600MW機組發電機技術數據培訓教材二期工程汽輪發電機設備為東方電機股份有限公司QFSN-660-2-22型，共計兩臺，總容量1200MW。發電機在額定頻率、額定電壓、額定功率因數、額定氫壓和額定冷卻介質條件下，機端連續輸出額定功率為660MW（應扣除靜態勵磁所消耗的功率）；發電機的最大連續輸出功率為702.2MW,與汽輪機最大連續出力工況（T-MCR）的輸出功率相匹配，且其功率因數和氫壓等均應與額定值相同；發電機定子額定電壓為22千伏，額定功率因數為0.9（滯后），額定轉速為3000r/min，頻率為50Hz；發電機應具有一定的失磁異步運行、進相運行、調峰運行和不對稱運行的能力；水內冷線圈不允許有漏水或滲水，氫冷發電機漏氫量在額定氫壓下24小時內應小于10Nm3；發電機的年運行小時數不小于7500小時，年利用小時數為6500小時，發電機的可用率不應低于99%，強迫停用率小于0.5%。發電機主要參數：名稱單位數值試驗保證值發電機型號QFSN-660-2-22額定容量SNMVA733.33MVA733MVA額定功率PNMW660MW660MW最大連續輸出功率PmaxMW702.2MW最大連續輸出容量SmaxMVA780.3MVA對應汽機VWO工況下功率因數0.9對應汽機VWO工況下氫壓MPa0.45MPa對應汽機VWO工況下發電機氫冷器進水溫度℃20~38℃對應汽機VWO工況下發電機氫冷器出水溫度℃≤48℃額定功率因數cosφN0.9定子額定電壓UNkV22kV定子額定電流INA19245A額定頻率fNHz50Hz額定轉速nNr/min3000r/min額定勵磁電壓UfNV426V額定勵磁電流IfN/空載勵磁電流IfoA4673/1793A定子繞組接線方式YY冷卻方式水氫氫勵磁方式自并勵靜止可控硅勵磁通風方式徑向多流通風定子每相直流電阻（15℃）0.001456轉子繞組直流電阻（15℃）0.067715定子每相對地電容A/B/CPF243000PF轉子繞組自感H0.521H直軸同步電抗Xd%207.9%橫軸同步電抗Xq%207.9%直軸瞬變電抗（不飽和值）X'du%29.89%直軸瞬變電抗（飽和值）X'd%26.3%≤30%橫軸瞬變電抗（不飽和值）X'qu%29.89%橫軸瞬變電抗(飽和值)X'q%26.3%直軸超瞬變電抗(不飽和值)X"du%21.03%直軸超瞬變電抗(飽和值)X"d%19.35%≥18%橫軸超瞬變電抗（不飽和值）X"qu%21.03%橫軸超瞬變電抗（飽和值）X"q%19.35%負序電抗（不飽和值）X2u%23.67%負序電抗（飽和值）X2%21.78%零序電抗（不飽和值）Xou%9.98%零序電抗（飽和值）X0%9.48%直軸開路瞬變時間常數T'dos8.446s橫軸開路瞬變時間常數T'qos0.938s直軸短路瞬變時間常數T'ds1.068s橫軸短路瞬變時間常數T'qs0.1187s直軸開路瞬變時間常數T"dos0.0476s橫軸開路瞬變時間常數T"qos0.0476s直軸短路超瞬變時間常數T"ds0.035s橫軸短路超瞬變時間常數T"qs0.035s轉動慣量GD2N.m2382200N.m2短路比SCR0.5484≥0.54穩態負序電流I2%≥8%≥8%暫態負序電流I22t≥10≥10允許頻率偏差±%-3~+2%允許定子電壓偏差±%5%失磁異步運行能力MW264MW失磁異步運行時間min15min進相運行能力MW660MWcosΦ=0.95(超前)電話諧波因數THF%≤0.5%≤0.5%電壓波形正弦畸變率Ku%≤1%≤1%三相短路穩態電流%145.45%相—中性點%603.98%相—相%417.48%