6002YHG使用说明书.docx
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6002YHG使用说明书
1概述
本说明书是为哈尔滨电机厂有限责任公司制造的QFSN－600－2YHG型汽轮发电机（静止励磁）制定的运行、维护、检修及运输和存放工作的指导性技术文件。
本说明书对发电机的技术数据、结构特点、运行条件，以及使用过程中的有关要求进行了详细的说明和规定。
在发电机的运行和维护等工作中，必须遵守说明书中的有关规定，并应结合电厂在安全防护方面的特点和导则，制定出相应的更为具体的操作步骤和安全措施。
同时，应做详细的记录并存档。
本说明书中未涉及和未规定的部分，可按国家标准和IEC标准中的有关规定执行。
发电机由汽轮机直接联接传动，并安装于室内，其工作环境为：
a）海拔高度不超过1000m；
b）环境温度为5℃～40℃；
c）周围环境不含导电灰尘、腐蚀性气体及无爆炸、振动冲击和机械损伤等危险。
发电机的工作方式为连续长期运行。
2发电机的主要技术数据
2.1额定数据
额定容量666.667MVA
额定功率600MW
最大连续功率654MW
额定功率因数0.9
额定电压20000V
额定电流19245A
额定励磁电压（90计算值）421.8V
额定励磁电流（计算值）4128A
额定效率（保证值）98.90％
额定频率50Hz
额定转速3000r／min
相数3
定子绕组连接方式YY
定子绕组出线端子数6
励磁方式机端变静止励磁
2.2冷却介质及润滑油的基本数据
2.2.1发电机内的氢气
额定压力（表压）0.4±0.02MPa
最大连续功率时压力（表压）0.4MPa
冷氢气温度45±1℃
额定纯度98％
最低允许纯度95％
氧气含量＜1％
额定压力下绝对湿度≤2g／m3
漏氢量11m3／d
2.2.2定子绕组内的冷却水
入口处压力（表压）0.25～0.35MPa
出口处压力（表压）0.15～0.25MPa
入口处温度45～50℃
流量90±3m3／h
铜化合物含量≤100mg／L
20℃时的电导率0.5～1.5s／cm
20℃时的PH值6.8～7.3
20℃时的硬度＜2gE／L
20℃时的含氨（NH3）量微量
2.2.3氢气冷却器内的循环水
入口处压力（表压）0.25～0.35MPa
入口处最大压力（表压）0.67MPa
出口处压力（表压）0.209～0.309MPa
入口处最高温度35℃
入口处最低温度20℃
一个冷却器的流阻41kPa
一个冷却器的流量310m3／h
氢气冷却器的数量2组
2.2.4端盖式轴承润滑和油密封用的油
轴承进油压力（表压）80～100kPa
油密封进油压力（表压）484kPa
轴承进油最低温度40℃
油密封进油最低温度40℃
轴承出油温度70℃
一个轴承流量700L／min
一个密封瓦空侧流量110L／min
一个密封瓦氢侧流量25.4L／min
密封油压高于氢压84kPa
2.2.5座式轴承润滑用的油
轴承进油压力（表压）50～80kPa
轴承油流量15L／min
轴承进油最低温度40℃
轴承出油温度70℃
2.3发电机绝缘等级和允许温度限值
发电机定子和转子绝缘等级均为F级。
发电机主要部件和冷却介质及润滑油的允许温度限值按表1中的规定值。
表1发电机温度限值℃
温度限值
电阻法
温度计法
埋置检温计
机内氢气
80
定子绕组出水
85
定子绕组上下层线棒间
90
定子铁心
120
定子端部结构件
120
转子绕组
110
轴承金属
90
轴承和油密封出油
70
注：
1）用检温计测量定子绕组冷却水温度，当同层定子线圈出水温度之间温差≥8K
