300MW汽輪發(fā)電機的運行和維護

李春輝

（哈爾濱電機廠有限責任公司，黑龍江 哈爾濱 150040）

發(fā)電機三相隱極式同步發(fā)電機。發(fā)電機主要由定子、轉子、端蓋及軸承、氫氣冷卻器、出線盒、油密封裝置、刷架等組成。采用"水氫氫"冷卻方式，發(fā)電機整體為全密封結構。 2×300MW工程選用哈爾濱電機廠有限責任公司制造的QFSN-300-2型300MW汽輪發(fā)電機組的技術參數(shù)見

1 QFSN-300-2型汽輪發(fā)電機結構特點

1.1 定子

發(fā)電機機座為整體式。機座內(nèi)腔沿周向均布18根彈性定位筋，構成機座和鐵芯間的彈性支撐結構，以減少在發(fā)電機運行時，由定、轉子鐵芯間的磁拉力在定子鐵芯中產(chǎn)生的倍頻振動對機座的影響。定子機座和鐵芯的固有頻率避開了倍頻振動頻率。定子鐵芯由高導磁、低比損耗的無取向冷軋硅鋼板沖制的扇型片疊壓而成。鐵芯沿軸向分成64段，每段鐵芯間形成8mm的徑向通風溝。在兩端外圈用特制的銅屏蔽板覆蓋，以減少端部鐵芯及結構件的損耗和發(fā)熱，滿足發(fā)電機進相運行的要求。

1.2 轉子

發(fā)電機轉軸是高強度螺栓高導磁率合金鋼整體鍛件。轉子繞組每匝線圈由兩股銅排組成，槽內(nèi)部分加工出兩排風孔構成斜流式氣隙取氣冷卻風道護環(huán)材料為0Mn18Cr18N合金鍛鋼。發(fā)電機采用定子繞組水內(nèi)冷、轉子繞組氫內(nèi)冷、定子鐵芯及其結構件氫氣表面冷卻，為“水氫氫”冷卻方式。轉子繞組槽部采用氣隙取氣斜流通風系統(tǒng)。定子鐵芯沿軸向分為9個分區(qū)，其中4個進風區(qū)、5個出風區(qū)，冷熱風依次交替。

2 300MW汽輪發(fā)電機運行

2.1 調(diào)峰運行

當電網(wǎng)需要時，發(fā)電機允許調(diào)峰運行。在整個發(fā)電機使用壽命期限內(nèi)，啟、停次數(shù)不允許超過10000次。發(fā)電機負荷增減率，每分鐘為額定負荷的3%～5%。

2.2 進相運行

發(fā)電機進行運行的容許范圍主要受發(fā)電機靜態(tài)穩(wěn)定和定子鐵芯端部結構構件發(fā)熱兩個因素的限制。這在設計參數(shù)和結構上都充分考慮過。發(fā)電機能在超前功率因數(shù)為0.95的情況下持續(xù)運行。

2.3 冷卻器進水溫度偏高，氫氣壓力變化時的氫溫和負載調(diào)節(jié)

為了防止結露和可能的振動增加，發(fā)電機冷溫度應盡量維持額定值45℃土1℃。但允許不低于30℃冷氫溫度下運行，冷卻器的進水溫度和冷氫溫度超過額定值的運行方式參見“發(fā)電機冷卻器的進水溫度，氫氣壓力變化時允許的負載能力曲線”當冷氫溫度超過48℃時不允許發(fā)電機運行

2.4 氫氣冷卻器發(fā)生故障時的運行

發(fā)電機正常運行時共有2組（每組2個，共4個）氫氣冷卻器，以維持機內(nèi)冷氫溫度恒定。當停用1個氫氣冷卻器時，發(fā)電機的負荷應降至額定負荷的80%或以下運行。

2.5 在不同功率因數(shù)下運行

當功率因數(shù)在0.85（滯后）～0.95（超前）之間變化時，發(fā)電機可以額定功率連續(xù)運行，在更低的滯后功率因數(shù)下，轉子勵磁電流不允許大于額定值；在更低的超前功率因數(shù)下，發(fā)電機受靜態(tài)穩(wěn)定和定于端部發(fā)熱的限制，因此，要限低功率運行。

2.6 發(fā)電機失磁時的異步運行

在事故條件下，發(fā)電機允許短時失磁異步運行。當勵磁系統(tǒng)故障后，在電網(wǎng)條件允許時，失磁運行的持續(xù)時間不得通過15min，這時的允許負荷應在額定值的40%以內(nèi)。發(fā)生失磁時，在最初的60S內(nèi)應將負荷降至額定值的60%，在此后的1.5min以內(nèi)降至額定值的40%。

