【正文】 XXXX 發(fā)電有限責(zé)任公司電氣專業(yè) 培訓(xùn)教材 1 發(fā)電公司電氣專業(yè)培訓(xùn)教材 （上） 第一部分：三相交流發(fā)電機(jī) 第一節(jié) 發(fā)電機(jī)的工作原理與構(gòu)成 一、三相交流發(fā)電機(jī)的工作原理 發(fā)電機(jī)是根據(jù)電磁感應(yīng)原理來(lái)工作的，能把機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，在火電廠中，用汽輪機(jī)作為發(fā)電機(jī)的原動(dòng)機(jī)，整個(gè)機(jī)組叫汽輪發(fā)電機(jī)組，其中的交流發(fā)電機(jī)稱之為汽輪發(fā)電機(jī)，那么汽輪發(fā)電機(jī)是怎樣發(fā)出的電能？根據(jù)電磁感應(yīng)原理，只要導(dǎo)體切割磁場(chǎng)，在導(dǎo)體中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，也就是說(shuō)，不管是導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)還是磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)，只要是導(dǎo)體與磁場(chǎng)之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體切割了磁力線，就會(huì)在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。在工程實(shí) 際應(yīng)用中，發(fā)電機(jī)制造廠家適當(dāng)選擇了轉(zhuǎn)子磁極的形狀，使得在勵(lì)磁繞組中流過(guò)電流后，發(fā)電機(jī)定轉(zhuǎn)子之間氣隙中的磁感應(yīng)強(qiáng)度大致按正弦規(guī)律分布，當(dāng)汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，就得到了一個(gè)在空間旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)，此旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與靜止不動(dòng)的三相定子繞組就發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在三相定子繞組中感應(yīng)出正弦交流電動(dòng)勢(shì)，由于三相定子繞組在制造時(shí)，其每相繞組在空間的位置是對(duì)稱的，因此感應(yīng)出的電動(dòng)勢(shì)也是對(duì)稱的，我們?cè)诠こ虒?shí)際中，按照三相電路中的連接方法，把定子繞組接成星形后，再與負(fù)載接通，在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的作用下，電路中就出現(xiàn)電流，向負(fù)載輸出電能。 XXXX 發(fā)電有限責(zé)任公司電氣專業(yè) 培訓(xùn)教材 2 二、 三相交流發(fā)電機(jī)的構(gòu)成 從總體結(jié)構(gòu)上來(lái)看，三相交流發(fā)電機(jī)都是由建立磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)子和產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的定子的兩大部分組成的，轉(zhuǎn)子由導(dǎo)電的轉(zhuǎn)子繞組與建立磁場(chǎng)并增強(qiáng)磁場(chǎng)強(qiáng)度的轉(zhuǎn)子鐵芯構(gòu)成，定子由導(dǎo)電的定子繞組與導(dǎo)磁的定子鐵芯構(gòu)成，發(fā)電機(jī)的定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組構(gòu)成了發(fā)電機(jī)的電路部分，發(fā)電機(jī)的定子鐵芯與轉(zhuǎn)子鐵芯構(gòu)成了發(fā)電機(jī)的磁路部分，發(fā)電機(jī)定子與轉(zhuǎn)子之間，彼此沒(méi)有電和機(jī)械的直接聯(lián)系，發(fā)電機(jī)定子與轉(zhuǎn)子磁路之間通過(guò)磁力線相聯(lián)系，利用磁的聯(lián)系傳遞能量、轉(zhuǎn)換能量。 