频率与系统频率差小于 0.2HZ0 3) 发电机与系统相位相同。

4) 安装或大修后的发电机还应检查与系统的相序一致 0 5) 同步表转动太快、跳动、停滞时禁止合闸。 6) 同步表连续运行时间不应超过 15mno 7) 禁止其他同期回路的操作。 ( 四 ) 机纽带负荷

机组并网后自动带上 15MW 的负荷 , 之后负荷的升降依值长命令执行。在变更机组有功

负荷的时候 , 同时调整机组无功负荷 , 以控制发电机功率因数 , 增加有功由机炉协调装置或 DEH 控制 , 电气值班人员负责监视有功、调整元功 , 以维持机端电压。当负荷增至规定值 ,

且运行稳定时 , 应按值长命令倒厂用电。发电机增加负荷时 , 必须监视发电机氢气温升、定 子水温、铁芯温度、绕组温度及

电刷等励磁装置工作情况。当发电机加满负荷时 , 应对发电 机及二次回路作一次详细检查 , 接头无发热 , 电刷无跳动、冒火 ,

引水管无抖动、无渗水及

振动过大等现象。

( 五 ) 发电机解列停机

在接到电力系统调度员命令以后 , 操作人员应按照值长命令填写操作票 , 经审核批准后

执行。在停机之前 , 应逐步降负荷 , 待负荷降至规定值时 , 将厂用电倒换至由起 / 备变供电 , 在减有功负荷的同时 , 注意

相应减少无功负荷 , 保持功率因数大于 0.85( 滞相 ) 。对于正常 停机 , 应在机组负荷降至 15MW 、无功降到接近零时 , 才能进行

解列操作。

解列后 , 拉开发电机出线隔离开关 , 停运主变压器及冷却装置 , 拉开主变压器中性点接 地开关。在解列与机组停止转动这一惰走时间内 , 定子的冷却水系统应继续运行 , 直到汽轮 机完全停止转动为止。对停用时间较长的发电机 , 应将定子绕组和定子端部冷却元件中的存 水全部放掉、吹干 , 冷却水系统管道内的积水也应放掉 , 并注意使发电机各部分的温度不低 于 +5 ℃ , 以防止冻坏设备。

停机之后 , 若要将机内氢气置换为空气 , 应采用中间气体置换法 , 以保证安全。若短时 停机 , 机内仍有氢气压力 , 则应保持密封油系统继续运行 ; 对于发电机已运行两个月以上的 停机 , 应对发电机的水回路进行反冲洗 , 以确保水回路通畅。

解列之后 , 还应根据操作票做好相应的安全措施。 ( 六 ) 汽轮发电丰厄运行中的检查和维护

1. 对发电机的一般检查与维护

1) 发电机正常运行时 , 定子冷却水质、进水压力温度、氢压必须符合参数规定值 ; 其 振动值 , 在额定转速时 , 轴承座三方面 ( 水平、轴向、垂直 ) 允许值小于 0.025mo

2) 发电机绝缘电阻应符合规定值 , 定子绕组在元存水且干燥后接近工作温度时 , 其对

地和相间绝缘电阻应二 25MO (2500V 兆欧表测量 ); 转子绕组冷却状态绝缘电阻应注 lMO (5 ∞ v 兆欧表测量 ), 各电阻检温计冷态绝缘电阻应 225MO(25 ∞ v 兆欧表测量 ); 定子汇流 管及定子出线进水管绝缘电阻 , 无存水时 221 ∞ KO(1 则 V 兆欧表测量 ), 通水时 2330KO( 用 1 则 V 兆欧表测量 ); 励端轴承油密封 , 内外挡油盖绝缘电阻应注 1MO( 用 1 侧 V 兆欧表测 量 )

。

3) 严密监视运行中发电机的各种表计 , 如电压、电流、频率、各种温升等不得超过规定值 , 每小时应记录一次发电机的工况参数 , 如

有计算机打印值 , 可与之对照。如果发现个

别温度测点显示异常 , 应对这个部位温度加强监视 , 缩短其记录间隔时间。

4) 察看发电机各部 , 应无异状、异音、无焦昧、放电、火星、臭味、渗水、漏水及结 露等 , 用于拭触发电机元异常振动、过热等。 5) 监视发电机严格按规定负荷运行。

2. 对发电机水冷系统的检查与维护

l) 定期检查定子冷却水系统的水箱水位、水质导电率。例如 , 在运行中发现定子绕组 2) 氢气冷却器进水温度应在 20~33 ℃之间 , 出水温度运 38 ℃ , 进水压力在 0.1~

漏水 , 应尽快停机检查 ; 若发现冷却水量减少 , 要密切监视定子绕组的温升是否超过允许 值 , 如未超过则仍可继续运行。 02MPa 之间。一台氢气冷却器停用时 , 发电机可带 80% 额定负荷。

