汽轮发电机技术规范.docx
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汽轮发电机技术规范
发电机技术规范书
1、总则
1.1本规范适用于15MW汽轮发电机及其附属设备。
对设备的功能、设计、结构、性能、安装和试验等方面提出技术要求。
1.2买方在本规范技术中提出了最低限度的技术要求，并未规定所有的技术要求和适用的标准，卖方提供一套满足本规范技术规范和所列标准要求的高质量产品及其相应服务。
对国家有关安全、环保等强制性标准，能够满足其要求。
1.3卖方执行本规范所列标准及相应的国家和行业相关技术要求和适用的标准。
合同签订后按合同规定，卖方将提出合同设备的设计、制造、检验/试验、装配、安装、调试、试运、试验、运行和维护等标准清单给买方，由买方确认。
1.4卖方将提供能充分说明投标方案、技术设备特点的有关资料、图纸供买方参考。
2、设计和运行条件
2.1环境条件
室内
厂区地震基本烈度7度
2.2设计、制造标准
卖方在设计制造标准和规范方面采用了下列规则，在标准、图纸、质量记录、和操作手册上均采用国际单位（SI）；设备铭牌按制造厂标准；制造标准和规范按下列标准执行，原则上可采用国家和企业标准，如采用国际标准，则所采用的标准应不低于国内标准，并在设计、制造上优先采用已获准采用的国际先进标准。
这些标准符合或高于下列标准的最新版本。
中华人民共和国国家标准GB
国标GB755-87《旋转电机基本技术要求》
国标GB/T1029-93《三相同步电机试验方法》
国标GB/T7064-1996《透平型同步电机技术要求》
国标GB10069.1-88《旋转电机噪声测定方法及限值》
国标GBJ87-85《工业噪声控制设计标准》
国标GB11348.1-89《旋转机械转轴径向振动的测量和评定》
国际电工委员会IEC
IEC34-1（第八版）《旋转电机第一部分──额定值和性能》
IEC34-3《汽轮发电机的特殊要求》
IEC2A（秘13-1978）《汽轮发电机励磁系统技术要求》
IEC（秘5933-1982）《关于同步发电机励磁系统的若干规定》
IEC34-16《同步发电机的励磁系统》
IEEE--电气及电子工程师学会
国际标准化组织ISO
电力部《火力发电厂设计技术规程》DL5000-94
参考标准：
SD271-88《汽轮发电机交流励磁机励磁系统技术条件》
3技术规范
3.1基本规格和参数：
额定容量：
18.75MVA
额定功率：
15MW（保证值）
最大连续功率：
15MW（保证值）
额定功率因数：
0.8（滞后）
额定电压：
6.3kV
额定转速：
3000r/min
额定频率:
50Hz
冷却方式：
空冷
励磁方式：
无刷励磁
相数：
3
极数：
2
定子线圈接法：
Y
额定效率：
97.4%（保证值）
97.78%（设计值）
发电机定转子绝缘材料：
F级绝缘（允许温升按B级考核）
短路比（保证值）0.45：
0.5774（设计值）
瞬变电抗X’d（标幺值）：
≤0.25
超瞬变电抗X’’d（标幺值）：
≥0.10
承担负序能力：
稳态I2（标幺值）：
最大值≤10%
稳态I22t：
最大值≤15秒
噪音（距机壳1米处，额定功率时）≤90dB（A）
定子出线端数目：
6个
中性点接地方式：
不接地方式
3.2发电机技术规范
3.2.1优先选用世界先进成熟产品，保证使用寿命30年。
3.2.2所有电气设备都遵守2.2条所规定的专用系统标准和接口标准。
3.2.3卖方负责供应所有的设备及附件以保证能在集中控制室中控制和监视整个汽轮发电机系统。
3.2.4所有设备都在装运前组装好并做过试验，只有在装运中由于尺寸或重量的限制，不能装运整个组件时，才将组件拆零。
3.2.5中标后，卖方可以推荐用于发电机、励磁机的继电保护方案。
最后方案由设计院选定。