时要对定子水路进行检查分析，当温差达到12K时或定子绕组出水温度达到
90℃时要停止运行。
2）电阻法测量转子绕组温度应采用0.2级的电压表和电流表，温度按下式计算：
式中：
T1──转子绕组冷态温度，℃；
T2──转子绕组热态温度，℃；
R1──转子绕组冷态直流电阻，；
R2──转子绕组热态直流电阻，。
2.4发电机设计参数
2.4.1基本参数
a）定子：
定子槽数42
定子每槽导体数2
定子每相串联匝数7
定子绕组对地绝缘厚度5.5mm
定子绕组匝间最大电压7143V
定子绕组工频绝缘强度≥43000V
定子绕组冲击绝缘强度≥72000V
定子绕组每相对地电容Cph0.227F
b）转子：
转子槽数32槽
转子每槽匝数8（1号槽为6）匝
转子导体总匝数124匝
转子对地绝缘厚度1.3mm
转子工频绝缘强度≥10UfNV
转子绕组电感LF0.739H
2.4.2电阻和电抗
定子绕组每相直流电阻（75℃）0.001488
转子绕组直流电阻（75℃）0.097444
直轴同步电抗Xd226.963％
直轴瞬变电抗Xd'（饱和值／非饱和值）26.710／30.353％
直轴超瞬变电抗Xd"（饱和值／非饱和值）20.383／22.156％
交轴同步电抗Xq220.928％
交轴瞬变电抗Xq'（饱和值／非饱和值）39.195／44.540％
交轴超瞬变电抗Xq"（饱和值／非饱和值）19.840／21.566％
零序电抗X0（饱和值／非饱和值）9.568／10.072％
负序电抗X2（饱和值／非饱和值）20.112／21.861％
定子绕组漏抗XL15.761％
转子绕组漏抗XF15.675％
正序电阻0.400％
负序电阻3.736％
零序电阻0.324％
发电机波阻抗ZC74.793
2.4.3时间常数
电枢绕组开路时的直轴瞬变时间常数Tdo'8.724s
电枢绕组开路时的交轴瞬变时间常数Tqo'0.969s
电枢绕组短路时的直轴瞬变时间常数Td'1.027s
电枢绕组短路时的交轴瞬变时间常数Tq'0.173s
电枢绕组开路时的直轴超瞬变时间常数Tdo"0.045s
电枢绕组开路时的交轴超瞬变时间常数Tqo"0.069s
电枢绕组短路时的直轴超瞬变时间常数Td"0.035s
电枢绕组短路时的交轴超瞬变时间常数Tq"0.035s
电枢绕组短路电流直流分量时间常数Ta0.258s
2.4.4突然短路电流
a）三相短路
超瞬变电流的初始值5.341939053标么值
瞬变电流初始值4.179806031标么值
非周期分量6.938201258标么值
短路电流的有效值的初始值8.75642333标么值
短路电流幅值的初始值14.49284392标么值
稳态短路电流1.517166402标么值
b）两相短路
超瞬变电流的初始值4.657214676标么值
瞬变电流初始值4.129910908标么值
非周期分量6.048869596标么值
短路电流的有效值的初始值7.634033791标么值
短路电流幅值的初始值12.63516575标么值
稳态短路电流2.413904605标么值
c）单相短路
超瞬变电流的初始值6.524863295标么值
瞬变电流初始值5.939490286标么值
非周期分量8.474603374标么值
短路电流的有效值的初始值10.69545433标么值
短路电流幅值的初始值17.70215354标么值
稳态短路电流4.025131853标么值
2.4.5其它参数
短路比0.52
效率98.99％
发电机负序承载能力：
I2／IN（最大稳态值）8％
（I2／IN）2•t（最大暂态值）10s
电话谐波因数TIF：
线—线间1.4％
线—中性点间1.5％