三相%440.63%相—中性點%669.83%相—相%475.88%三相%583.97%三相短路最大電流值（直流分量峰值）%767.29%相—相短路最大電磁轉矩N.m1567.14N.m轉子軸電壓V≤10V軸承絕緣電阻正常/最小值M20/1M最大允許超速%120%失步功率MW940MW電動機狀態運行能力s≤60s調峰能力允許10000起停機發電機使用壽命年≥30年≥30年噪音dB≤85dB≤85dB臨界轉速（一階）r/min982r/min臨界轉速（二階）r/min2671r/min臨界轉速軸承振動值垂直mm≤0.08mm≤0.08mm臨界轉速軸承振動值水平mm≤0.08mm≤0.08mm超速時軸承振動值垂直mm≤0.08mm≤0.08mm超速時軸承振動值水平mm≤0.08mm≤0.08mm額定轉速時軸承振動值垂直mm≤0.025mm≤0.025mm額定轉速時軸承振動值水平mm≤0.025mm≤0.025mm臨界轉速軸振動值垂直mm≤0.15mm≤0.15mm臨界轉速軸振動值水平mm≤0.15mm≤0.15mm超速時軸振動值垂直mm≤0.15mm≤0.15mm超速時軸振動值水平mm≤0.15mm≤0.15mm額定轉速時軸振動值垂直mm≤0.05mm≤0.05mm額定轉速時軸振動值水平mm≤0.05mm≤0.05mm定子繞組端部振動頻率fvHz≤95或≥110Hz定子繞組端部振動幅值mm≤0.25mm軸系扭振頻率Hz≤45,≥55；≤90,≥110Hz定子繞組銅耗Qcu1kW2006.2kW定子鐵耗QfekW837.59kW勵磁損耗Qcu2kW1939.93kW短路附加損耗QKdkW1094.8kW機械損耗Qm（通風損耗、雜散損耗、軸承摩擦損耗、電刷摩擦損耗）kW1105.8kW總損耗ΣQkW6984.32kW滿載效率η%98.952%≥98.95%定子繞組絕緣等級F定子繞組THA工況下繞組出水溫度℃≤85℃定子繞組T-MCR工況下繞組出水溫度℃≤85℃定子繞組VWO工況下繞組出水溫度℃≤85℃定子繞組THA工況下層間溫度℃≤120℃定子繞組T-MCR工況下層間溫度℃≤120℃定子繞組VWO工況下層間溫度℃≤120℃定子鐵芯絕緣等級F定子鐵芯THA工況下最熱點溫度℃≤120℃定子鐵芯T-MCR工況下最熱點溫度℃≤120℃定子端部結構件THA工況下溫度℃≤120℃定子端部結構件T-MCR工況下溫度℃≤120℃定子端部結構件VWO工況下溫度℃≤120℃轉子繞組絕緣等級F轉子繞組THA工況下溫度℃≤115℃轉子繞組T-MCR工況下溫度℃≤115℃集電環溫度℃≤120℃定子線棒冷卻水流量t/h96t/h每個冷卻器百分比容量%100%定子冷卻水進口水溫℃40～50℃定子冷卻水THA工況下出口水溫℃≤85℃定子冷卻水T-MCR工況下出口水溫℃≤85℃定子冷卻水VWO工況下出口水溫℃≤85℃定子冷卻水導電率μs/cm0.5~1.5μs/cm定子冷卻水壓力PMPa0.1～0.25MPa定子冷卻器堵管率5%氣體冷卻器數目4每個冷卻器百分比容量25退出一個冷卻器發電機出力MW528MW氣體冷卻器進水溫度℃20～36℃氣體冷卻器出水溫度℃≤48℃氣體冷卻器水流量t/h4x115℃發電機進口風溫℃≤46℃發電機THA工況下出口風溫℃≤65℃發電機T-MCR工況下出口風溫℃≤67℃發電機VWO工況下出口風溫℃≤67℃額定氫壓MPa0.45MPa最高允許氫壓MPa0.5MPa發電機機殼容量m386m3發電機漏氫量m3/24h≤10m3/24h氫氣干燥器形式吸附式軸承潤滑油進口溫度℃35～45℃軸承潤滑油出口溫度℃≤70℃軸承潤滑油流量L/min1067L/min密封瓦進油溫度℃35～45℃密封瓦出油溫度℃≤70℃密封瓦油量L/min185L/min密封瓦溫度℃≤90℃發電機冷卻采用水氫氫冷卻方式，采用機端自并勵勵磁系統，勵磁系統的特性與參數能滿足電力系統和發電機的各種運行方式的要求。