1、發(fā)電機(jī)設(shè)備及電氣系統(tǒng)發(fā)電機(jī)設(shè)備及電氣系統(tǒng)2013年6月 發(fā)電機(jī)是由汽輪機(jī)作原動(dòng)力拖動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，利用電磁感應(yīng)原理把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能設(shè)備。 發(fā)電機(jī)工作的機(jī)理是通過(guò)勵(lì)磁機(jī)對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生磁場(chǎng)，通過(guò)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，對(duì)靜子線圈產(chǎn)生切割磁力線作用，從而在靜子線圈上產(chǎn)生電流。 發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子由汽輪機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，當(dāng)直流電經(jīng)碳刷、滑環(huán)通入轉(zhuǎn)子繞組后，轉(zhuǎn)子繞組就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，它和靜止的三相繞組間形成相對(duì)運(yùn)動(dòng)，磁場(chǎng)切割了定子繞組，從而在定子繞組中感應(yīng)出電勢(shì)來(lái)。 汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子具有一對(duì)磁極，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，定子繞組中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)正好交變一次。當(dāng)汽輪機(jī)以每分鐘3000轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)時(shí)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子每秒鐘要旋轉(zhuǎn)50周，磁極也要變化50

2、次，那么在發(fā)電機(jī)定子繞組內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也變化50次，在定子三相繞組內(nèi)感應(yīng)出相位不同的、頻率為50Hz的三相交變電動(dòng)勢(shì)。這個(gè)過(guò)程即為汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的過(guò)程。在三相交流電中，A、B、C三相電勢(shì)的相位差各為120。把這三相電勢(shì)隨時(shí)間變化的規(guī)律用圖形表示出來(lái)，就如圖所示。它們達(dá)到最大值的順序，是ABC，我們稱為“相序”。為了區(qū)別，用黃、綠、紅三種顏色分別表示A、B、C三相?；痣姀S的汽輪發(fā)電機(jī)皆采用二極、轉(zhuǎn)速為3000r/min的臥式結(jié)構(gòu)，發(fā)電機(jī)與汽輪機(jī)、勵(lì)磁機(jī)等配套組成同軸運(yùn)轉(zhuǎn)的汽輪發(fā)電機(jī)組。發(fā)電機(jī)主要由定子、轉(zhuǎn)子、軸承、勵(lì)磁機(jī)和發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)組成。1 1) )定子定子鐵芯鐵芯定子鐵芯是

3、構(gòu)成發(fā)電機(jī)主磁通回路和固定定子繞組的重要部件，定子鐵芯內(nèi)圓開有槽，槽內(nèi)放置定子繞組。定子槽形為開口槽，便于嵌線。2 2) )定子繞組定子繞組定子繞組嵌放在定子鐵芯內(nèi)圓的定子槽中，分三相布置，互成120電角度。每個(gè)線棒分為直線部分（置于鐵芯槽內(nèi)）和兩個(gè)端接部分。大型發(fā)電機(jī)由于散熱的需要，采用內(nèi)部冷卻的線棒。3)3)定子機(jī)座及端蓋定子機(jī)座及端蓋機(jī)座的作用主要是支和固定定子鐵芯、定子繞組，分配冷卻氣流，承受全部電磁力矩和倍頻的交變電磁力的作用。端蓋的作用是將發(fā)電機(jī)本體的兩端封蓋起來(lái)，并與機(jī)座、定子鐵芯和轉(zhuǎn)子一起構(gòu)成電機(jī)內(nèi)部完整的通風(fēng)系統(tǒng)。轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子軸、鐵芯、轉(zhuǎn)子繞組、護(hù)環(huán)和風(fēng)扇等。1 1) )轉(zhuǎn)子