三、三相交流發(fā)電機(jī)頻率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系 交流電動(dòng)勢(shì)每秒鐘變化的次數(shù)稱之為交流電 的頻率，而交流電動(dòng)勢(shì)是由轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)感應(yīng)出來(lái)的，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子是由汽輪機(jī)拖動(dòng)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的，顯然發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)要是只有一對(duì)磁極，當(dāng)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，定子繞組中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就要交變一次。那么按照這個(gè)原理，具有 P 對(duì)磁極的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，定子繞組中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就要交變 P 次。轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)每分種旋轉(zhuǎn) N 轉(zhuǎn)，電動(dòng)勢(shì)每分鐘交變 PN次，于是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速與交變電勢(shì)的頻率有以下關(guān)系： f＝ PN/60 由于汽輪機(jī)在高轉(zhuǎn)速下運(yùn)行是比較經(jīng)濟(jì)的，規(guī)定為每分鐘為 3000 轉(zhuǎn)，汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極為一對(duì)極，即兩極電機(jī)，從以上敘述可知，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子每分鐘旋轉(zhuǎn) 3000轉(zhuǎn)，極對(duì)數(shù)為一對(duì)極，那么發(fā)電機(jī)每秒鐘電勢(shì)交變 50 次。即交流電的頻率為 50 周 /秒，也稱之為 50Hz 或工頻（我國(guó)的規(guī)定）。 XXXX 發(fā)電有限責(zé)任公司電氣專業(yè) 培訓(xùn)教材 3 第二節(jié) WX21Z— 085LLT 150MW 發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)及規(guī)范 一、 WX21Z— 085LLT 150MW 發(fā)電機(jī)型號(hào)及主要技術(shù)參數(shù) 主要技術(shù)參數(shù) 名稱 單位 參數(shù) 型號(hào) WX21Z085LLT 額定容量 Sn MVA 176 額定功率 Pn MW 150 額定功率因數(shù) COSφ n 定子額定電壓 Un KV 定子額定電流 In A 6469 頻率 fn 50 轉(zhuǎn)速 ｒ／ｍｉｎ 3000 額定勵(lì)磁電壓 V 248 額定勵(lì)磁電流 A 1344 定子線圈接線 Y 冷卻方式 循環(huán)密閉式空氣冷卻 勵(lì)磁方式 靜止可控硅勵(lì)磁 定子線圈絕緣等級(jí) F 轉(zhuǎn)子線圈絕緣等級(jí) F 定子鐵芯絕緣等級(jí) F 定子線圈極限溫度 ℃ 120 XXXX 發(fā)電有限責(zé)任公司電氣專業(yè) 培訓(xùn)教材 4 轉(zhuǎn)子線圈極限溫度 ℃ 105 定子鐵芯極限溫度 ℃ 120 發(fā)電機(jī)進(jìn)口風(fēng)溫 ℃ 40 發(fā)電機(jī)出口風(fēng)溫 ℃ 90 WX21Z— 085LLT 150MW 發(fā)電機(jī)空冷系統(tǒng)構(gòu)成 該型號(hào)發(fā)電機(jī)為空冷、自通風(fēng)的 兩極隱極式轉(zhuǎn)子電機(jī)，具有含空氣－水熱交換器（空冷器）的封閉冷卻回路，空冷器位于發(fā)電機(jī)下部的基礎(chǔ)里，發(fā)電機(jī)有兩條對(duì)稱于發(fā)電機(jī)中心的空冷回路，冷卻空氣由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子兩端風(fēng)扇打入，一部分冷卻空氣進(jìn)入轉(zhuǎn)子線圈端部區(qū)域，冷卻轉(zhuǎn)子繞組端部，然后進(jìn)入氣隙，一部分冷卻空氣直接進(jìn)入氣隙，在此處與來(lái)自轉(zhuǎn)子端部線圈的冷卻空氣匯合，然后冷卻轉(zhuǎn)子本體表面，另一部分冷卻空氣對(duì)定子線圈端部冷卻后，沿軸向風(fēng)道進(jìn)入機(jī)座中部，冷卻鐵芯和繞組后，進(jìn)入氣隙，再冷卻轉(zhuǎn)子本體中部。