基本技術數據：額定容量：733.3MVA額定功率：660MW最大連續容量：780.2MVA額定電壓：22kV額定功率因數：0.9（滯后）頻率：50Hz額定轉速：3000r/min定子繞組絕緣等級：F轉子繞組絕緣等級：F定子鐵芯絕緣等級：F(其溫升和最高溫度不超過B級絕緣的允許值)短路比：≥0.58效率：≥98.95%Xd0.15(標么值)Xd0.30標么值)相數：3極數：2定子繞組接線方式：2Y負序電流承載能力：連續I2/IN≥8%短時（I2/IN）2t≥10額定氫壓（表壓力）0.45MPa發電機額定冷卻水溫為36℃噪音＜90dB頂值電壓 ≥2倍額定勵磁電壓電壓響應比 ≥2額定勵磁電壓/s強勵持續時間 ≥20s一、二期發電機參數概述1.發電機各部位允許振動值及溫度：機組軸系在額定轉速下運行時，軸承座在水平、垂直兩個坐標方向的允許振動值＜0.025mm，軸振相對位移值＜0.076mm；發電機在軸承座及大軸上留有裝設測振傳感器的位置，以便裝設軸承座和大軸的振動監測儀表；發電機定子鐵芯和機座端蓋的自振頻率能夠避開基頻和倍頻的±10%以上，并且有必要的振幅限制措施；發電機定子繞組端部的自振頻率能夠避開基頻和倍頻的+15%、-10%，以防止產生共振；冷態下端部繞組模擬試驗的橢圓型固有振動頻率及端部繞組中的鼻端、引線、過渡引線的固有振動頻率合格范圍為fz≤94HZ，fz≥115HZ；通過臨界轉速時，軸的振動值不大于0.15mm，軸承座的振動值不應大于0.08mm；發電機軸承排油溫度不超過70℃，軸瓦金屬最高溫度不應超過90℃。2.電壓范圍：發電機在額定電壓和轉速下，其空載線電壓波形正弦性畸變率應不超過1%，其線電壓的電話諧波因數應不超過0.5%；為防止有害的軸電流和軸電壓，使得軸電壓不大于10V；采取以下措施：（1）發電機勵磁系統加裝諧波過濾裝置，以防止高次諧波進入轉子線圈進而在轉子上感應諧波電壓和電流；(2)轉子制造時，采用嚴格的工藝措施，保證與鐵芯內圓間隙均勻和轉子槽分度均勻，減小因磁路不均勻度而引起的軸電流和軸電壓；(3)發電機軸在汽端采用有良好接地效果的接地刷辮裝置；(4)發電機勵端軸承、密封座均采用雙層絕緣(機組運行時可測量電阻)，防止形成軸電流回路。3.頻率范圍：發電機在額定功率因數、電壓變化范圍為±5%和頻率變化范圍±2%時，能連續輸出額定功率，當頻率偏差大于上述頻率值時，發電機能滿足不低于下述值：頻率（Hz）每次允許時間（秒）累計時間（分）51.0～51.5＞30＞3049.0～51.0連續運行49.0～48.5連續運行48.5～48.0＞30030048.0～47.5＞60＞6047.5～47.0＞20＞104.短時過負荷能力：能承受1.5倍的額定定子電流歷時30s，而不發生有害變形等情況。發電機允許過電流時間與過電流倍數以下式計算：（I2-1）t=37.5sI:定子過電流的標幺值t:持續時間5.進相運行能力：發電機在額定冷卻工況下，電壓變化范圍在±5%范圍內，發電機能帶額定負荷、功率因數為0.9(超前)長期連續運行，且各部件溫度和溫升不超過允許值。6.發電機失磁異步運行的能力：發電機失磁后應在60s內將負荷減至0.6倍額定有功；然后在隨后的30s內將負荷減至0.4倍額定有功。在帶0.4倍額定有功，定子電流1.0-1.1倍的允許運行時間為15min。失磁異步運行能力曲線見下圖3-4：7.