剩余（开口三角形）0.3％
电压波形正弦畸变率0.258％
发电机噪声水平≤90dB（A）
定子绕组平均温升22.1K
转子绕组平均温升44.8K
定子铁心平均温升21.8K
发电机飞轮力矩3.84×104kg·m2
发电机转动惯量9.6×103kg·m2
发电机惯性常数0.71kW•s／kVA
发电机临界转速：
一阶733r／min
二阶2070r／min
三阶3865r／min
发电机内气体容积：
未插转子时120m3
插完转子时110m3
2.4.6发电机主要部件重量
发电机总重475000kg
定子装配（包括吊攀）300000kg
转子装配（包括集电环装配）66300kg
定子运输重310000kg
转子运输重75500kg
座板装配7756kg
内端盖440kg
导风环150kg
外端盖（汽端／励端）10874／10560kg
轴承（轴瓦）947kg
隔音罩刷架装配6520kg
抑振轴承装配1580kg
冷却器外罩12066kg
出线盒5154kg
瓷套端子287kg
中性点外罩258kg
主引线端子（金具）138kg
3发电机结构
3.1结构概述
本型发电机为三相交流隐极式同步发电机。
发电机由定子、转子、端盖及轴承、油密封装置、冷却器及其外罩、出线盒、引出线及瓷套端子、集电环及隔音罩刷架装配、内部监测系统等部件组成（见附图1和附图2）。
发电机采用整体全封闭、内部氢气循环、定子绕组水内冷、定子铁心及端部结构件氢气表面冷却、转子绕组气隙取气氢内冷的冷却方式。
发电机定、转子绕组均采用F级绝缘。
本型发电机配有机端变静止励磁控制系统及发电机氢、油、水控制系统，其结构、原理和性能参数将在这些设备的使用说明书中叙述。
本型发电机的轴承润滑油由汽轮机油系统供给。
3.2定子
定子由机座、铁心、隔振结构、绕组和进出水汇流管等部件组成。
3.2.1定子机座
定子机座为整体式，由优质钢板装焊制成。
机座外皮在圆周方向采用整张钢板经辊压成圆桶状后套装在机座骨架上。
机座骨架由辐向隔板、端板和轴向筋板、通风管组装焊接而成。
机座端板、辐向隔板及轴向通风管构成了定子的径向多路通风的11个风区。
定子机座的强度按能承受3.5倍工作氢压设计，机座装焊后经过消除应力处理、水压强度试验和严格的气密检验，因而具有足够的强度和刚度及气密性。
定子机座的固有振动频率已避开了倍频振动频率。
机座的外形尺寸、重量和结构已充分考虑了对定子铁路运输的限制条件和有关要求（见附图3）。
定子机座的两侧共设4个可拆卸的吊攀和6个供装配测量元件接线端子板的法兰。
机座的汽、励两端顶部设有装配冷却器外罩的法兰。
机座的励端底部设有装配出线盒的法兰。
机座的汽端底部设有供定子铁路运输用的底座。
机座的顶部设有人孔，底部设有清理、探测和联接氢、二氧化碳及水控制系统的法兰接口。
发电机定子冷却水汇流管的进水、出水法兰均设在机座的侧面顶部，可保证在断水事故状态下定子绕组内仍能充满水。
汇流管的排污出口法兰设在机座两端的底部。
定子机座两侧沿轴向设有通长的底脚。
在底脚上设有轴向定位键槽，用以装配机座与座板间的轴向固定键。
定子机座的底脚具有足够的强度，以能支撑整个发电机的重量和承受突然短路时产生的扭矩。
3.2.2定子铁心
定子铁心由高导磁、低损耗的无取向冷轧硅钢板冲制并经绝缘处理的扇形片叠装而成。
铁心采用圆形定位螺杆、夹紧环、绝缘穿心螺杆、端部无磁性齿压板和分块压板的紧固结构。
定子铁心端部设有用硅钢板冲制的扇形片叠装成内圆表面呈阶梯多齿状的磁屏蔽，可有效地将定子端部漏磁分流，以减小端部发热，保证发电机在各种工况下可靠地运行。