3.2.6同步发电机及附属设备与汽机最大连续输出功率相匹配，满足规范书中所列的规范和标准机构规定的要求。
3.2.7该发电机是一高效，全封闭，三相，同步，15MW汽轮发电机。
转子、定子绕组及铁芯均采用空气冷却方式。
3.2.8额定值
发电机能与汽轮机最大输出功率（功率因数0.8）相匹配，发电机运行在50Hz（3000r/min）。
发电机能在功率因数的范围为0.75（滞后）到功率因数为0.95～0.9（超前）之间发出额定的15MW。
3.2.9冷却
发电机冷却系统能保证在正常和异常工况下将转子和定子绕组最热点温度控制在B级绝缘规定的限值以下。
3.2.10异常工况
发电机绕组能承受由于短路、系统暂态和超速情况下引起的短时热稳定和短时机械应力。
发电机满足下列要求（但不限于此）：
a--热平衡电流
（1）定子
发电机定子能从额定工况下的稳定温度起在130%额定电流下运行至少一分钟。
允许的定子电流与持续时间（直到120s）如下：
时间（s）
10
30
60
120
定子电流（%）
220
154
130
116
由于在这些工况下电枢温度将超过额定负荷下的值，所以机械结构按照假设每年运行在上述定子电流下的次数不超过两次设计。
（2）转子
发电机励磁绕组能从额定工况稳定温度起，在励磁电压为125%额定值下运行至少一分钟。
允许的励磁电压与持续的时间（直到120s）如下：
时间（s）
10
30
60
120
励磁电压（%）
208
146
125
112
由于在这些工况下，励磁线圈温度将超过额定负载值，所以机械结构按照假设每年运行在上述励磁电压下的次数不超过两次设计。
b--热不平衡电流
发电机能不受损地承受机端不平衡故障发热影响，包括励磁电流和定子电流直流成分的衰减效应，时间可达120s，发电机负序电流I2和时间t的乘积（I2×t）小于或等于15，负序电流的数值用额定电流的标么值表示，时间单位为s。
当三相负荷不对称，且每相电流均不超过额定定子电流（IN），其负序电流分量（I2）与额定定子电流（IN）之比（I2/IN）不超过0.08时，发电机能连续运行而不损坏。
c--机组能作电动机用，持续时间不小于60s。
d--发电机能在满负荷，105%额定电压下承受主变高压侧单相接地故障或三相故障影响和发电机端三相短路故障影响（与保护动作时间配合）。
e--发电机能承受由于单相重合闸故障引起的扭矩冲击。
f--机组的频率特性能符合下表中所列的要求。
频率（Hz）
允许运行时间累计（min）
每次（s）
51.5
>30
>30
51.0
>180
>180
48.5～50.5
带额定容量连续运行
48.0
>300
>300
47.5
>60
>60
47.0
>10
>10
g—卖方提供防止发电机轴电流的方法及详细说明。
h—安装在无刷励磁机底架上的电动举刷装置和转子末端的小测量集电环，实现转子电压的测量，同时可以监视转子有无接地。
信号接入继电保护装置。
3.2.11所有电气设备都提供适当的加热器和恒温调节器，以保证在设备长期保存和停用期间的温度至少高于环境温度5℃（但不得高于35℃）。
并且各部件和设备考虑防尘、防潮、防振措施。
3.3励磁系统技术规范
3.3.1励磁方式：
采用具有机端变压器供电的间接自并励无刷励磁系统。
主要包括交流励磁机和旋转整流环等。
3.3.2总的要求
1）发电机的励磁系统能够满足发电机在各种运行工况下的安全可靠励磁要求。
能自动地调整和维持发电机电压为额定值，设有完善的保护和信号报警装置。
2）励磁系统的额定输出电流大于发电机额定励磁电流的10%.自动励磁调节器能自动地、平滑地、连续地稳定调节，在调节范围内无死区。
3）无刷励磁机带有隔音外罩，距励磁机外壳1.0米处的噪声不大于85dB。
3.3.3设计规范
1）励磁机的短时过载能力超过发电机励磁绕组的要求，强励倍数为2倍，强励时间为20秒。
2）励磁系统响应比不低于2倍/秒。