抗失步振蕩的能力及其他危險工況能力：當發電機帶勵磁失步時，如振蕩中心位于發電機變壓器組以外并且振蕩電流低于發電機出口最大短路電流的60%--70%時，允許振蕩持續時間為15-20個振蕩周期。失步振蕩中心位于發電機變壓器組內部時，允許啟動發電機失步保護跳閘；發電機能在額定負荷和1.05倍額定電壓下運行時，能承受出線端任何形式的突然短路導致立即停機而不發生有害變形，且具有承受與其相連接的高壓輸電線路斷路器單相重合閘的能力；而且還能承受非同期誤并列的沖擊。主變高壓側誤并列，其壽命期內<30°為次數不受限制，120°為≤2次，180°≤5次；發電機經主變壓器接入500kV系統，主變阻抗按13.5%，系統短路電流按50kA考慮，在系統出現故障后，發電機應具備承受高壓線路單相重合閘的能力；當汽輪機主汽門關閉時，發電機在正常勵磁工況下，允許以同步電動機運行（逆功率）時間不小于60s。8.發電機勵磁繞組能在額定負載時承受下列勵磁短時過電壓：時間（s）103060120額定勵磁電壓（%）208146125112發電機勵磁繞組允許過負荷能力為(I22-1)t=30s，其中I2為勵磁電流標幺值。9.穩態和暫態負序電流的能力：不對稱運行時，其負序電流分量（I2）與額定電流IN之比大于8%；當發生不對稱故障時，故障運行的（I2/IN）2t大于10。10.為減少電力系統產生次同步諧振采取的措施：轉子繞組設阻尼繞組，增加機組的阻尼能力，加快振蕩衰減；勵磁系統加裝PSS，利用勵磁調節作用抑制振蕩衰減。11.發電機的負荷變化率應滿足汽輪機定壓運行和滑壓運行的要求；定子繞組、定子鐵芯、轉子繞組的絕緣應采用F級絕緣；其溫升和最高溫度不超過B級絕緣的允許值；發電機定子、機殼、端蓋具有足夠的強度和剛度，定子機殼與鐵芯之間應有彈性連接的隔震措施，避免產生共振；定子線棒槽內固定及繞組端部固定工藝要可靠，采取適應調峰運行的技術措施，定子鐵芯端部結構件如壓指、壓圈等應采用非磁性材質，并采取有效的屏蔽措施，避免產生局部過熱，定子鐵芯采取防止松動的措施；發電機的密封油系統采用集裝式，設置監視密封瓦油壓的裝置和配備性能良好的壓差閥，有效防止密封油進入機內的情況發生；為提高發電機承受不平衡負荷的能力，轉子設置阻尼繞組。轉子護環應為整體合金鋼鍛件，為提高護環的耐應力腐蝕能力，采用了18Mn18Cr合金鋼材質；碳刷要具有低的摩擦系數和自潤滑作用，且碳刷結構能防止碳粉落在集電環上。12.轉子采用氣隙取氣結構，且轉子繞組上的通風孔中間銑孔，另外，槽部和端部采取適應調峰運行的技術措施：（1）轉子槽襯內壁和護環絕緣內表面設有滑移層，該層具有較低的摩擦系數，使得轉子銅線在熱脹時能夠容易的沿軸向膨脹；（2）轉子銅線為含銀銅線，抗蠕變能力強；（3）轉子繞組同一匝兩股線間增加防磨損墊條，防止在運行狀態下銅線磨損，產生銅粉。發電機每根定子線棒單獨一匝，外包主絕緣，上下層線圈間還有一層間墊條，匝間絕緣實際上為雙倍主絕緣加一層間墊條，因此，發電機定子線棒實際上不易發生匝間短路。因此，可以不裝設定子匝間短路保護。13.發電機殼、端蓋、出線套管的接合面具有良好的粗糙度和平整度，密封嚴密，避免漏氫。定子繞組水內冷，其絕緣引水管具有足夠的強度，固定牢靠，避免相互交叉磨損和松動、脫落和破裂，并與內端蓋保持足夠的絕緣距離。發電機各部位的測溫元件有嚴格埋設工藝，保證完整無損，測溫元件應設有雙支熱電阻，采用三線制，并連接到相應的本體接線盒。14.