电站运行大课堂・水电站运营

43 栏目主持 回士光 电站运行大课堂 水轮发电机知识问答（一） -水轮发电机的几个基本概念及常用特性曲线 的作用；发电机运行发热的理论分析等 1.同步发电机的“同步”是什么意思？同步电机 的工作状态怎样？ 发电机的定子与转子之间的空隙叫做气隙，电 机运行时，在气隙里有定子和转子两个磁场，当发电 机三相定子绕组中定子电流产生的旋转磁场与转子 以同速度、同方向旋转时，称“同步”。由于水轮机带 动的发电机转子转速n总是等于定子旋转磁场的同 步转速n1的，故叫同步发电机。 在同步发电机中，一个是转子绕组流过直流电 流产生的转子磁场，一个是定子三相绕组流过对称 的三相交流电流时合成产生的定子磁场，它们都是 旋转的，所以叫旋转磁场，这两个旋转磁场，转子的 在前，定子的在后。在调相机或同步电动机中，定子 的旋转磁场在前，转子的在后，与发电机相反。 2.发电机定子的三个绕组一般为什么都接成星 形接线？ 在发电机定子绕组中的电势，除有50Hz的基 波外，还有高次谐波，其中三次谐波占主要成分，而 三次谐波EA3、EB3、EC3是同相位的；如果将发电机 定子绕组接成三角形接线，其中的三个一次谐波电 势是相加的，这样有一个三次谐波电流在绕组内流 动，就会产生额外损耗并使定子绕组发热。而采用 星形接线就可以消除这个弊病，在星形接线中，因 为三次谐波电势都同时背向中性点或指向中性点， 电流不能构成回路，所以三次谐波电流流不通，虽 然定子绕组中有三次谐波电势存在，但在线电势 中，它们相互抵消，所以，发电机一般都接成星形 接线。 3.什么叫力率？力率的进相和迟相是怎么回事？ 进相运行有什么不良影响？ 常把水轮发电机的功率因数称之为力率。发电 机通常既发有功，也发无功，把这种运行状态称为 力率迟相，或称为滞后，此时发电机送出一定感性 的无功功率，从表盘上看，有功和无功电力表指示 都为正，即电流滞后电压。另外，常把送出有功、吸 收无功这种运行状态称为力率进相，亦称超前，即 电流超前电压。此时发电机送出一定容性的无功功 率，从表盘上看，有功电力表指示为正，而无功电力 表指示为负。 将力率迟相变为力率进相，或反方向变化时，只 要调节发电机的励磁电流就可以了。一般发电机都 在力率迟相状态下运行。有时，由于操作不当或其他 原因。使发电机励磁电流大减，就会发生进相运行， 吸收系统中大量无功，造成电压降低，也降低了稳 定水平，严重时可能造成稳定性破坏事故，对发电 机本身讲，可能造成端部漏磁增加引起发热。 4.同步发电机常用的特性曲线有哪些？各有什 么用处？ 发电机常用的特性曲线有： 电站运行大课堂・水电站运营 44 中国水能及电气化 2009.12 (1）空载特性曲线。用来求发电机的电压变化 率、未饱和的同步电抗值等参数，在实际工作中，还 可以用来判断励磁绕组及定子铁芯有无故障等。 (2）短路特性曲线。用来求取同步发电机的重 要参数，饱和的同步电抗与短路比以及判断励磁绕 组有无匝间短路等故障。 (3）负载特性曲线。反映发电机电压与励磁电流 之间的关系。 (4）外特性曲线。用来分析发电机运行中电压波 动情况，借以提出对自动调节励磁装置调节范围的 要求。 (5）调节特性曲线。可以使运行人员了解在某一 功率因数，定子电流到多少而不使励磁电流超过规 定值并能维持额定电压。利用这些曲线可以使电力 系统无功功率分配更加合理。 5.水轮发电机运行时为什么会发热？ 水轮发电机从水轮机获得的机械功率，不可能 全部变成电功率输出，在水轮发电机的内部总有一 部分损耗，主要损耗有铁损耗、铜损耗、机械损耗 及附加损耗四部分，可使效率降低1%～2%，对一台 3000kW的水轮发电机，就意味着损失30～60kW的 功率，这个损耗会引起水轮发电机发热。 (1）铁损耗是指定子铁芯中的磁滞损失和涡流 损失； (2）铜损耗包括定子绕组和励磁绕组中有电流 时产生的功率损耗； (3）机械损耗包括轴承及电刷的磨擦损耗和通 风及风摩损耗； (4）附加损耗主要包括定子绕组中电流的集 肤效应产生的附加铜损耗、齿和槽所引起的脉动 损耗，高次谐波磁通在定子、转子表面产生的铁损 耗等。 6.发电机为什么要装设空气冷却器？ 发电机运行中，由于有电流和磁场的存在，必定 会产生铁损和铜损，这种损耗以热的形式传给绕组 和铁芯，如不把热量散发出去，轻则使绕组温度升 高，电阻增大，降低发电机的效率，重则会使发电机 的绕组和铁芯绝缘烧毁引起发电机着火，所以必须 装设空气冷却器，使发电机内的热风经冷却器变成 冷风，其热量由冷却水带走，从而降低发电机内部 温度，保证发电机在额定温度以下运行。 “水电站运行大课堂”下期内容预告：水轮发电 机知识问答（二）—水轮发电机的允许温度受其内 部哪些材料的限制；水轮发电机出口和进口风的温差 发生变化的原因分析。 （上接第35页）此方法已经在陇县梁甫水电站、陇县 段家峡水库坝后水电站等电站应用，经实际运行产 生了如下效益： (1）实际运行效益。 ①陇县梁甫水电站原可以装机400kW的水电 站，利用该项技术后达到装机500kW，运行后使原 每年发电量为140万kW・h，销售收入42万元的电 站，2007年和2008年发电量分别达到175万kW・h和 185万kW・h，两年共计多发电量80万kW・h，增加 销售收入24万元，产生纯利润24万元，提高经济效 益28%。 ②陇县段家峡水库坝后水电站2007年建成后，由 于采用了该项技术，2008年多发电量22.4万kW・h，产 生纯利润6.72万元，提高经济效益10%。 (2）节约检修费。 陇县梁甫和段家峡坝后水电站由于 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 最低尾 水位确定合理，机组吸出高程形成好，机组汽蚀降 低，电站各项运行维护费下降了50%，两年共节约运 行维护费5.7万元。 2.展望效益。 目前，我国正在运行的径流式水电站很多，若 全部采用这项技术将会理论增加装机15%，以2007 年到2008年全国新增装机容量0.3亿kW计算，在同 等条件下将增加装机450万kW，年增加发电量225 亿kW・h，增加收入67.5亿元，节约运行维护费用 2.02亿元。 中国水能及电气化 201 0．1／2 电站运行大课堂 栏目主持 回士光 水轮发电机知识问答 (二) 一 水轮发电机的允许温度受其内部哪些材料的 限制；水轮发电机出口和进口风的温差发生变化 的原因分析 1．水轮发电机的允许温度受其内部哪些材料的 限制?为什么? 发电机的出力受允许温度的限制，而限制发电 机允许温度的就是包缠着线棒的绝缘材料，绝缘 材料都有一个适当的最高允许工作温度，在此温度 内，可以长期安全工作；若超过此温度，绝缘材料将 会迅速老化不再适用。按绝缘材料的耐热程度可分 为：Y、A、E、B、F、H和C级，各自的最高允许工作 温度见表1。 表1绝缘材料按耐热程度分级表 耐热等级 Y A E B F H C 最高允许 90 105 l20 13O 155 180 1 80以上 工作温度 (℃) 温度高，并不见得使绝缘立即毁坏，首先表现 出来的是绝缘的各种基本特性恶化，如绝缘电阻降 低、击穿电场强度也降低等。尤其在较长时间的高 温作用下，绝缘加速老化，当受到电动力作用时，容 易开裂破碎，以致丧失绝缘能力，所以，运行温度愈 62 高，其绝缘材料的寿命愈短。 目前，水轮发电机中用得最多的是B级绝缘，其 材料为B级胶云母带，叫黑绝缘；另外一种环氧玻璃 粉云母带，俗称黄绝缘，耐热能力为130~C。因此，电 气运行规程规定，发电机定子绕组的温度一般不得 超过90~C，最高不应超过l20℃，转子绕组温度最高 不应超过130℃。 2．空冷发电机的入口风温变化对发电机运行有 什么影响? 发电机的额定容量与额定入口风温相对应，我 国规定的额定入口风温是40~C。 发电机因入口风温的变化所引起的出力允许 值的变化，应以线圈和铁芯的温度不超过允许值为 准，当入口风温超过额定值时，如果定子、转子绕组 和定子铁芯温度未超过规定 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ，可以不降低发电 机出力；如果超过了标准，则应减少定子、转子绕组 的电流，使温度降低到规定的数值。当入口风温低 于额定值时，定子、转子的电流可以大于额定值，但 只能增大到定子、转子绕组和定子铁芯温度达到允 许温度为止。所以说，入口风温的高低，直接影响 发电机的出力。 为什么入口风温与发电机的出力有那么大的关 系呢?因为发电机的铁芯和绕组的温度与入口温度 及铜、铁损耗有关。而铜损耗跟定子绕组中通过的 电流的平方成正比，铁损耗跟铁芯中磁通密度的平 电站运行大课堂 ·水电站运营 方或电压成正比，损耗增大，温升提高。铁芯和绕 组的最高允许温度是一个既定值，因此入口风温和 允许温升之和不能超过这个允许温度。故入口风温 高，允许温升就要小。一般发电机的电压变化很小， 温升和电流有关，如果允许温升要求小时，电流就得 降低。反之，入口风温低，电流就可以增大。 一 般要求发电机入口风温为40~C，否则冷却条 件恶化，出力就要大大降低，若入口风温降低，可 提高发电机的出力，但入口风温降低过大也有副作 用，表现在： (1)易结露，使绝缘电阻降低； (2)使铜线的温升过高，会因热胀伸长过多， 造成绝缘裂损； (3)绝缘变脆，容易损坏。 因此，要求密闭式通风冷却的发电机其入口风 温，一般不应低于l5℃～20℃；采用开敞式通风的 发电机，冷却空气入口温度不得低于5~C。 在运行中应该认真监视发电机进出口风温。