3) 应密切监视定子冷却水的流量、迸出水温度、压力和进出水温差等 , 如有异常 , 应

立即检查进出水温度 , 不得超过允许值。 3. 对供气系统的检查和维护

1) 对气体质量进行经常性的监视 , 应以氢气纯度指示仪和差压表的指示为根据 , 要求

机内氢气纯度 >97%, 低于此值时 , 应进行排污和补氢 , 以恢复氢气纯度。在一定的转速 下 , 氢冷发电机风扇前后的压差与冷

却气体的密度成正比。如果冷却气体的压力和温度不 变 , 则当气体的含氢量降低时 , 气体的密度就会增加 , 此时压差表所指示的压差亦增加。

2) 运行中应维持氢压在额定值 , 若发现运行中氢压有所降低 , 应查明原因 , 必要时手 动补氢。

3) 保持冷氢温度在 30~46 ℃之间。 4. 对轴密封的检查与维护

1) 当发电机充满氢气时 , 应监视密封瓦中的供油连续不中断。 2) 油密封压力表指示正常 , 油的流量正常 , 回油温度运 70 ℃。

3) 主油箱上的排烟风机必须经常投入运行 , 定期检查出油管和主油箱中氢气含量 , 氢 气含量大于 2% 时 , 应查明原因 , 加以消除。

5. 对集电环和电刷的检查与维护

集电环与电刷的检查与维护由运行人员负责 , 其内容主要有以下几项 :

1) 检查电刷在刷框内有无摇动或卡涩现象 , 接触是否良好 , 有无发热和冒火情况。

2) 各电刷的电流分担是否均匀 , 电刷和连线是否过热。 3) 按照电刷的磨损程度 , 调整电刷的压力。

4) 发电机停机后 , 必须清理集电环的通风孔 , 因为这些孔会逐渐被灰尘阻塞而失去通 风作用。

5) 应定期用干布擦拭集电环及其周围零件 , 因为如果碳粉弄脏了集电环表面会降低转 6) 检查集电环时 , 可顺序将其由刷框内抽出 O 一般情况下更换电刷时 , 在同一时间内 ,

每个刷架上只许换一个电刷 , 换上的电剧需先研磨良好 , 且新旧牌号应一致。 7) 为了使滑环磨损均匀 , 在 2~3 个月内必须更换一次集电环的极性。

发电机运行中 , 在励磁回路上进行调整工作时 , 工作人员应站在绝缘垫上 , 并应穿绝缘 靴 , 将衣袖扎紧 , 切不可戴手套 , 工作时应有专人在场监护。

子的绝缘电阻。

6. 发电机正常运行时的一些技术要求

1) 氢气湿度 <4g/m3( 额定氢压下 ); 冷却器进水温度 2533 ℃ , 出风温度为 30~46 ℃。 2) 定子绕组冷却水水质要求 : 导电率 (20 ℃ ) 为 0.5~1.5 μ S/cm, 酸碱度为 6.5 斗 , 硬

度三三年 gN/L, 允许攒量氨 (NH3), 定子绕组进水温度为 45 ± 3 ℃。

3) 发电机不允许用空气冷却运行。在油密封和氢气冷却器投入运行的情况下 , 允许短 时间空气冷却无励磁空转作机械检查 O

4) 最大连续出力时 : 氢压 0.3MPa( 表压 ); 氢气冷却器进水温度 20 ℃ , 厂房环境温度 30 ℃以下。

第二章发电刷刷磁系统

第一节概述

同步发电机的励磁系统一般由励磁功率单元和励磁调节器两个部分组成

励磁功率单元向同步发电机转子提供直流电 流 , 即励磁电流 , 励磁调节器根据输入信号和给 定的调节准则控制励磁功率单元的输出 , 整个励 醒自动控制系统是由励磁调节器、励磁功率单元 和发电机构成的一个反馈控制系统。

电力系统在正常运行时 , 发电机励磁电流的 变化主要影响电网的电压水平和并联运行机组间 无功功率的分配。因此 , 励磁控制系统的任务主 要有以下几个方面 :

(l) 在正常运行条件下 , 供给同步发电机励磁电流 , 并根据发电机所带负荷的情况 , 相 应地调整励磁电流 , 以维持发电机机端电压在给定水平上 ;

(2) 使并列运行的各同步发电机所带的无功功率得到稳定而合理的分配 ;

(3) 增加并入电网运行的同步电机的阻尼转矩 , 以提高电力系统静态稳定性及输电线路 (4) 在电力系统发生短路故障造成发电机机端电压严重下降时 , 进行强励 , 将励磁电流 (5) 在同步发电机突然解列 , 甩掉负荷时 , 进行强减 , 将励磁电流迅速降到安全数值 , (6) 在发电机内部发生短路故障时 , 进行快速灭磁 , 将励磁电流迅速减到零值以减小故

的有功功率传输能力 ;

迅速增到足够的顶值 , 以提高电力系统的暂态稳定性 ; 以防止发电机电压的过分升高 ; 障损坏程度 ;

(7) 在不同运行工况下 , 根据要求对发电机实行过励磁限制和欠励磁限制 , 以确保同步

为了很好地完成上述各项任务 , 励磁系统应满足以下基本要求 : ( 一 ) 对功能方面的要求

发电机组的安全稳定运行 o

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