發電機定子繞組出線應與封閉母線相匹配；發電機滑環端的軸承座與底板和油管間、油密封座與油管間加裝便于在運行中測量絕緣電阻的雙層絕緣墊；發電機每一軸段的自然扭振頻率處于0.9～1.1及1.9～2.2倍工頻范圍以外，每一軸段的強度，能承受當電力系統發生次同步諧振，定子繞組出口三相突然短路，系統故障周期性振蕩，高壓線路單相重合閘以及誤并列等產生的沖擊力，而無有害變形或損壞；發電機與汽輪機連接的靠背輪螺栓，能承受因電力系統故障發生振蕩或扭振的機械應力；發電機各部分結構強度能承受發電機定子繞組出口端電壓為105%的額定電壓、滿負荷時三相突然短路故障每年不超過1次，終生不超過10次；發電機出線盒座采用非磁性材料，能承受每個出線套管上分別吊裝4只電流互感器的荷重和防振的要求，且有防止漏氫的可靠技術措施并裝設漏氫的報警裝置；為了保證系統具有足夠的事故備用無功容量和調壓能力，發電機組具備在一定條件下滿負荷時功率因0.85(滯相)運行的能力，在此運行工況下，發電機頻率偏差應限制在±2﹪范圍內。二、氫氣系統氫氣系統的功能是利用干燥的氫氣對發電機轉子繞組和定子鐵芯進行冷卻；在機組啟動前或停止運行后利用中間介質置換機內氣體。概述：發電機氫冷系統能滿足發電機充氫、補氫、排氫及中間氣體介質置換工作的要求，能監測氫氣壓力、純度及冷氫溫度、濕度等；發電機氫冷系統為閉式氫氣循環系統，熱氫通過發電機的氫氣冷卻器由冷卻水冷卻。一次冷卻水溫度最高為36℃，按38℃校核。氫氣冷卻器設計工作設計水壓為0.1-0.25MPa。當一個冷卻器因故障停用時，發電機至少能輸出80%額定負荷；發電機設置氫氣干燥器，其出口氫氣設非水銀濕度指示器，干燥裝置使得在額定氫壓下機內氫氣露點不大于-5℃同時又不低于-25℃；氫氣干燥器設有循環風機；發電機氫冷系統及氫氣控制裝置的所有管道、閥門、有關的設備裝置及其正反法蘭附件材質均為為不銹鋼；發電機每組氫冷卻器設置冷卻進、出水雙金屬溫度計與壓力指示；氫系統氫氣純度、壓力、濕度、溫度除設有防爆型就地指示和報警裝置外，還設置輸出到遠方指示及報警輸出接點；氫氣直接冷卻的冷氫溫度一般不超過35-46℃，氫冷卻器冷卻水進水溫度一般不要超過36℃；氫氣純度不低于95％時，能在額定條件下發出額定功率；但計算和測定效率時的基準氫氣的純度應為98％；機殼內氫氣壓力為0.38MPa時，發電機能輸出額定容量；氫氣冷卻器按單邊承受0.8MPa壓力進行設計和試驗，歷時15分鐘無泄漏。氫氣冷卻器的冷卻水采用開式循環冷卻水，設計冷卻水溫度為36℃，按38℃校核。置換的氣體容積：需要的氣體置換運行需要的氣體容積運行狀態停止狀態二氧化碳用二氧化碳（純度為85%）驅除空氣V=350V=300氫氣用氫氣（純度為96%）驅除二氧化碳V=350V=300氫氣氫氣壓力提高到0.40MPa(g)V=375V=375二氧化碳用二氧化碳（純度為96%）驅除氫氣V=350V=300四、密封油系統系統功能簡述：密封油系統的功能是采用油密封機內的氫氣以防止其向外泄漏,同時也防止機外的空氣進入發電機內。發電機密封油系統應滿足發電機在正常運行、啟動、停機、盤車、充氫、置換等工況下均能密封住機內氣體的要求，并使其壓差穩定在規定范圍內，且沒有密封油漏入發電機內。密封油應清潔無雜質,油中含水量應小于50ppm，油中應無游離水。所配密封瓦的型式為：單流環密封瓦。差壓閥采用精度高、性能可靠的閥門。密封油來自汽輪機冷卻潤滑油。五、定子冷卻水系統：定子冷卻水系統的功能是采用干凈、無雜質的水對發電機繞組內部進行冷卻，定子冷卻水系統采用獨立密閉循環水系統；內冷水箱采用獨立密閉，冷卻器的冷卻水采用開式循環冷卻水，設計冷卻水溫度為36℃。定子繞組冷卻水的進水溫度范圍為40～50℃，進水溫度有自動調節裝置，出水溫度不大于85℃；水質要求：導電率μs/cmpH值硬度含氨量（NH3）0.5-1.5μs