为 了避免绝缘过热老化，冷却气体进口风温不应超过 50~C，出口温度不应超过75℃，一般冷却气体的温 升为25~C~30~C左右，如果冷却气体的温升显著提 高，则说明此时发电机的冷却系统工作不正常，应 查明原因，加以消除。 3．水轮发电机出口和进口风的温差发生变化的 原因有哪些? 发电机出、进口风的温差，与空气带走的热量 和空气量、冷却水的水量和水温、空气冷却器的传 热效果，发电机内部的损耗等因素有关。 在同一负荷下，若出现出、进口风的温差显著增 大，说明发电机的内部损耗增加，或者冷却系统不 正常。前者可能是定子绕组某一并联支路 (如焊头) 断开；股间绝缘损坏；铁芯出现局部高温等。后者可 能是冷却水量减少；冷却管道堵塞；阀门失灵，芯子 掉落；散热管外壁污秽或内壁结垢；进出冷却气体 有局部短路等。0 “水电站运行大课堂”下期内容预告：水轮发电 机知识问答 (三)——水轮发电机组的负荷调整，不 对称运行的危害；发电机发生振荡并失步时值班人员 应采取的措施。 二氧化碳当量 人们在谈论温室气体时，会提到二氧化碳当量。那么，什么是二氧化碳当量呢? 二氧化碳当量是指一种用作比较不同温室气体排放的量度单位，各种不同温室效应气体对地球温室效 应的贡献度皆有所不同。为了统一度量整体温室效应的结果，又因为二氧化碳是人类活动产生温室效应的主 要气体，因此，规定以二氧化碳当量为度量温室效应的基本单位。一种气体的二氧化碳当量是通过把这一气 体的吨数乘以其全球变暖潜能值 (GWP)后得出的(这种方法可把不同温室气体的效应标准化)。 之所以有二氧化碳当量这样的计量方式，是为了构造一个合理的框架，以便对减排各种温室气体所获 得的相对利益进行定量。二氧化碳是最重要的温室气体，但也存在一些比如甲烷、一氧化二氮等别的温室气 体。这些“非二氧化碳”气体的综合影响相当巨大，再加上空气污染形成烟雾带来的升温，非二氧化碳气体的 暖化效应大体上与二氧化碳相当。 通常，减少1吨甲烷排放就相当于减少了25吨二氧化碳排放，I~[11吨甲烷的二氧化碳当量是25吨；而1吨一 氧化二氮的二氧化碳当量就是298吨。遏制全球变暖需要长达数十年的努力，科学家和政策制定者有时候会 将这些非二氧化碳气体减排看作是“容易实现的目标”。 63 中国水能及电气化 201 0．3 电站运行大课 堂 栏目主持 回士光 水轮发电机知识问答 (三) 一 水轮发电机组的负荷调整，不对称运行的危 害；发电机发生振 荡并失步时值班人员应采取 的措施 1．如何实现水轮发电机组的有功和无功负荷的 调整? (1)有功负荷的调节： 在正常情况下，有功功率的调整是由电气值班 人员担任的。值班人员根据电网调度要求和发电机 有功表计，在主控制室进行操作，若需要增加 (或减 少)机组的有功负荷时，则发出增速 (或减速)脉冲， 调速器的调速电动机向增加 (或减小)负荷方向转 动，通过减速装置和机械液压系统 ，使水轮机的导 叶开度增大 (或减少)有功负荷的目的，实现机组有 功负荷的调整。 (2)无功负荷的调节： 设水轮发电机与恒定电压的无穷大电力网并列 运行，则无论励磁电流怎样变化，定子合成磁通都 会保持不变。常把功率因数等于I时，发电机的励磁 称为正常励磁。如果加大或减小励磁电流，就可以 调节所带动的无功负荷。 若不改变水轮机的功率，仅通过自动励磁调节 器调整发电机的励磁电流时，发电机的有功负荷不 40 会改变，而无功负荷可以得到调节。在过励状态下， 励磁电流越大，发电机发出的感性无功负荷就越 大；若减小励磁电流，感性无功负荷则减小。 2．发电机在不对称负荷 (即三相电流不对称)下 运行有什么危害? 当发电机在不对称负荷下运行时，定子绕组的 电流可分解为正序和负序电流。负序电流产生的负 序旋转磁场，其旋转方向与转子的转向相反，其转 速对转子的相对速度则是两倍的同步转速。所产生 的后果是： (1)使转子表面发热； (2)负序电流产生的逆着转子运动方向、以两 倍同步频率的旋转磁场，与转子各磁极相互作用， 引起转子振动。 对于水轮发电机来说，其转子是凸极式的， 振动是主要威胁，发热是次要的，因为转子绕组是 绕在磁极上的，直接被空气冷却，故温度升高不显 著，而由于磁极 的纵轴 方向和横轴方向气隙不一 样，磁阻不一样，造成磁力线时多时少，力矩时大时 小，振动就比隐极式的转子厉害。根据振动试验规 程规定：水轮发电机的三相电流之差，一般不得超 过额定电流的20％。 3．水轮发电机的不对称运行主要决定于哪几个 条件? 发电机的不对称运行，主要决定于下列三个 电站运行大课堂 ·水电站运营 条件： (1)负荷最重一相的定子电流，不应超过发电机的 额定电流，否则，可能使定子绕组发热超过允许值； (2)转子任一点的温度，不应超过转子绝缘材 料等级和金属材料的允许温度； (3)不对称运行时出现的机械振动，不应超过 允许值。 4．