4、轉(zhuǎn)子本體本體轉(zhuǎn)子鐵芯和轉(zhuǎn)軸做成一個(gè)整體。在轉(zhuǎn)子鐵芯上開有軸向槽，在槽里放上勵(lì)磁繞組。2)轉(zhuǎn)子繞組3 3) )護(hù)環(huán)護(hù)環(huán)和中心環(huán)和中心環(huán) 轉(zhuǎn)子兩端各有一大護(hù)環(huán)，護(hù)環(huán)是一個(gè)套在轉(zhuǎn)子繞組端部表面的圓環(huán)。 中心環(huán)用以支持護(hù)環(huán)并防止端部的軸向位移。4 4) )風(fēng)扇風(fēng)扇5 5) )集電環(huán)集電環(huán) 集電環(huán)也稱滑環(huán)，分為正極、負(fù)極兩個(gè)環(huán)，它們由高質(zhì)量的耐磨合金鋼制成，配套在轉(zhuǎn)軸上，并與轉(zhuǎn)軸絕緣。發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，其內(nèi)部產(chǎn)生的各種損耗化為熱能，會(huì)引起電機(jī)發(fā)熱。尤其是大型汽輪發(fā)電機(jī)，因其結(jié)構(gòu)細(xì)長(zhǎng)，中部熱量不易散發(fā)，發(fā)熱問(wèn)題更顯得嚴(yán)重。如果電機(jī)溫度過(guò)高，會(huì)直接影響發(fā)電機(jī)的使用壽命，因此冷卻問(wèn)題對(duì)大型發(fā)電機(jī)是非常重要的問(wèn)題，

5、所有發(fā)電機(jī)都有冷卻系統(tǒng)。幾種典型冷卻方式：幾種典型冷卻方式：(1) 空氣冷卻：多采用軸向分段多流式通風(fēng)系統(tǒng)。(2) 氫氣冷卻：冷卻效果好，風(fēng)阻和摩擦損耗小于空氣。導(dǎo)熱性是空氣的六倍。(3) 水內(nèi)冷：冷卻效果最好。冷卻能力是空氣的125倍，是氫氣的40倍。目前，國(guó)內(nèi)600MW及以上大機(jī)組采用水氫氫冷卻方式。發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁方式按勵(lì)磁電源的不同分為的勵(lì)磁方式按勵(lì)磁電源的不同分為四種方式四種方式(1) 直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)（100MW以下機(jī)組，大機(jī)組不采用）(2) 交流勵(lì)磁機(jī)靜止整流器勵(lì)磁系統(tǒng)(3) 交流勵(lì)磁機(jī)旋轉(zhuǎn)硅整流器勵(lì)磁系統(tǒng)(4) 自并勵(lì)勵(lì)磁（靜止勵(lì)磁）系統(tǒng)交流勵(lì)磁機(jī)帶靜止整流器交流勵(lì)磁機(jī)帶靜

6、止整流器勵(lì)磁勵(lì)磁交流勵(lì)磁機(jī)帶旋轉(zhuǎn)整流器勵(lì)磁交流勵(lì)磁機(jī)帶旋轉(zhuǎn)整流器勵(lì)磁無(wú)勵(lì)磁機(jī)的靜止晶閘管勵(lì)磁火電廠的運(yùn)行，除了鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)這些主設(shè)備外，還需要大量的輔助設(shè)備，而這些輔助設(shè)備絕大多數(shù)是靠電動(dòng)機(jī)來(lái)拖動(dòng)的。這些輔助設(shè)備的用電以及照明用電統(tǒng)稱為發(fā)電廠的廠用電。1.1.廠用是電負(fù)荷的分類廠用是電負(fù)荷的分類1)類負(fù)荷2)類負(fù)荷3)類負(fù)荷4)事故保安負(fù)荷2.廠用電電壓等級(jí)的確定 廠用電壓等級(jí)通常按高壓3、6、10kV，低壓400V來(lái)進(jìn)行配置。 一個(gè)電廠一般采用兩種電壓等級(jí)的廠用電網(wǎng)絡(luò)，容量200kW的電動(dòng)機(jī)接在高壓廠用母線上。廠用電電源的取得和種類1 1) )廠廠用電電源的取得用電電源的取得 發(fā)電廠