定子铁心沿轴向分成96段,铁心段间设置6mm宽的径向通风道，为减少端部漏磁损耗和降低边段铁心温升，边段铁心设计成沿径向呈阶梯形状并粘接成整体，且在其齿部开槽，同时，边段铁心的段厚度比正常段薄。
定子铁心沿全长分成与机座相对应的11个风区，冷热风区相间隔。
为防止风区间串风，在铁心背部与机座风区隔板之间设置有挡风板。
3.2.3定子隔振结构
为了减小由于磁拉力在定子铁心中产生的倍频振动对基础的影响，本型发电机在定子铁心与定子机座之间采用了弹性支撑的隔振结构（见附图4）。
隔振结构是在出风区内定子铁心与定子机座之间设置6组切向弹簧板。
定子铁心经夹紧环与弹簧板的一端相连接，弹簧板的另一端与机座隔板相连接。
弹簧板分布在夹紧环的两侧和底部，底部弹簧板用来保持铁心的稳定，并在事故状态下分担电磁力矩。
本型发电机采用的隔振结构在强度上能承受至少20倍额定转矩的突然短路扭矩。
3.2.4定子绕组
定子绕组由定子线棒、定子绕组槽内固定结构、定子绕组端部固定结构和定子绕组引线等构成。
3.2.4.1定子线棒
定子线棒由空心导线和实心导线组合构成，组合比为1:
2。
空、实心导线均包聚酯玻璃丝绝缘。
线棒对地绝缘采用F级环氧粉云母带、双边厚11mm。
为降低定子绕组电晕电位，线棒的槽内部分和槽口部分均进行防晕处理。
定子线棒经一次模压成型，因而具有良好的绝缘强度、机械强度和防晕性能。
定子上、下层线棒采用了不同的截面，并在直线部分进行540°罗贝尔换位加空换位，可使涡流引起的附加损耗和股间环流损耗、包括端部横向磁场差异引起的附加损耗大为减少。
定子线棒端部为渐开线式。
为增大相间的放电距离，线棒的鼻端采用不等距分布，同相线棒鼻端距离缩小，相间距离被加大。
在线棒两端设置的水盒接头构成了线棒鼻端的水电连接结构，线棒的空、实心导线均经中频感应钎焊在水盒内。
3.2.4.2定子绕组槽内固定结构
定子绕组槽内固定采用在槽底和上、下层线棒间填加外包聚酯薄膜的热固性适形材料，并采用涨管压紧工艺，使线棒在槽内良好就位。
同时，在线棒的侧面和槽壁之间塞入半导体垫条，使线棒表面良好接地，以降低线棒表面的电晕电位。
定子槽楔由高强度F级玻璃布卷制模压成型，在槽楔下面采用弹性绝缘波纹板径向压紧线棒。
定子槽口处槽楔具有可靠的防松结构。
3.2.4.3定子绕组端部固定结构
定子绕组端部固定采用刚——柔绑扎固定结构（见附图5）。
定子绕组的端部通过设在端部内圆上的2道径向可调绑扎环、绕组鼻端径向撑紧环、上下层线棒之间的充胶支撑管及下层线棒与锥环间的适形材料等固定在大型整体锥形支撑环上。
而绕组线棒的鼻端之间则用垫块、楔形支撑块和浸胶玻璃布带绑扎成沿圆周呈环状的整体。
这样，绕组端部与锥形支撑环形成牢固的整体。
而锥形支撑环的前端搭接在铁心端部的小撑环上，以便于滑动，锥形支撑环的外圆周与21个辐向均匀分布的绝缘支架固定在一起，绝缘支架又通过无磁性弹簧板与定子铁心端部的分块压板固定在一起，从而形成柔性联接结构。
整个定子绕组的端部则成为沿径向和切向固定牢固、沿轴向可伸缩的刚——柔固定结构。
当发电机运行时，由于温度变化引起线棒轴向胀缩时，定子绕组端部整体可沿轴向伸缩，从而有效地减缓了绕组绝缘中的热应力，并使发电机适于调峰运行工况。
定子绕组端部固定结构中，与绕组相接触的各环件及所有紧固件均为非金属材料，从而避免因采用金属材料而带来的局部过热和尖端放电现象。
3.2.4.4定子绕组引线
定子绕组引线由铜管弯制而成，并与线圈一样采用水内冷。
定子绕组引线排列成4排，其前端用固定夹块固定在锥形支撑环上，而圆弧段固定在绝缘支架上。
定子绕组引线与定子线棒的连接方式采用多股导线把合在线棒端头的水盒盖上，并经中频感应加热钎焊成一体。
3.2.5定子绕组汇流管及引出线汇流管