3）励磁电压增速率，能在0.1秒内增长到顶值电压和额定电压差值的95%。
4）发电机电压调整误差不大于0.5%额定电压，励磁系统开路直流增益和暂态增益分别为大于400倍和20-30倍。
5）发电机空载阶跃响应：
阶跃量为5%，超调量不大于阶跃量的30%，振荡次数不大于3次，上升时间不大于0.6秒，调节时间不大于5秒；发电机额定负载时阶跃响应：
阶跃量为2-4%，有功功率波动次数不大于5次，阻尼比大于0.1，调节时间不大于10秒。
6）用自动励磁调节器使发电机自动零起升压时，发电机电压超调不大于额定值的10%，振荡次数不超过3次。
7）电压频率特性，发电机空载频率变化±1%时，电压调整误差不超过±0.25%。
8）AVR或整流装置个别部件损坏时发电机不停机。
励磁系统故障造成发电机强迫停机率不大于0.1%。
3.3.4励磁设备规范
3.3.4.1励磁机
1）旋转整流励磁机采用电枢绕组在转子上的反装式交流发电机。
2）励磁机能适应带整流负荷的要求，并有较大的储备容量，能够承受发电机出口三相短路或不对称短路而不发生有害变形或过热。
3）提供励磁机的短路保护。
（旋转熔断器保护）
3.3.4.2旋转整流器
1）用于无刷励磁的旋转整流装置采用三相桥式单支路整流线路，采用大电流、高耐压水平整流元件（400A/2500V），能满足额定励磁和强行励磁的要求，并有足够的裕度。
其反向峰值电压的80%大于9倍额定励磁电压。
对应强励时，整流环仍有43%的裕量。
当一个桥臂退出运行时,仍能提供发电机额定工况所需的励磁电流。
2）旋转熔断器具有高的机械强度，能承受大的离心力（单位离心力5000g）。
在运行中不会疲劳损坏或改变特性。
3）无刷励磁机带有熔断器监测装置，旋转熔断器损坏时有信号指示，并留有送至控制室的信号接口。
4）旋转整流器分正、负极装设，整流元件采用高反向峰值电压的二极管（反向电压2500V），同时设有旋转整流器短路和两相运行的保护、显示装置和发电机励磁电压和励磁电流的测量装置。
3.3.4.3手动励磁调节装置
为满足发电机零起升压的要求，机组设置一套手动励磁调节装置，主要由感应调压器、隔离变压器及其控制设备等组成。
3.3.4.4励磁调节器（AVR）
1）AVR采用数字式。
2）AVR的调节模式为P、PI和PID可任选。
3）自动通道中设有独立的手动励磁电流调节单元，自动通道与手动通道之间互相跟踪，可无扰动切换。
4）AVR具备在线自诊断功能和检验各部分功能的软件和接口，并可方便地修改参数和在线显示。
5）AVR有串行通讯口，以便同DCS通讯，接受控制和调节指令，提供励磁系统状态和量值。
6）AVR的调压范围，发电机空载时能在70-110%额定电压范围内稳定平滑调节，整定电压的分辨率不大于额定电压的0.2-0.5%。
手动调压范围，下限不高于发电机空载电压的20%，上限不低于发电机额定励磁电压的110%。
7）发电机调差率为±10%连续可调。
8）在发电机空载运行状态下，AVR调压速度不大于1%额定电压/秒；不小于0.3%额定电压/秒。
9）AVR电压测量单元的时间常数不大于30毫秒。
10）当电力系统近端发生对称或不对称短路时，励磁系统保证正常工作。
11）AVR装设下列辅助功能：
过励磁保护
过励磁限制
低励磁保护
低励磁限制
电压/频率比率限制
电力系统稳定器（PSS）
PT断线保护
自动无功补偿
转子过电压保护
12）设置二路相互独立的AVR工作电源，控制电压为DC220V。
3.4电流互感器和电压互感器：
电流互感器、电压互感器是供给励磁电压调节器之用。
PT原边电压保证为6.3.kV，副边电压保证为100V。
3.5热工测量、保护和控制
3.5.1总则
（1）卖方在设计发电机设备及其励磁调节系统时，考虑各种工况下的安全及合理的运行操作方式，并与买方积极配合，提供足够的资料以说明对发电机的控制要求、控制方式及联锁保护等方面的技术条件和数据。
