1、發電機設備及電氣系統發電機設備及電氣系統2013年6月 發電機是由汽輪機作原動力拖動轉子旋轉，利用電磁感應原理把機械能轉換成電能設備。 發電機工作的機理是通過勵磁機對發電機轉子產生磁場，通過轉子的旋轉，對靜子線圈產生切割磁力線作用，從而在靜子線圈上產生電流。 發電機的轉子由汽輪機帶動旋轉，當直流電經碳刷、滑環通入轉子繞組后，轉子繞組就會產生一個旋轉磁場，它和靜止的三相繞組間形成相對運動，磁場切割了定子繞組，從而在定子繞組中感應出電勢來。 汽輪發電機轉子具有一對磁極，轉子旋轉一周，定子繞組中的感應電動勢正好交變一次。當汽輪機以每分鐘3000轉旋轉時，發電機轉子每秒鐘要旋轉50周，磁極也要變化50

2、次，那么在發電機定子繞組內感應電動勢也變化50次，在定子三相繞組內感應出相位不同的、頻率為50Hz的三相交變電動勢。這個過程即為汽輪機轉子輸入的機械能轉換為電能的過程。在三相交流電中，A、B、C三相電勢的相位差各為120。把這三相電勢隨時間變化的規律用圖形表示出來，就如圖所示。它們達到最大值的順序，是ABC，我們稱為“相序”。為了區別，用黃、綠、紅三種顏色分別表示A、B、C三相。火電廠的汽輪發電機皆采用二極、轉速為3000r/min的臥式結構，發電機與汽輪機、勵磁機等配套組成同軸運轉的汽輪發電機組。發電機主要由定子、轉子、軸承、勵磁機和發電機冷卻系統組成。1 1) )定子定子鐵芯鐵芯定子鐵芯是

3、構成發電機主磁通回路和固定定子繞組的重要部件，定子鐵芯內圓開有槽，槽內放置定子繞組。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圓的定子槽中，分三相布置，互成120電角度。每個線棒分為直線部分（置于鐵芯槽內）和兩個端接部分。大型發電機由于散熱的需要，采用內部冷卻的線棒。3)3)定子機座及端蓋定子機座及端蓋機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。端蓋的作用是將發電機本體的兩端封蓋起來，并與機座、定子鐵芯和轉子一起構成電機內部完整的通風系統。轉子包括轉子軸、鐵芯、轉子繞組、護環和風扇等。1 1) )轉子

4、轉子本體本體轉子鐵芯和轉軸做成一個整體。在轉子鐵芯上開有軸向槽，在槽里放上勵磁繞組。2)轉子繞組3 3) )護環護環和中心環和中心環 轉子兩端各有一大護環，護環是一個套在轉子繞組端部表面的圓環。 中心環用以支持護環并防止端部的軸向位移。4 4) )風扇風扇5 5) )集電環集電環 集電環也稱滑環，分為正極、負極兩個環，它們由高質量的耐磨合金鋼制成，配套在轉軸上，并與轉軸絕緣。發電機運行時，其內部產生的各種損耗化為熱能，會引起電機發熱。尤其是大型汽輪發電機，因其結構細長，中部熱量不易散發，發熱問題更顯得嚴重。如果電機溫度過高，會直接影響發電機的使用壽命，因此冷卻問題對大型發電機是非常重要的問題，

5、所有發電機都有冷卻系統。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系統。(2) 氫氣冷卻：冷卻效果好，風阻和摩擦損耗小于空氣。導熱性是空氣的六倍。(3) 水內冷：冷卻效果最好。冷卻能力是空氣的125倍，是氫氣的40倍。目前，國內600MW及以上大機組采用水氫氫冷卻方式。發電機發電機的勵磁方式按勵磁電源的不同分為的勵磁方式按勵磁電源的不同分為四種方式四種方式(1) 直流勵磁機勵磁系統（100MW以下機組，大機組不采用）(2) 交流勵磁機靜止整流器勵磁系統(3) 交流勵磁機旋轉硅整流器勵磁系統(4) 自并勵勵磁（靜止勵磁）系統交流勵磁機帶靜止整流器交流勵磁機帶靜

6、止整流器勵磁勵磁交流勵磁機帶旋轉整流器勵磁交流勵磁機帶旋轉整流器勵磁無勵磁機的靜止晶閘管勵磁火電廠的運行，除了鍋爐、汽輪機、發電機這些主設備外，還需要大量的輔助設備，而這些輔助設備絕大多數是靠電動機來拖動的。這些輔助設備的用電以及照明用電統稱為發電廠的廠用電。1.1.廠用是電負荷的分類廠用是電負荷的分類1)類負荷2)類負荷3)類負荷4)事故保安負荷2.廠用電電壓等級的確定 廠用電壓等級通常按高壓3、6、10kV，低壓400V來進行配置。 一個電廠一般采用兩種電壓等級的廠用電網絡，容量200kW的電動機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 發電廠

7、正常運行時，向廠用電供電的電源為廠用工作電源。發電機組的廠用電，一般均由自身發電機提供。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電源供電，其中一個為工作電源，另一個為備用電源。當工作電源故障或檢修時，仍可不間斷地由備用電源供電。備用電源應保持相對的獨立性，一般來自系統或其它機組。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，當電廠首次起動時，向必要的輔助設備及重要負荷供電，需要一個來自系統的起動電源。當高壓廠用母線的備用電源來自系統時，一般都將備用電源

8、兼作起動電源（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 為了對廠用電的不間斷供電，還應該裝設備用電源自動投入裝置。當工作電源故障跳閘時，此裝置能自動地、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，在切換過程中，原運行的電動機尚在惰行，母線電壓恢復后，便很快升速而轉入正常運行，因而提高了運行可靠性。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 當工作電源和起動/備用電源都消失時，需要事故保安電源來確保防止設備損壞的機爐負荷的連續供電。廠用母線的接線方式1)1)對廠用電接線的要求對廠用電接線的要求(1) 各機組的廠用電系統必須獨立。(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能保證各機組及全廠的安全運行。(4) 充分考慮電廠用電系統的運行方式。(5) 設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，鍋爐的輔助設備多，耗電量大，為了廠用電的可靠性，大容量機組通常采用按爐分段的接線原則，每臺鍋爐由兩段廠用母線供電的方式，一般每臺機爐設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，有一半輔機可以維持運行。廠用母線的接線方式廠用母線的接線方式六電力系統1.1.電網和電力系統電網和電力系統電力系統是由發電、輸電、變電、配電和用電等環節組成的電能生產與消費系統的整體。它的功能是將自然界的一次能源通過發電動力裝置轉化成電能，再經輸電、變電和配電將電能供應到各用戶。為實現這一功能，電力系統在各個環節和不同層次還具有相應的信息與控制系統，對電能的生產過程進行測量、調節、控制、保護、通信和調度，以保證用戶獲得安全、經濟、優質的電能。六電