定子绕组进出水汇流管分别装在机座内的励端和汽端。
由励端进水汇流管经绝缘引水管构成向定子绕组、定子绕组引线、引出线和瓷套端子、中性点母线供水的水路。
定子绕组的出水经汽端出水汇流管汇集排出，定子绕组引线、引出线、瓷套端子、中性点母线的出水汇集在出线盒内的小汇流管内，小汇流管经机外底部的连通管与汽端出水汇流管连接，从而构成了发电机定子冷却水系统。
定子进出水汇流管均用不锈钢管制成。
汇流管的进口位置设在机座励端顶部的侧面，出口位置设在机座汽端顶部的侧面。
进出水汇流管之间通过设在机座外顶部的连通管连通，使之排气通畅，保证绕组在运行时充满水及水系统发生故障时不失水。
在总进出水口设有与外部供水管连接的法兰。
定子绕组汇流管及出线盒内的小汇流管均设有对地绝缘，并在接线端子板上设有可测量各汇流管对地绝缘电阻的端子，这些端子在运行时应接地。
3.3转子
转子由转轴、绕组及端部绝缘固定件、阻尼系统、护环、中心环、风扇、联轴器和集电环装配等构成（见附图6）。
3.3.1转轴
转轴用高强度高导磁的铬镍钼钒整体合金锻钢制成。
转轴本体设有32个嵌线槽。
为有效提高材料利用率，转子嵌线槽采用开口半梯形，以增大槽内导体截面，降低转子铜耗。
为削弱气隙磁通和转子轭部磁通在近磁极中心部分饱和，转子1、2号线圈槽均向极中心偏置，并减小了1号线圈匝数和槽的深度，这样有利于改善发电机的电压波形。
为了使转子的磁极方向和极间方向的刚度均衡，转轴本体每极表面（大齿）上开设了22个横向槽。
在励端轴柄处对称设有2个转子引线槽，为均衡刚度在其中心线的垂直位置上亦对称开设2个均衡槽。
此外，在转轴本体磁极（大齿）表面和相邻的小齿上还设有供动平衡用的平衡螺栓孔。
转轴本体磁极（大齿）表面上设有阻尼槽，本体两端面均开设有4个供转子绕组端部通风的轴向通风槽。
3.3.2转子绕组
转子绕组由线圈、槽内绝缘及固定件、端部绝缘及固定件和引出线等组成。
3.3.2.1转子线圈
转子线圈采用高强度精拉含银铜排制造。
转子每极下共有8个线圈，其中1号线圈为6匝、2～8号线圈为8匝。
每匝导体由上下两根铜排组成。
每个线圈由2段直线部分、2段圆弧部分和4个圆角部分组成，各部分均单独加工制造后经中频感应钎焊成一体。
因此，线圈整体具有良好的尺寸和形状。
3.3.2.2转子线圈槽内绝缘及固定
转子线圈槽内主绝缘采用高强度F级绝缘模压槽衬。
线圈匝间绝缘采用线性膨胀系数接近铜导体的F级三聚氰胺玻璃布板垫条，并与铜排粘接固定。
转子线圈槽内固定由槽楔、楔下垫条和槽底垫条构成。
槽底垫条粘放在槽衬底部，防止在径向压紧线圈时槽衬遭受机械损伤。
楔下垫条置放在槽楔和转子线圈顶匝之间，通过实配楔下垫条的厚度使线圈和槽楔间有合理的填充。
转子槽楔由高强度铝合金制成，端头槽楔由铍铜合金锻件制成。
转子楔下垫条和槽底垫条由高强度F级环氧玻璃布板制成。
为适应发电机调峰运行工况，在转子槽衬和楔下垫条与线圈铜排接触面上均粘有滑移层，以减少线圈轴向热胀冷缩时的磨擦阻力。
3.3.2.3转子线圈端部绝缘及固定
转子线圈端部用高强度F级环氧玻璃布板制成的横、顺轴垫块相互间隔开，通过实配垫块厚度使其相互间紧固。
线圈端部匝间绝缘亦采用与线圈直线部分相同的F级三聚氰胺玻璃布板垫条。
在最外线圈端部外侧设有绝缘环和中心环使线圈两端轴向定位。
线圈端部径向由套装的护环及护环下绝缘套筒定位。
绝缘端环和护环下绝缘套筒均采用高强度F级环氧玻璃绝缘材料制成。
为适应发电机调峰运行，护环下绝缘套筒与线圈端部铜排接触面亦粘有滑移层。
同时，在绝缘端环上设置了轴向弹性结构，可使线圈端部能整体轴向伸缩。
3.3.2.4转子引出线