然后與前兩部分冷卻空氣匯合，經(jīng)過(guò)定子鐵芯中的徑向通風(fēng)道冷卻定子繞組和鐵芯后回到空氣冷卻器，經(jīng)冷卻后，再回到風(fēng)扇，形成循環(huán)。定子繞組采用間接冷卻方式，熱流經(jīng)槽壁，從繞組絕緣傳至鐵芯，由流經(jīng)鐵芯徑向通風(fēng)道的冷卻空氣冷卻鐵芯，發(fā)電機(jī)機(jī)座作為業(yè)子通風(fēng)風(fēng)道，使空氣不僅通過(guò)氣隙而且通過(guò)鐵芯外圓進(jìn)入各段鐵芯，以使軸向溫度均勻分布。 轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中風(fēng)路是冷風(fēng)從護(hù)環(huán)板和轉(zhuǎn)軸之間吹進(jìn)轉(zhuǎn)子，進(jìn)入轉(zhuǎn)子繞組端部風(fēng)腔，在槽入風(fēng)口處冷風(fēng)進(jìn)入轉(zhuǎn)子空心導(dǎo)體，在導(dǎo)體中，這部分冷風(fēng)分成兩部分，一部分冷風(fēng)通過(guò)槽中的空心導(dǎo)體到達(dá)轉(zhuǎn)子中心部位，從那里穿過(guò)空心導(dǎo)體和槽楔上的徑向孔進(jìn)入氣隙。另一部分冷風(fēng)通過(guò)繞組端部空心導(dǎo)體，到達(dá) 磁極軸線部分，從那里它由空心導(dǎo)體內(nèi)XXXX 發(fā)電有限責(zé)任公司電氣專業(yè) 培訓(xùn)教材 5 排出，最后通過(guò)轉(zhuǎn)子本體端部的月牙槽進(jìn)入氣隙。 注：發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組是含銀空芯導(dǎo)線制成，繞組上有進(jìn)、出風(fēng)口（內(nèi)部冷卻）發(fā)電機(jī)絕緣材料制造為 F 級(jí)，運(yùn)行中按 B 級(jí)考核標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。 發(fā)電機(jī)測(cè)溫裝置 發(fā)電機(jī)的測(cè)溫裝置主要用于溫度等檢測(cè)以保證安全運(yùn)行， WX21Z— 085LLT 150MW 發(fā)電機(jī)所配測(cè)量裝置分述如下。 定子溫度測(cè)量：定子繞組中有 6 個(gè) PT100 電阻測(cè)溫元件，圍繞圓周平均分布，放置在繞組層間，用于遙測(cè)各點(diǎn)的溫度。 冷空氣溫度測(cè)量：在發(fā)電機(jī)冷風(fēng)道里安裝有兩只 PT100 電阻溫度測(cè)溫元件 ，用于遙測(cè)溫度，兩只帶電接點(diǎn)溫度計(jì)，用于現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)溫度。 熱空氣溫度測(cè)量：在發(fā)是熱風(fēng)道里安裝有兩只 PT100 電阻溫度測(cè)溫元件，用于遙測(cè)溫度，兩只帶電接點(diǎn)溫度計(jì)，用于現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)溫度。 軸承溫度測(cè)量：每個(gè)軸承出油口處裝有帶電接點(diǎn)的指針式溫度計(jì)，用于現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)溫度。 空冷發(fā)電機(jī)出入口溫度規(guī)定 發(fā)電機(jī)的入口風(fēng)溫最高不得超過(guò) 40℃、出口風(fēng)溫最高不得超過(guò)90℃ 、發(fā)電機(jī)兩側(cè)入口風(fēng)溫差不超過(guò) 3℃ 出、入口風(fēng)溫差不超過(guò) 50℃，上述溫度都做入電氣與汽機(jī) DCS 畫面中，使用 PT100 電阻埋入發(fā)電機(jī)內(nèi)部進(jìn)行測(cè)溫共有六個(gè)測(cè)點(diǎn)，沿發(fā)電機(jī)圓周分布 。（ PT— 鉑電阻， 0℃時(shí)鉑的電阻值為 100Ω ，測(cè)量誤差為 177。 