发电机发生振荡，表计有何反映?如何判 断失步发电机?发生失步时值班人员应采取哪些 措施? 振荡是指发电机主力矩和阻力矩推动相对稳 定，在主力矩和阻力矩作用下，使定子磁场 转速和 转子转速发生相对变化。 振荡有两种可能的结果 ：一是发电机能稳定在 新的工作点运行；二是可能造成发电机的失步。 失步是在振荡的基础上发展而成，如果振荡一 开始，功率平衡严重失调，发电机就会失步。此时， 转子的速度不再和定子磁场的同步转速一致，就是 振荡和失步的区别。 当发电机发生剧烈振荡或推动同期时，从表计 上看有如下特征： (1)定子电流表指针来回剧烈摆动，电流有可能 超过正常值。 (2)发电机和母线上各电压表剧烈摆动，且经常 是电压降低。 (3)有功功率表指针在正常值附近摆动。 (4)转子电流表指针在正常值附近摆动。 (5)频率和发电机转速时高时低，发电机伴随着 发出有节奏的轰鸣声。 (6)发电机的强行励磁装置在电压降低到额定 电压的85％时，间歇动作。 当发生失步时，可以从下列几个方面来判断是 哪台发电机失步： (1)由于本厂发生事故引起的失步，可以从本厂 的操作原因或故障地点来判定是哪一台机组失步。 (2)失步机组表计摆动幅度比别的机组大。失 步发电机有功功率表指针摆动是全刻度，甚至撞到 两边针挡，其他发电机则在正常值左右摆动。而且 失步发电机有功功率指针摆向零或负时，其他发电 机则摆 向正的指示值大的一侧 ，即两者摆向正 好 相反。 当发生失步现象时，主控制室值班人员应采取 下列措施： (1)增加发电机的励磁，这是为了增加同步的 电磁转矩，使发电机在达到平衡点附近时被拉入 同步。 (2)当判明是某台发电机失步时，可适当减轻其 有功出力，这样容易牵入同步，对大容量机组最好不 调节有功功率而只增加励磁，以创造牵入同期条件。 (3)按上述方法处理，经l~2min后，仍不能恢 复同期时，则可将失步发电机从系统解列。0 “水电站运行大课堂”下期内容预告：水轮发电 机知识 问答 (四)—— 如何判断水轮发电机的振 荡类 型；出现失磁的原因及危害；过负荷运行时应注意的 问题 。 洪水等级划分 一 般洪水：重现期小]el0年。较大洪水：重现期10~20年。大洪水：重现期20～50年。特大洪水：重现期 超过50年。 干旱等级划分 小旱：连续无降雨天数，春季达16～30天、夏季16～25天、秋冬季31～5oN。中旱：连续无降雨天数，春季 达3l～45天、夏季26～35天、秋冬季5l～70天。大旱：连续无降雨天数，春季i~_46～60天、夏季36～45天、秋冬 季71～90天。特大旱：连续无降雨天数，春季在6l天以上、夏季在46天以上、秋冬季在91天以上。 41 中国水能及电气化 ~01 0．4 电站运行大课堂 栏目主持 回士光 水轮发电机知识问答 (四) 一 如何判断水轮发电机的振荡类型；出现失磁 的原因及危害；过负荷运行时应注意的问题 1．怎样判断水轮发电机是同步振荡还是异步 振荡? 水轮发电机是同步振荡还是异步振荡运行状 态，首先根据转速表(以机械转速表为准)量测的转 速变化来判断。若转速较振荡前有显著的升高，说 明发电机在异步运行状态，此时，发电机送出的平 均功率接近于零，相当于机组甩负荷，必然造成发电 机转速升高，机组发出超速的轰鸣声，可清楚明显地 判断出异步运行状态，而同步振荡时则无此情况。 另外，可根据无功功率有明显摆动来判断。同步振荡 时无功功率在正值上变化，而异步振荡则在正、负 之问变化。转子电流表在同步振荡时在较小范围内 变化，而异步振荡时在较大范围内变化。 2。引起发电机失磁的原因有哪些? 发电机失去励磁的原因很多，一般在同轴励磁 系统中，常由于励磁回路断线 (转子回路断线、励磁 机电枢回路断线、励磁机励磁绕组断线等)、自动灭 磁开关误碰及误跳闸、磁场变阻器接触不良等使励 磁回路开路，或转子回路短路等原因造成失磁。 56 在半导体静止励磁系统中，常由于晶闸管整流元 件损坏，励磁调节器故障等原因引起发电机失磁。 3．水轮发电机失磁后会产生什么现象?有何 危害? 发电机在运行中失去励磁电流，使转子磁场消 失，叫做发电机失磁。发电机失磁时，表计指示有如 下变化： (1)转子电流表指示为零或接近零。 (2)定子电流表的指示升高。这是因为失磁后， 发电机进入异步运行状态，既送有功，又吸收大量 无功造成的。 (3)发电机母线电压降低。这是由于系统向发电 机输送无功功率使电压降低增大造成的。 (4)有功功率指示较正常数值低。失磁后，转子 转速升高，调速器动作关小导叶，使输出功率减少， 所以有功功率表指示降低。 (5)无功功率表指示为负值，功率因数表示为进 相。这是因为发电机从系统吸取无功功率的缘故。 (6)转子电压表指示异常。若为转子短路造成 的失磁，则电压下降；若为转子开路造成的失磁，则 电压升高。 (7)发电机失磁后，变为异步发电机运行，在转 子中感生的多变磁场与定子磁场相互作用，便产生 交变的异步力矩。同时因为转子纵轴和横轴磁场的 电站运行大课堂·水电站运营 不对称，就会引起电流表、电压表、功率表等周期性 的摆动。 发电机失磁后，引起发电机失步，将在转子的阻 尼绕组、转子表面、转子绕组中产生差频电流，引起 附加温升。可能引起转子局部高温，产生严重过热 现象，危及转子安全。另外，同步发电机异步运行， 在定子绕组中将出现脉动电流，产生交变的机械力 矩，使机组发生振动，影响发电机的安全。同时，定 子电流增大，可能使定子绕组温度升高。 因此，对于有阻尼绕组的水轮发电机，不允许 失磁后长期运行。如果在很短时间内不能恢复励磁， 则必须将其与系统解列。 4．水轮发电机出口短路对发电机有何危害? 水轮发电机出口短路的短路电流，可能达到额 定电流的l0多倍，对发电机产生以下危害： (1)定子绕组端部受到很大的电动力，它包括定 子绕组端部相互问的作用力、定子绕组端部与铁芯 之间的作用力、定子绕组端部与转子绕组相互的作 用力。这些相互作用力的合力使得定子绕组端部向 外弯曲、变形、绑线绷断，受力最严重的地方是线棒 的直线部分和渐开线部分的交界处。电动力的大小 与电流的平方成正比。 (2)转子轴受到很大的电磁力矩的作用。这个 电磁力矩有两种，一种是使定子、转子绕组产生电阻 损耗的短路电流所产生的阻力矩，它与转子转向相 反，其性质与正常时送有功的力矩相同；另一种是突 然短路过渡过程中出现的冲击交变力矩，它的大小 和符号都随时间迅速变化。这两种力矩都作用在电 机的转轴、机座及地脚螺栓上。 5．事故情况下发电机为什么可以短时过负荷? 过负荷运行时应注意什么问题? 运行规程规定，在事故情况下发电机可以短时 间过负荷。因为发电机在设计时，对于温升和绝缘 材料的耐温能力方面，都考虑有一定的裕度，而且短 时问过负荷对绝缘材料的寿命影响不大。绝缘的老 化需要一定过程，绝缘材料变脆、介质损耗增大、耐 受击穿电压水平降低等都需要有一个高温作用的时 间。高温作用时间愈短，绝缘材料的损害程度愈轻。 一 般空冷水轮发电机在正常运行时，定子绕 组的温度约为90~C～95℃，与定子绕组的允许温度 120~C还有25℃～30~C的差额，所以即使过负荷，在 短时间内也不致于超出允许温度值。 对空冷发电机，如果是强励引起的过负荷，额 外温升不会大，所以不必担心发电机有什么危险。在 电网事故情况下，发电机过负荷的历时较长，此时允 许温度不宜超过其绝缘所允许的数值。 当发电机定子电流超过允许值时，运行值班人 员应首先检查发电机的功率和电压，并注意定子电 流超过允许值所经历的时间，然后用减少励磁电流 的方法，降低定子电流到最大允许值，但不使功率 因数高于最大允许值和电压过低。如果减少励磁电 流不能使定子电流降低到允许值时，则必须降低发 电机的有功功率。 “水电站~_4-i-大课堂”下期内容预告：水轮发电机 知识问答 (五)——水轮发电机启动前要进行的试验 或操作项目；发电机内部突然短路的现象与原因分析； 发电机定子绕组产生电晕的原因、危害与采取的措施。 (上接第52页)检修 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 进行，虽然尝试了加热提线 圈，但直流电焊机容量有限，温升过快，继续加热容 易破坏直流电焊机的绝缘，无法加热到规定值，仅 仅提升了2ram左右，全部线圈采用加热提升，所需 时间较长，现场没有合适的加热源，经全面检查分析 后转为打槽楔加固的办法来固定定子线圈，处理过 程中线圈绝缘没有受损，绝缘情况良好，可靠通过了 交流耐压试验，投入运行正常。今后运行中定期对线 圈槽楔记号进行检查，特别是机组受到冲击后应进 行全面检查，为3#机组线圈处理提供参考依据。0 57 电站运行大课堂 ·水电站运营 电站运行大课堂 栏目主持 回士光 水轮发电机知识问答 (五 ) — — 水轮发电机启动前要进行的试验或操作 项 目；发 电机内部 突然短路的现象与原因分析； 发电机定子绕组产生电晕的原因、危害与采取的 措施 一 、 水轮发电机启动前和启动过程中，运行 人员要进行哪些试验或操作?要进行哪些监视? 启动前，应收回发电及其附属设备的全部工 作票并交代有关试验数据；拆除临时安全设施及 恢复常设遮拦，并对有关设备和回路进行外观检 查；测量发电机定子回路和转子、励磁回路的绝 缘电阻。 在启动前应做的试验有： 1．断路器和灭磁开关的分合闸试验。 2．断路器和灭磁开关的联动试验。 3．调速电动机和磁场变阻器的动作试验。 无论是手动还是自动启动，当发电机转速达到 约额定转速的 1／2时，值班人员应检查下列各点： 1．细听发电机、励磁机 (或励磁变压器)、永 磁机的内部声响是否正常。 