7、正常運(yùn)行時(shí)，向廠用電供電的電源為廠用工作電源。發(fā)電機(jī)組的廠用電，一般均由自身發(fā)電機(jī)提供。廠用電電源的取得和種類2)2)工作電源和備用電源工作電源和備用電源 為了提高可靠性，每一段廠用電母線至少要有二個(gè)電源供電，其中一個(gè)為工作電源，另一個(gè)為備用電源。當(dāng)工作電源故障或檢修時(shí)，仍可不間斷地由備用電源供電。備用電源應(yīng)保持相對(duì)的獨(dú)立性，一般來(lái)自系統(tǒng)或其它機(jī)組。廠用電電源的取得和種類明備用接線方式廠用電電源的取得和種類暗備用接線方式廠用電電源的取得和種類 另外，除了備用電源外，當(dāng)電廠首次起動(dòng)時(shí)，向必要的輔助設(shè)備及重要負(fù)荷供電，需要一個(gè)來(lái)自系統(tǒng)的起動(dòng)電源。當(dāng)高壓廠用母線的備用電源來(lái)自系統(tǒng)時(shí)，一般都將備用電源

8、兼作起動(dòng)電源（啟備變）。廠用電電源的取得和種類3)3)備用電源自投裝置備用電源自投裝置 為了對(duì)廠用電的不間斷供電，還應(yīng)該裝設(shè)備用電源自動(dòng)投入裝置。當(dāng)工作電源故障跳閘時(shí)，此裝置能自動(dòng)地、有選擇地把備用電源迅速投入到停電的那段母線上。由于速度快，在切換過(guò)程中，原運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)尚在惰行，母線電壓恢復(fù)后，便很快升速而轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行，因而提高了運(yùn)行可靠性。廠用電電源的取得和種類4)4)事故保安電源事故保安電源 當(dāng)工作電源和起動(dòng)/備用電源都消失時(shí)，需要事故保安電源來(lái)確保防止設(shè)備損壞的機(jī)爐負(fù)荷的連續(xù)供電。廠用母線的接線方式1)1)對(duì)廠用電接線的要求對(duì)廠用電接線的要求(1) 各機(jī)組的廠用電系統(tǒng)必須獨(dú)立。(2) 接

9、線的整體性。(3) 廠用電的工作電源及備用電源接線應(yīng)能保證各機(jī)組及全廠的安全運(yùn)行。(4) 充分考慮電廠用電系統(tǒng)的運(yùn)行方式。(5) 設(shè)置足夠的交流事故電源。廠用母線的接線方式2)2)廠用電母線的分段原則廠用電母線的分段原則在火電廠中，鍋爐的輔助設(shè)備多，耗電量大，為了廠用電的可靠性，大容量機(jī)組通常采用按爐分段的接線原則，每臺(tái)鍋爐由兩段廠用母線供電的方式，一般每臺(tái)機(jī)爐設(shè)置兩段高壓廠用母線和多段低壓廠用母線，這樣可以在其中一條母線故障時(shí)，有一半輔機(jī)可以維持運(yùn)行。廠用母線的接線方式廠用母線的接線方式六電力系統(tǒng)1.1.電網(wǎng)和電力系統(tǒng)電網(wǎng)和電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)是由發(fā)電、輸電、變電、配電和用電等環(huán)節(jié)組成的電能生產(chǎn)與消費(fèi)系統(tǒng)的整體。它的功能是將自然界的一次能源通過(guò)發(fā)電動(dòng)力裝置轉(zhuǎn)化成電能，再經(jīng)輸電、變電和配電將電能供應(yīng)到各用戶。為實(shí)現(xiàn)這一功能，電力系統(tǒng)在各個(gè)環(huán)節(jié)和不同層次還具有相應(yīng)的信息與控制系統(tǒng)，對(duì)電能的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行測(cè)量、調(diào)節(jié)、控制、保護(hù)、通信和調(diào)度，以保證用戶獲得安全、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)的電能。六電