3 偏離允許值時應采取的措施

3.1 措施

當任何被監(jiān)測參數(shù)偏離允許范圍時，應遵循下列原則采取措施。首先應迅速查清監(jiān)測裝置是否發(fā)生故障或信號裝置是否發(fā)生誤動作，然后立即采取相應的措施，使異常參數(shù)復位或解列、滅磁、停機；如果被監(jiān)測參數(shù)突然超過允許值（或短時內(nèi)突變），運行操作人員應迅速將發(fā)電機解列、滅磁、停機。然后再查清故障原因。未查清故障原因之前不得重新投入運行。

3.2 措施的具體實施

當發(fā)電機定子繞組（層間或出水）溫度、定子鐵芯溫度等參數(shù)中的任何一項持續(xù)上升至規(guī)定的各自允許值以上時，信號裝置自動報警。運行操作人員見到報警信號應迅速使發(fā)電機減負荷，直至該溫度降至允許值以下為止。如果減負荷不奏效，應立即解除發(fā)電機負荷并與電網(wǎng)解列。當發(fā)電機軸承溫度及其回油溫度持續(xù)上升時，可適當提高進油溫度。如果溫度超過允許值，應立即停機并檢查原因。當發(fā)電機內(nèi)發(fā)現(xiàn)少量水時，應當將水排出并加強對發(fā)電機的監(jiān)視。如果機內(nèi)繼續(xù)積水，則必須依次斷開氫氣冷卻器，以查清哪臺冷卻器發(fā)生漏水故障。然后采取措施將故障清除。當發(fā)現(xiàn)內(nèi)冷水壓比機內(nèi)氫壓高時應對此情況立即處理，使其壓力恢復正常，同時監(jiān)視線棒的溫度并注意機內(nèi)是否有水放出。這時應盡可能停機，以便查清和消除隱患的根源。機內(nèi)氫氣應滿足基本數(shù)據(jù)的要求。當機內(nèi)氫氣壓力低于或高于額定值時，運行操作人員應立即補氫或排氫。當機內(nèi)氫壓急劇下降即漏氫量過大時，應盡快查清漏氫原因和部位。必要時應降負荷直至停機進行檢查。當機內(nèi)氫氣純度下降至允許下限值時，應采取補、排氫的方法提高機內(nèi)氫氣的純度。機內(nèi)氫氣濕度偏高，對繞組絕緣及轉子護環(huán)產(chǎn)生有害影響。因此，運行時機內(nèi)冷氫氣絕對濕度必須低于（或露點溫度-18℃），即在機外常壓下取樣化驗時氫氣中的水汽濃度不高于 1g／m3（或露點溫度-18℃），在任何運行方式下都必須保持這一數(shù)值。當氫氣冷卻器及水水冷卻器內(nèi)的二次水流量降低至額定值的75%時，信號裝置應報警。運行操作人員應適當減小發(fā)電機的負荷。同時應采取措施恢復至額定流量。當定子繞組進水溫度、機內(nèi)冷氫溫度低于允許范圍，應采取措施使其恢復正常（調(diào)節(jié)氫氣冷卻器，水水冷卻器中的二次水溫度或流量）。當內(nèi)冷水導電率超過額定值到5μs／cm時，信號裝置應當報警。運行操作人員接到報警信號后，必須用新鮮合格的內(nèi)冷水更換原有的內(nèi)冷水使導電率降至額定值以下。如果不能奏效，則當導電率達到10μs／cm時，應迅速解除發(fā)電機負荷并與電網(wǎng)解列。當發(fā)電機軸承室及主油箱內(nèi)或發(fā)電機軸承回油中的氫氣含量超過1%，必須盡快停機，消除漏氫的根源。當封閉母線外殼內(nèi)的氫氣含量超過1%時，必須迅速向其內(nèi)充入惰性氣體（二氧化碳或氮氣）。同時立即解除發(fā)電機負荷并與電網(wǎng)解列、滅磁、停機。不等機組停下便開始排出機內(nèi)氫氣。隨后找出并消除漏氫根源。

4 發(fā)電機維護

4.1 集電環(huán)和電刷的維護

日檢查：每個工作班應對碳刷做直觀的檢查。觀察是否有火花及火花的大小，集電環(huán)和電刷裝置的溫升及噪聲情況等。如發(fā)現(xiàn)碳刷火花、過多的碳粉或碳刷振動，應按周期檢查要求進行維修。 周檢查：每周對碳刷做一次全面的檢查。檢查碳刷的活動情況；檢查彈簧壓力是否均勻；檢查碳刷的振動；檢查碳刷的磨損情況；檢查是否有脫辮現(xiàn)象。

4.2 氫冷器的維護

每年應清理水室、蓋子和管板的內(nèi)表面，清理管板內(nèi)表面，根據(jù)二次水的狀況而定。每次檢修和清理后，應進行0.6 MPa的水壓試驗，保持30min。