2．轴承油温、振动及其运转部分是否正常。 3．整流装置或滑环上电刷是否因振动而发生 接触不良、跳动或卡死现象。 4．发动机各部分温度有无异常升高现象。 5．发电机冷却器水门、风门是否在规定的开、 关位置，冷却器上是否凝结水珠。 经以上检查一切正常后，可继续升速。达到 额定转速后，如工作正常，即可升压，然后合灭 磁开关、发电机断路器母线侧隔离开关和其他有 关的隔离开关。再给转子通入励磁电流，缓慢增 加励磁电流，直至发电机电压达到电网电压。在 升压过程中和升压至额定值后，应检查发电机、 励磁机 (或励磁变压器)有无异常振动，电刷接 触是否良好，出口风温是否正常等。 发电机启动、升压是一项重要的操作。为了 防止产生和扩大事故，加强启动、升压过程中的 监视是完全必要的。 运行值班员应进行以下监视： 1．当转子电流达到空载励磁电流的 1／2时， 应用定子电压表转换开关检查三相电压是否平衡。 检查的目的是为了防止升压过程中，由于电压测 量回路保险熔断或熔管未装而造成误指示，使发 电机电压升得过高。 中国水能及电气化 20 1 0．5 2．注意监视三相定子电流，此时发电机断路 器未合，未带负载，电流表应无指示，如发现有 电流，说明回路有短路，应降压灭磁，进行检查。 3．当转速达额定值，定子电压应为额定值， 并检查转子电流是否与以往数值相同，以判断转 子绕组是否匝间短路。 二、发电机内部突然短路有哪些现象?分析 其原因何在? 发电机内部突出短路主要现象是： 1．发电机可能有强烈的冲击声及机组发生 振动。 2．定子电流表及转子电流指标均异常增大。 3．发电机电压表指示降低。 4．发电机差动 (纵差或横差)保护动作，一 方面发信号，同时使发电机出口断路器和灭磁器 开关自动跳闸，机组自动停机。 主要原因有：发电机定子绕组长期高温运行， 使绝缘老化或因机械振动使绝缘损坏，相间击穿； 两点接地；制造、安装或检修质量不 良，留下隐 患而短路；机组过速使转动部分甩出；运行中绝 缘受潮引起短路等。 三、发电机定子绕组产生电晕的原因是什么? 有什么危害? 产生电晕的主要原因：发电机定子绕组的出 槽口、通风道、绝缘空隙、槽内间隙、绕组端部 固定处及端部引线等处，由于这些部位电场集中， 其附近的空气发生游离，即中性的原子变成带负 电的电子和带正电的原子核，从而形成电晕。电 晕产生后，形成可见的蓝色光圈并伴随响声放出 臭氧。 电晕的危害： 1．由于电晕使定子绕组周围的空气发生游离 而产生臭氧，又与空气中氮化合生成氮氧化合物， 进而与电机内部的潮气结合而呈酸性物质。这种 酸性化合物对电机内部的金属部件及绝缘材料起 着腐蚀作用，促使绝缘老化。 2．电晕形成必将增加发电机的损耗，影响 其效率。还会导致定子绕组一些部位的电场分 布很不均匀，电力线密集。在发电机突然甩负 荷或短路故障时，发电机的电压将较正常运行 时的电压增高很多，使一些部位易发生绝缘击 穿故障。 四、采取什么措施防止水轮发电机定子绕组 端部及槽内的电晕现象? 1．对不同额定电压等级的水轮发电机，设计 合理的不同的端部绕组结构，可以防止或减轻端 部绕组的电晕现象。 2．发电机绕组槽内部分的防晕措施，常用 的有 ： (1)防止绝缘内部因有气隙而出现电离。在 制作绕组绝缘时，采用无溶剂的多胶粉云母带经 热压制成，或采用无溶剂少胶粉云母带经真空浸 渍制成，用以消除绕组绝缘内部的间隙。 (2)绕组槽部采用低电阻防晕层。防晕带的 表面电阻系数 P--5×103～5X104Q，由低电阻 防晕带绕制。防晕层与绕组绝缘的黏接应良好。 (3)槽内采用半导体漆。其电阻率稳定，涂 刷或喷涂半导体漆前，应把漆搅拌均匀。 (4)槽内所用的垫条，应采用半导体玻璃面 板制成 。 (5)槽内线圈与槽壁铁芯之间的问隙应小于 0．5ram。0 “电站运行大课堂”下期 内容预告 ：水轮发 电 机知识问答 (六 )——检修后的发电机升不起电 压的原因及处理方法；发电机停机后应如何对其 励磁 系统进行维护。 中国水能及电气化 20 1 0．6 电站运行大课堂 栏目主持 回士光 水轮发电机知识问答 (六 ) — — 检修后的发电机升不起 电压的原因及处 理方法；发电机停机后应如何对其励磁 系统进行 维护 一 、 在励磁系统中，检修后的发电机升不起 电压的原因在哪里?如何处理? 用直流励磁机励磁的发电机中，经检修后， 发电机升速至额定转速后，给发电机励磁时，励 磁电压和发电机定子电压升不上来。原因及处理 方法如下： 1．若励磁机的剩磁消失，则用直流电源进行 充磁。充磁时，仅充励磁机的并励绕组，其余回 路应断开。 2．并励绕组接线不正确时，应把励磁绕组的 正、负极性对调。 3．励磁回路断线时，应查清断线并消除。 58 4．检查电刷的安装位置是否正确；检查电刷 的接触情况，如果是换向器的问题，应修或刮换 向器片间云母或理换片间绝缘。 