我公司还提供详细的发电机运行参数的报警值和保护动作值，测点布置及具体的布置位置。
（2）随本体供应的检测元件、仪表、执行机构及控制设备选用通用产品，并符合国家有关标准。
在没有国家通用产品可选时，将成套供应经实践证明质量可靠、性能指标符合工艺要求的产品。
无论什么情况下，均不配供含水银等有毒物质的仪表以及国家宣布淘汰的产品。
我公司按要求报出配供产品的型式、规范和供应商，并经买方确认。
卖方和买方协调仪表设备的型式，以尽可能做到同一工程的统一。
（3）除另有规范外，卖方成套供应在机组启停与运行中用于安全监视和经济运行所需的本体范围内的仪表、取源部件、检测元件（包括传感器）以及与检测元件或传感器相连的特殊仪表等。
（4）所有进口及可选项设备分项报价。
（5）卖方负责成套提供发电机及其附属系统所需的仪表和控制设备。
3.5.2热工检测
（1）卖方提供机组性能验收试验的测点及检测元件。
（2）本体范围内的传感器、检测元件引至安装在发电机本体上的供接线盒。
接线盒的位置便于安装和维护。
接线盒内的端子数满足买方需要。
各传感器、检测元件的接线端子在接线盒内独立设置，没有公共接线端子。
（3）卖方配套供应的热电阻应采用埋置法。
发电机的部件
温度测量位置和测量方法
冷却空气温度
+40℃（按B级考核）
定子绕组
槽内上下绕组间埋设检温计法
80K
电阻法（包括带电测温）
80K
转子绕组
电阻法
90K
定子铁心
检温计法
80K
轴承油温
温度计法
进油/出油=35~45/65℃
轴瓦
温度计法
80℃
（4）各轴承回油温度采用电接点双金属温度计。
（5）卖方对配套供应的检测设备的定位及安装方法提方案，并配供其安装附件、支撑件、连接件、至本体的接线盒及一次元件的导线。
（6）由设计院提供为机组的安全设置的检测和控制用的取样点以及为了监视、调节、保护等需要的取样点。
（7）保护用开关量仪表的选型由买方认可。
（8）对发电机各部位测温元件按实际要求提供
3.6冷却系统技术规范：
3.6.1空气冷却方式：
即定子绕组、转子绕组及定子铁芯采用空冷。
热风通过下方空冷却器冷却，形成封闭冷却系统。
每两档铁心之间用工字型通风槽钢形成定子径向通风沟，保证通风畅通无堵，且固定牢靠。
全部测温元件的位置均为定子绕组、定子铁心的最热位置。
3.7发电机结构特点
3.7.1振动
发电机在额定负载和包括水平、垂直、轴向在内的全部荷载作用下，轴承座在水平，垂直和轴向三个坐标方向最大允许振动不超过0.025mm峰值/峰值，轴颈振动最大允许值不超过0.08mm峰值/峰值。
定子铁芯和绕组最大允许振动不超过0.025mm峰值/峰值。
发电机的临界速度远离额定速度。
卖方还将提交发电机投运时在临界速度直到额定功率期间的所有振动测量的试验报告说明书。
3.7.2定子机座
定子机座的结构有足够的机械强度，以满足振动、机组起、停和短路情况下的要求。
定子机座的设计考虑维护和检修方便。
定子机座内设有视察窗，灭火管以及气密封结构。
底板为钢板焊接而成，同样设有灭火管。
励磁端的底盖装有出线板，以支持定子出线铜排。
该机型在设计时电磁负荷低，并在定型时厂内做过满电压三相突然短路时的考核试验，此机可以保证电机机端发生短路或180度及120度非同步合闸情况。
定子机座采用钢板焊接，机座轴向由6块壁板构成进出风区，其外以罩板覆盖。
各壁板之间由导风管，管子焊牢成一个坚固的整体，定子吊攀焊在机座两侧以便吊装。
3.7.3定子铁芯
发电机定子铁芯采用高导磁和低磁滞损耗的薄钢片退火后模压制造。
设计时使铁芯和线圈各部位温度均匀可以避免局部过热和膨胀。
发电机定子铁芯的设计尽可能减小100Hz的振动影响，同时还可以降低铁芯端部的损耗。
在定子铁芯端部的迭片里安装了6支温度探测器。
定子铁芯的结构有足够的机械强度以防止振动、突然短路对发电机定子结构的影响。