3℃ ，測(cè)溫范圍 0℃ — 300℃ ）在XXXX 發(fā)電有限責(zé)任公司電氣專業(yè) 培訓(xùn)教材 6 DCS 畫面上以 棒狀圖 顯示溫度，同時(shí)棒狀圖以不同的顏色來(lái)提醒值班員注意溫度的變化趨勢(shì)，紅色及綠色分別代表溫度高、及溫度正常。發(fā)電機(jī) 空冷器共有 6 組，進(jìn)水量 420T/H，進(jìn)水溫度不超過(guò) 33℃，出水溫度不超過(guò) 38℃。 二、 WX21Z— 085LLT 150MW 發(fā)電機(jī)特殊部分 由山東濟(jì)南發(fā)電設(shè)備廠按阿爾斯通技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制造的 150MW 發(fā)電機(jī)組與國(guó)產(chǎn)機(jī)組略有不同，現(xiàn)分別介紹如下。 發(fā)電機(jī)本體兩端裝設(shè)有空氣濾清器：因該型號(hào)發(fā)電機(jī)為循環(huán) 密閉空冷式發(fā)電機(jī)組，但實(shí)際上整個(gè)空氣冷卻系統(tǒng)，不可能做的非常嚴(yán)密，在風(fēng)扇的出風(fēng)區(qū)，空氣就會(huì)泄漏到發(fā)電機(jī)外部，在風(fēng)扇的進(jìn)風(fēng)區(qū)空氣就會(huì)被從發(fā)電機(jī)外部吸入，為防止含有灰塵及水分的空氣補(bǔ)入發(fā)電機(jī)內(nèi)部，以保證發(fā)電機(jī)安全運(yùn)行，在發(fā)電機(jī)運(yùn)行中應(yīng)定期對(duì)空氣濾清器進(jìn)行檢查和清洗。 發(fā)電機(jī)勵(lì)端冷卻風(fēng)道：在發(fā)電機(jī)勵(lì)端即正負(fù)極滑環(huán)下方裝設(shè)有冷卻風(fēng)道，該風(fēng)道與室處相通在發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)對(duì)發(fā)電機(jī)滑環(huán)及碳刷進(jìn)行冷卻。 發(fā)電機(jī)勵(lì)端接軸碳刷：傳統(tǒng)的發(fā)電機(jī)為了避免軸電流對(duì)發(fā)電機(jī)的危害，通常在發(fā)電機(jī)的汽側(cè)裝有接軸碳刷，但該型號(hào)發(fā)電機(jī)在汽 側(cè)裝有傳統(tǒng)的接軸碳刷，而在勵(lì)端還裝設(shè)有一套阻容碳刷接軸裝置，其作用有以下兩方面： A、因汽端接軸碳刷的工作環(huán)境相對(duì)比較惡劣，高溫、油霧的影響，有可能使汽端接軸碳刷接地失效，因而在發(fā)電機(jī)的勵(lì)端安裝一套阻容碳刷接軸裝置。 B、靜態(tài)勵(lì)磁系統(tǒng)給轉(zhuǎn)子實(shí)際上提供的直XXXX 發(fā)電有限責(zé)任公司電氣專業(yè) 培訓(xùn)教材 7 流電源是一個(gè)脈動(dòng)直流，由于轉(zhuǎn)子繞組存在電容效應(yīng)，這樣在發(fā)電機(jī)軸上將感應(yīng)出 30V— 80V 的軸電壓，而阻容接軸碳刷能將此電壓抑制在 3V 以下的安全范圍內(nèi)。 發(fā)電機(jī)滑環(huán)及碳刷 系統(tǒng) 滑環(huán)也稱集電環(huán)，分為正負(fù)兩個(gè)環(huán)，為了縮短的支撐點(diǎn)間的距離和減小滑環(huán)直徑及圓周速度，滑環(huán)都裝 在發(fā)電機(jī)勵(lì)磁側(cè)的軸承外側(cè)。通常負(fù)滑環(huán)靠發(fā)電機(jī)側(cè)，正滑環(huán)靠勵(lì)側(cè)，勵(lì)磁電流由靜止的電刷通過(guò)旋轉(zhuǎn)的滑環(huán)注入轉(zhuǎn)子繞組，電刷和滑環(huán)是滑動(dòng)接觸。正負(fù)極滑環(huán)上各裝設(shè)碳刷 5 組，每組 3 塊。共計(jì) 30 塊碳刷。勵(lì)磁電流通過(guò)滑環(huán)和電刷裝置傳輸?shù)桨l(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組，開(kāi)槽的滑環(huán)和用于冷卻的滑環(huán)風(fēng)扇位于發(fā)電機(jī)非驅(qū)動(dòng)端，冷卻空氣經(jīng)過(guò)冷卻風(fēng)道從室外吸入，對(duì)滑環(huán)和電刷進(jìn)行冷卻，電刷裝置由電刷支架、帶導(dǎo)電板環(huán)、導(dǎo)風(fēng)板、罩、電刷裝配、引出線、軸封圈、阻容接地裝置等部分組成。