二、发电机正常维护中有哪些项目? 1．检查风洞内应清洁，无杂物。 2．检查风洞内带电设备有无电晕放电现象和 异常现象，空气冷却器有无渗漏，管道有无汗珠。 3．检查风洞内有无焦臭味。 4．检查各接头有无松动和过热现象。 5．检查集电环、碳刷有无卡住现象。 6．检查集电环、碳刷应清洁 无过热。 三、发电机停机后应对发电机的励磁系统进 行哪些维护? 运行值班人员应对发电机的励磁系统进行维 护，但必须在一切电源均已切断的情况下进行。 电站运行大课堂 ·水电站运营 1．先测量励磁系统的绝缘电阻。 2．将滑环和励磁机的电刷从刷握中取出，用 干燥的压缩空气吹清洁，再用干净布揩净。检查 电刷是否过短、碎裂及过热等情况，若有应予更换。 3．检查滑环有无烧毛及不平行情况。励磁机 的换向器表面是否有烧黑或不平等现象，若有表 面烧黑，应用木砂纸擦亮。如云母片高出铜片， 须将云母片刮低。 4．励磁机各接线的接头有无松动或过热现象。 5．检查磁场变阻器的动 、静 触点接触是否紧 密良好，有无脏污或松动，并对它进行清扫。 6．灭磁开关的触头有无过热或松动现象，放 电电阻有无断路或过热。 7．全部检查、清扫完毕后，再测量整个励磁 回路的绝缘电阻，并与维护前的数值进行比较。 8．对采用半导体励磁系统的发电机，要特别 注意不得在整流器输出端开路的情况下，用摇表 测量绝缘电阻，以免整流元件被击穿。在维护时 应对整流器和通风系统进行清扫。 四、为什么水轮发电机在并网后，电压一般 。 会有降低? 对于水轮发电机来说，一般都是迟相运行， 它的负载也一般是阻性和感性负载。当发电机升 压并网后，定子绕组渡过电流，此电流是感性电 流，感性电流在发电机内部的电枢反应作用比较 大，它对转子磁场起削弱作用，从而引起端电压 下降。当流过的只有有功电流时，也有相同的作用， 只是影响比较小。这是因为定子绕组流过电流时 产生磁场，这个磁场的一半对转子磁场起助磁作 用，而另一半起去磁作用，由于转子磁场的饱和性， 助磁一方总是弱于去磁一方。因此，磁场会有所 减弱，导致端电压有所下降。 五、大修后的发电机为什么要做空载和短路 试验 ? 这两项试验都属于发电机的特性和参数试验， 它与预防性试验的目的不同。这类试验是为了了 解电机的运行性能、基本量之间的关系的特性曲 线以及被电机结构确定了的参数。做这些试验可 以反映电机的某些问题。 空载特性是指电机以额定转速空载运行时， 其定子电压与励磁电流之间的关系。利用特性曲 线，可以断定转子线圈有无匝间短路，也可判断 定子铁芯有无局部短路，如有短路，该处涡流去 磁作用也将使励磁电流增大。此外，计算发电机 的电压变化率、未饱和的同步电抗、分析电压变 动时发电机的运行情况及整定磁场电阻等都需要 利用空载特性。 短路特性是指在额定转速下，定子绕组三相 短路时，这个短路电流与励磁电流之间的关系。 利用短路特性，可以判断转子线圈有无匝间短 路，因为当转子线圈存在匝问短路时由于安匝 数减小，同样大的励磁电流，短路电流也会减少。 此外，计算发电机的主要参数同步电抗、短路 比以及进行电压调整器的整定计算时，也需要 短路特性。0 “水电站运行大课堂”下期 内容预告 ：变 压器知识问答 (一)—— 电力变压器的构成及作 用；电力变压 器充电时应 遵循 的原则；投入运行 前应做的检查内容。 59 中国水能及电气化 ~008．1 1 电站运行大课堂 栏目主持 回士光 七、水轮机的抬机现象及预防措施，水轮机 的水锤现象及防止和减轻水锤危害的措施 1．水轮机的抬机现象是如何形成的?有什么后 果?运行中怎样防止抬机? 水轮机在甩去负荷时，尾水管内出现真空，形成 反水锤，同时水轮机进入水泵工况产生水泵升力， 并由此产生反向轴向力，只要反向轴向力大于机组 转动部分的总重量，就会使机组转动部分被抬起一 定高度，此现象称为抬机。抬机现象常见于低水头且 具有长尾水管的轴流式水轮机中。 抬机高度往往被转轮与支持盖之间的间隙所 限。当发生严重抬机时，会导致水轮机叶片的断裂、 顶盖损坏等。也会导致发电机电刷和集电环的损 坏，发电机转子风扇损坏而甩出，引起发电机烧损的 恶性事故等。 预防抬机的措施有： (1)在保证机组甩负荷后其转速上升值不超过 规定的条件下，可适当延长导叶的关闭时间或导叶 采用分段关闭。 (2)采取措施减少转轮室内的真空度，如向转 轮室内补入压缩空气，装设在顶盖上的真空破坏阀 要求经常保持动作准确和灵活。 (3)装设限制抬机高度的限位装置，当机组出 现抬机时，由限位装置使抬机高度限制在允许的范 围内，以免设备损坏。 66 2．什么隋况叫反水锤抬机? 甩负荷后，导叶迅速关闭，使导叶后的压力急剧 降低而出现真空。