铁芯迭片为冷轧钢，轧制后退火，用浸渍绝缘，迭片间的绝缘不采用纸或其他吸水性材料。
发电机定子上提供固定式本体起吊钩。
3.7.4定子线圈
定子线圈采用半组式，端部结构为篮型。
线圈由多股裸铜线和玻璃丝包线间隔排列编织而成。
定子线圈的绝缘材料采用F级胶粉云母带连续包扎经模压成型，并经防止电晕和吸潮以及老化处理。
定子线圈的结构有足够的机械强度和短路热稳定能力，以防止线圈弯曲变形、碰撞、位移和磨损。
线圈之间的连接为银铜焊接、全绝缘，线圈端部采用的导体材料无尖角。
紧固件采用非磁性材料，并有锁定装置。
3.7.5转子
发电机转子采用整体优质合质钢锻造而成。
转子和励磁机能承受120%超速试验2分钟无任何变形。
汽轮机与转子之间的联轴器以及其他的连接器封闭，并用防护板覆盖。
卖方提供抽转子的专用工具。
转轴在汽端有接地电刷，一点可靠接地。
3.7.6转子线圈
转子线圈的绝缘材料采用F级绝缘材料，并采取了防潮和防老化措施。
转子线圈的结构有足够的机械强度和短时热稳定能力，防止线圈弯曲、变形、位移、碰撞和磨损。
转子线圈采用冷拉硬化铜导体，导体连接处应避免同步应力，脆化和软化。
3.7.7转子风扇
转子两端装有叶片后倾的离心式风扇。
转子风扇有独立的平衡块，根据动平衡实际需要稳固在所在位置。
3.7.8轴承
发电机的轴承采用压力油循环的滑动轴承，具有能根据转子挠度自动调整位置的球面座圆柱轴瓦。
本机采用座式轴承，轴承具有严格的密封性能，在设计时和端盖保持有适当的距离，其端盖带有正压密封，可防止油气化后的泄漏物进入到线圈、出线端或导管的连接处。
每个轴承包括励磁机的轴承都已绝缘，以便防止由于正常励磁引起的磁路不平衡或者由于特殊故障引起磁路不平衡而出现的的轴电压轴电流效应。
轴承的强迫润滑油系统与汽轮机轴承统一考虑，并采用相同等级的润滑油。
汽端轴承盖上设有接地电刷，运行时转子良好接地，励端轴承座与底板和油管间设有绝缘装置。
轴承油出口温度不高于65℃，轴瓦温度不高于80℃。
3.8专用工具和备件
卖方提供拆装护环工具和抽装转子接长轴工具。
3.9设备标志
每台组装的设备都有一块永久性附贴的防锈铭牌，它的字迹清晰可读，并位于容易看到的地方。
铭牌提供有关设备的所有必要的资料，至少包括下列内容：
制造厂商的名称、设备型号、系列号、工厂订货号、关键技术参数及适用标准等。
4.包装及运输
4.1包装
4.1.1卖方在发电机包装前彻底清洗干净，并采取妥善防锈措施。
4.1.2卖方所供设备部件，除特殊部件外，均遵守国家标准和有关包装的技术条件进行，使用坚固的箱子包装。
对设备进行妥善的油漆或其它有效的防锈防腐处理，以适应海上、陆上运输条件和大量的吊装、卸货以及露天堆放的需要，防止雨雪造成受潮、生锈、腐蚀、振动以及机械和化学引起的损坏。
做到从交货日起按说明和要求保管12个月内设备完整无损。
4.1.3卖方所供随机装箱技术文件妥善地包装，能承受远途运输和多次搬运，并能防止受潮和雨水的侵蚀。
每个技术文件邮包装有详细的目录清单。
4.1.4为防止设备器材被窃或受腐蚀元素的损坏，未取得买方同意，不会采用敞开的板条箱和类似包装。
4.2运输
4.2.1由铁路运输的部件，其尺寸不超过国家对非标准外形体的规定，当部件经由除铁路外的其他方式运输时，其重量和体积的限制遵守有关运输单位的规定。
4.2.2每批设备发出后卖方将按照合同规定通知业主。
5验收和保管
5.1设备到达安装现场后，卖方与买方按商定的开箱检验办法，对照装箱单逐件清点，进行检查和验收。
5.2设备到达安装现场后，按有关规程规范的规定存放和保管，如卖方有特殊要求，将向买方及早提出。
5.3卖方扩散联营或外包生产的设备（部件）会将可能的厂家告诉买方，卖方对厂家质量进度负责。
到达安装现场后，仍由双方进行检查和验收。
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