转子引出线由J型引线、径向导电螺钉和轴向导电杆构成。
J型引线的一端与1号线圈端部底匝铜排连接，另一端通过转轴轴柄上的引线槽引至径向导电螺钉处。
径向导电螺钉将J型引线与转轴中心孔内的轴向导电杆连接在一起，而轴向导电杆通过中心孔一直延伸至转子励端联轴器的端面，并与集电环装配的小轴联轴器端面的导电杆相接，从而构成发电机的转子励磁电路。
转子引出线中的径向导电螺钉和轴向导电杆均由高强度锆铜合金锻件制成。
转子引出线中，J型引线与1号线圈连接处及轴向导电杆中间位置均设置了由高强度含银铜片制成的弹性连接结构，用以消除机械疲劳和热膨胀对转子引出线结构的影响。
径向导电螺钉与转轴径向孔间设有可靠的绝缘和密封氢气结构。
3.3.3转子护环
转子护环由高强度无磁性合金锻钢制成。
转子护环的前端热套在转子本体端部，后端与中心环热套在一起。
当转子按规定超速时，护环与转子本体和中心环之间仍有足够的配合公盈。
同时，在护环与转子本体和中心环的配合处均设有环键，用以防止轴向位移。
3.3.4转子阻尼系统
本型发电机转子每极表面（大齿）上开设有两个阻尼槽，槽内置放通长的阻尼铜条，并采用非磁性钢阻尼槽楔，从而使感应电流能顺利通过极表面上的横向槽，避免在横向槽周围形成过热点。
同时，转子线圈槽楔采用了对感应电流屏蔽效果良好的铝合金，并在各段槽楔间采用连接块搭接，使感应电流能顺利通过各段槽楔间的接缝处，防止了在槽楔接缝处的齿部形成过热点。
此外，与护环接触的端头槽楔采用热态导电性能良好的铍铜合金，使护环能与端头槽楔接触良好，并通过端头槽楔将各阻尼铜条、各线圈槽内的槽楔并联在一起，形成了可靠的笼式转子阻尼系统。
3.3.5转子通风系统
转子采用气隙取气径向斜流式通风系统（见附图7）。
转子绕组线圈槽内部分具有轴向排列的双排斜流通风孔，并沿轴向分成与定子对应的11个进出风区。
在进风区，经槽楔上迎风方向的风斗将气隙中的氢气导入，并经楔下垫条上开设的风孔分别进入线圈上的双排通风孔中。
然后，每排通风孔中的氢气各成一路径向斜流通向线圈底匝，再由底匝径向斜流通往相邻的两个出风区。
在出风区，氢气经槽楔上风斗排到气隙中，从而构成了转子绕组“气隙取气、一斗两路、径向斜流”的氢内冷通风系统。
转子绕组线圈端部采用两路通风冷却。
在绕组端部分隔开设的高压风区内，氢气由线圈端部直线段侧面的两排通风孔导入。
然后，其中一排风孔内的氢气通过线圈上开设的轴向通风槽流向转子本体端部出风区，并经槽楔上风斗排到气隙中。
另一排风孔中的氢气通过线圈上开设的周向通风槽流过线圈圆角和圆弧部分，并在圆弧部分中间位置设置的出风孔排入到绕组端部的低压风区内，再从转子本体两端磁极（大齿）表面上开设的轴向通风槽排到气隙中。
3.3.6风扇
在转子两端护环外侧装设有单级浆式风扇，用以驱动发电机内的氢气循环冷却发电机。
转子风扇由风扇座环和风扇叶片组成。
风扇座环由高强度合金锻钢制成，并热套在转轴上。
风扇叶片由高强度铝合金锻成，并按规定的扭转角固定在风扇座环上。
3.3.7转子联轴器
转子汽、励两端轴头处各设有与汽轮机和集电环装配的小轴连接的联轴器。
联轴器由高强度铬镍钼钒合金锻钢制成。
联轴器与转轴间采用过盈配合。
为防止联轴器与转轴之间发生相对转动，在联轴器和转轴配合处配装了周向均布的轴向圆锥形定位键。
因此，联轴器在具有足够强度和刚度的同时，又能传递最严重工况下的转矩。
联轴器上设有周向均布的用于连接的销孔和用于转子动平衡的平衡螺钉孔。
3.4端盖与轴承
本型发电机采用端盖式轴承（见附图8、附图9），即端盖上设有轴承座，由端盖支撑轴承载荷。
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