水流连续性遭到破坏，脱离转轮的 这股水流由于惯性下泄时受到下游侧水压作用的制 动，尾水管内产生反向加速流动，与旋转着的转轮相 撞而产生反水锤，使转轮下面的压力大增，称为反水 锤抬机。 3．轴流转桨式水轮发电机组在甩负荷过程中若 关闭过快，将会产生怎样的不良影响? 轴流转浆式水轮发电机组在甩负荷过程中若关 闭过快，将会产生如下不良影响： (1)反水锤式抬机，增加负轴向力。 (2)机组转速上升加快，桨叶的制动作用减小。 (3)机组振动增大，出现水流与叶片撞击，尾 水压力脉动增大，严重者可导致设备损坏事故。 4．什么叫水锤现象?水锤对管道和设备有哪些 危害? 当液体在压力管道中流动时，由于某种外界原 因(如突然关闭或开启阀门，或者水泵的突然停车或 启动，以及其他一些特殊情况)，液体流动速度突然 改变，引起管道中压力产生反复的、急剧的变化，这 种现象称为水锤。 水锤现象发生时，引起压力升高的数值，可能 达到正常压力的几十倍甚至几百倍，使管壁材料及 管道上的设备受到很大的压力，产生严重变形以致 破坏。压力的反复变化会使管壁及设备受到反复的 冲击，发出强烈地振动和噪声，尤如 (下转g7o页) 日本开发新型太阳能电池材料 日本产业技术综合研究所最近开发出一种新型 高效化合物型太阳能电池材料，可进行批量生产。 这种材料是在3oo-5oo~c的坩埚内，将铜、硒、 铟合成材料喷涂在玻璃基板上制成的。与以往的制 造方法相比，可以在发电层内形成纯度较高的结晶， 以提高太阳能的转换效率。该研究所准备将这项技 术转让给国内的企业，在两年内实现商品化。 这项技术是由该研究所太阳光发电研究中心 副主任仁木荣领导的研究小组开发的。这种化合 物型太阳能电池利用铜等4种金属组成的化合物层 发电。 经测试，这种新型太阳能电池将14．9％的太阳 能转变成了电能，而昭和壳牌石油、本田等公司产品 的转化率仅为l0％～12％。目前广泛使用的硅结晶太 阳能电池的发电效率多在15％左右。据说化合物型 太阳能电池由于使用材料较少，因此可望降低成本。 (据中国经济信息网) 世界最大天然气合成油厂2010年底投产 据海外媒体2008年10月22日报道，位于卡塔尔 拉斯拉凡的世界最大的天然气合成油 (GTL)项目 Pearl GTL项目迄今已完成50％的工程量并将在 2010年年底开始生产天然气合成油。 卡塔尔Pearl GTL项目是卡塔尔石油公司和皇 家荷兰壳牌公司之间的一个合资公司，这也是壳牌 公司在全球最大的单一直接投资项目。这个项目的总 费用估计在120～180亿美元，比最初 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 的50亿美 元增加了70N130亿美元。 Pearl GTL项目的2条生产线将日产l4万桶GTL 产品、12万桶凝析油、液化石油气和乙烷。这个项II 所需的天然气来自卡塔尔巨大的北方气田。 卡塔尔副首相兼能源和工业大臣阿卜杜拉·本· 哈马德·阿提亚早些时候曾对记者说，Pearl GTL项 目的第一条生产线将在2010年开始生产天然气合成 油，而第二条生产线将在第一条生产线投产一年后 开始生产天然气合成油。(据中国石化新闻网) 伊土两国将讨论天然气出口事宜 伊朗石油部长古拉姆侯赛因·努扎里于2008年 10月28日启程前往土库曼斯坦与土库曼斯坦政府 有关部门官员讨论土库曼斯坦向伊朗出口天然气的 问题。 据法尔斯通讯社报道说，努扎里在访问土库曼 斯坦期间将会晤土库曼斯坦能源部长并打算最后完 成向伊朗出口土库曼斯坦天然气的 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 。 伊朗石油部副部长兼伊朗国家天然气出口公司 总经理赛伊德·拉宰。卡塞扎代将陪同努扎里访问 土库曼斯坦。 法尔斯通讯社说，有关土库曼斯坦天然气出口 价格的讨论将是努扎里与其土库曼斯坦同行之间将 要讨论的最为关键的问题。(据中国石化新闻网) (上接第66页)管道受到锤击。这种反复的冲击还 会使金属表面损坏，打击出许多麻点，轻者增大了 流动阻力，重者损坏管道及设备。所以，水锤对电厂 的管道、水泵及其连接的有关设备的安全运行都是 有害的，特别是在大流量、高流速的长管及水泵中 更为严重。 5．防止或减轻水锤危害的措施有哪些? 防止或减轻水锤危害的常用措施有以下几种： (1)尽量缩短管道长度。 70 (2)增加阀门启闭的时间。 (3)增大管道直径。使管中流速降低，从而使 水锤产生时相应的水锤压力数值减小。 (4)在管道上装设安全阀。当管中压力升高的 数值超过许可的数值时，安全阀开启，放掉一部分液 体，使管内压力不致升高过大。0 “水电站运行大课堂”下期内容预告：水轮机调 速器知识问答 (一) 水轮发电机知识问答1 水轮发电机知识问答2 水轮发电机知识问答3 水轮发电机知识问答4 水轮发电机知识问答5 水轮发电机知识问答6