電刷的數(shù)量由勵(lì)磁電流決定，但每個(gè)插入式提刷裝置上應(yīng)有三塊電刷，通過(guò)改變提刷裝置的 數(shù)量以滿足勵(lì)磁電流的要求。正負(fù)極滑環(huán)上各裝設(shè)碳刷 5 組，每組 3 塊，共計(jì) 30 塊碳刷。當(dāng)電刷達(dá)到應(yīng)用極限前應(yīng)取出并更換，磨損極限為電刷的紅頂指示接近刷握的最低點(diǎn)，為了防止電刷頂端懸掛在刷握上，電刷在達(dá)到磨損最低極限前必須保留幾毫米并將電刷取出，絕對(duì)不能等到零點(diǎn)時(shí)再取出。 發(fā)電機(jī)運(yùn)行中更換滑環(huán)電刷的注意事項(xiàng) 在同一時(shí)間內(nèi)只允許一個(gè)人在一個(gè)極上操作。 必須穿絕緣鞋或站在絕緣膠墊上。 XXXX 發(fā)電有限責(zé)任公司電氣專業(yè) 培訓(xùn)教材 8 戴上護(hù)目眼鏡以防粉粒飛出。 不要接觸發(fā)電機(jī)的其它部件。 每次只能拉出或插入一個(gè)提刷裝置，更換其中的電刷，并將其插入回去。 應(yīng)在勵(lì)磁電流低 的時(shí)候操作。 遵守安規(guī)中的相關(guān)規(guī)定。 發(fā)電機(jī)運(yùn)行中更換接地電刷的注意事項(xiàng) WX21Z— 085LLT 150MW 發(fā)電機(jī)勵(lì)端有兩塊接軸接地電刷，汽端有兩塊接軸接地電刷，接地電刷一般在停機(jī)時(shí)更換，若在運(yùn)行過(guò)程中更換此電刷，一次只能取出一只電刷以保持轉(zhuǎn)子與地電壓相同。 在同一時(shí)間內(nèi)只允許一個(gè)人在一端上操作。 不要接觸發(fā)電機(jī)的其它部件。 必須穿絕緣鞋或站在絕緣膠墊上。 戴上護(hù)目眼鏡以防粉粒飛出。 每次只能更換一塊電刷，更換后將其插回。 遵守安規(guī)中的相關(guān)規(guī)定。 碳刷的負(fù)溫度特性 是指隨碳刷本體溫度的升高，接觸電阻反而減 小，當(dāng)溫度升至 80℃— 100℃時(shí)，接觸電阻最小，當(dāng)超過(guò) 100℃時(shí)，接觸電阻反而增大。由于碳刷的負(fù)溫度特性，要求其均流特性要好。在發(fā)電機(jī)剛投運(yùn)和連續(xù)運(yùn)行 10 天之內(nèi)，要特別注意碳刷的運(yùn)行溫度和對(duì)其的檢查。規(guī)定：滑環(huán)的運(yùn)行溫度不超過(guò) 120℃，每 100 小時(shí)磨損不超過(guò) 3MM。日常運(yùn)行中，XXXX 發(fā)電有限責(zé)任公司電氣專業(yè) 培訓(xùn)教材 9 要求連續(xù)運(yùn)行溫度不超過(guò) 85℃ — 90℃。碳刷溫度的測(cè)量： 1）測(cè)量刷辮與碳刷的溫度、 2）測(cè)量刷握的溫度、 3）測(cè)量滑環(huán)與碳刷結(jié)合面的溫度、 4）測(cè)量正負(fù)極滑環(huán)的溫度。碳刷的維護(hù)：換碳刷時(shí)，因使勵(lì)磁電流盡量小，因正負(fù)極滑環(huán)相很近，要注意防止正、 負(fù)極短路，調(diào)整碳刷時(shí)，溫度高的碳刷說(shuō)明通過(guò)的電流大，應(yīng)調(diào)整溫度低的碳刷，溫度低說(shuō)明其通過(guò)的電流小，接觸不良或其他原因引起，應(yīng)仔細(xì)檢查處理，每次更換的碳刷最多不超過(guò)總數(shù)的 1/3。 第三節(jié) 發(fā)電機(jī)靜態(tài)勵(lì)磁系統(tǒng) 發(fā)電機(jī)靜態(tài)勵(lì)磁系統(tǒng)（參考 EXC— 9000 型） 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的主要任務(wù)是向發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組提供一個(gè)可調(diào)的直流電流，以滿足發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行的需要。無(wú)論在穩(wěn)定運(yùn)行或暫態(tài)過(guò)程中，同步發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)在很大程度上與勵(lì)磁有關(guān)。 對(duì)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁進(jìn)行的調(diào)節(jié)和控制，不僅可以保證發(fā)電機(jī)運(yùn)行的可靠