火电厂的生产流程

火电厂的生产流程内容摘要：

额定氢压（ Mpa） 额定励磁电流 /电压（ A/V） 2510/302 2203/426 2642/365 绝缘等级 B F/B B（ F） /B（ F） 励磁系统 三相同轴交流，静止SCR 三相同轴交流，静止SCR 三相同轴交流，静止SCR 冷却方式 水氢氢 水氢氢 水氢氢 效率（％） ≥ 短路比 ＞ 注：型号中 Q汽轮机 ； F发电机； S定子为水内冷； N转子为氢内冷； 300 功率为300MW； 22 极； 20额定电压为 20kV。 我国上海汽轮发电机厂设计的 QFSN6002 型 600MW 水氢氢（转子采用氢内冷，定子铁芯采用氢表冷，定子绕组采用水内冷，即简称水氢氢冷却方式）汽轮发电机的主要技术参数为 额定功率 600MW 额定电压： 20KV； 额定定子电流 19245A； 额定功率因数 O． 9； 额定转速 3000r／ min；额定氢压 ； 额定励磁电流／电压 3820A/417V； 效率 ％； 短路比 ；冷却方式 水氢氢。 四、汽轮发电机的励磁系统 发电机要发出电来，除了需要原动机带动其旋转外，还需给转子绕组输人直流电流（称为励磁电流），建立旋转磁场。 供给励磁电流的电路，称为励磁系统，包括励磁机、励磁调节器及控制装置等。 励磁系统由两个基本部分组成，即励磁功率单元和励磁调节器。 励磁功率单元，包括交流电源及整流装置，它向发电机的励磁绕组提供直流励磁电流；励磁调节器（ AVR）是根据发电机发 出的电流、电压情况，自动调节励磁功率单元的励磁电流的大小，以满足系统运行的需要。 励磁控制系统指励磁系统及其控制对象 —— 发电机共同组成的闭环反馈控制系统。 励磁控制系统原理框图如 下所示。 （一）励磁系统的主要功能 励磁系统的作用不仅是在发电机中建立旋转磁场，而且还对发电机及电网的安全、经济运行起着重要作用。 励磁系统的主要功能是： （ 1）在正常运行情况下，供给发电机励磁电流，并根据发电机所带负荷的变化，自动调整励磁电流的大小，以维持发电机的机端电压在给定值（额定电压值）。 （ 2）当发电机并列运行时，使各发电机组所带的无功功率稳定并实现合理分配。 （ 3）在电力系统发生短路故障、发电机端电压严重下降时，能对发电机强行励磁，使励磁电压迅速增升到顶值（ 300MW 和 600MW 发电机强励顶值电压为额定值的 2倍），以提高电力系统的暂态稳定性；短路故障切除后，使电压迅速恢复正常。 励磁控制系统原理框图 交流励磁电源 励磁调节器 功率整流装置 发电机 励磁功率单元 励磁调节器 磁场绕组 （ 4）当发电机突然甩负荷时，能进行强行减磁，将励磁电流迅速降到安全数值，以防止发电机电压过分升高。 （ 5）当发电机内部发生短路故障（如定于绕组相间短路，转子绕组两点接地短路）跳闸时 ，能对发电机快速灭磁，将励磁电流减到零，以减小故障损坏程度。 （二）发电机励磁系统简介 发电机的励磁方式主要有三种：①直流励磁机励磁方式；②交流励磁机励磁方式，又分为静止整流器励磁方式（称有刷励磁）和旋转整流器励磁方式（称无刷励磁）；③静止励磁方式（如自共励励磁方式）。 1．直流励磁机励磁系统 60 年代以前，汽轮发电机的励磁方式均采用同轴直流发电机作为励磁机，通过励磁调节器改变直流励磁机的励磁电流，来改变发电机转子绕组的励磁电压，以调节转子的励磁电流，达到调节发电机机端电压和 输出无功功率的目的。 目前 100MW 以下的汽轮发电机仍采用这种励磁方式。 随着机组容量的不断增大，直流励磁机励磁方式表现出了明显的缺陷，一是受换向器所限其制造容量不可能大；二是整流子、碳刷及滑环磨损，污染环境，运行维护麻烦；三是励磁调节速度慢，可靠性低，直流励磁机励磁方式已无法适应大容量汽轮发电机的需要。 2．交流励磁机静止整流器励磁系统 交流励磁机静止整流器励磁系统通常称为三机励磁方式。 发电机、主励磁机和副励磁机三台交流同步发电机同轴旋转，励磁机不需换向器，而整流装置和励磁调节 器是静止的，所以励磁容量不会受到限制。 交流励磁机静止整流器励磁系统原理图如图所示。 发电机的励磁电流由同轴的交流主励磁机经静止整流装置供给，主励磁机的励磁电流由同轴的中频副励磁机经可控整流装置供给。 随着发电机运行参数的变化，励调节电路 发电机 50Hz 副励磁机 主励磁机 S 500 Hz 100 Hz N 交流励磁机静止整流器励磁系统原理图 磁调节器 AVR 自动地改变主励磁机励磁回路中可控整流装置的控制角，以改变其励磁电流，从而改变主励磁机的输出电压，也就调节了发电机的励磁电流。 交流励磁机的频率一般采用 100Hz，交流副励磁机多采用永磁式中频同步发电机，其频率一般为 400～ 500Hz，以减少励磁绕组 的电感及时间常数。 这样，即简化了结构，又提高了副励磁机运行的可靠性。 目前大型汽轮发电机的励磁系统多采用永磁式中频副励磁机。 整流柜采用三相桥式硅二极管整流电路，通常由两个或两个以上整流柜并联运行，并留有备用，因此整流装置运行是可靠的。 交流励磁机静止硅整流器励磁方式的励磁能源取自主轴功率，不受电力系统扰动的影响，工作稳定可靠。 以大容量的静止硅整流器代替转动的换向整流，就解决了整流子和碳刷的运行维护问题。 三机励磁方式目前在国产 30OMW 大容量汽轮发电机组上广为采用。 运行实践表明，三机 励磁系统存在以下问题： (1)旋转部件多，出故障的机率较高，而且修复时间较长，检修维护工作量大。 （ 2）由于机组轴系长，轴承座多，使轴振和瓦振值较高，对轴系稳定和机组的安全运行不利。 3．交流励磁机旋转硅整流器励磁系统 交流励磁机旋转硅整流器励磁系统与静止硅整流器励磁系统的主要区别，是整流装置是否与轴同转。 整流装置与交流主励磁机及发电机同轴旋转时，三者相对静止，所以可直接相连而无需滑环、碳刷，因此又称为无刷励磁系统，如图所示。 目前工程中采用的均是旋转二极管形的，旋转可控硅型尚处于试 验阶段。 （ a）旋转二极管励孩系统；（ b）旋转可控硅励磁系统 在无刷旋转二极管励磁系统中，主励磁机一般采用 100Hz 交流励磁机，其 10OHz电流经整流后直接送入发电机转子绕组。 因省去了滑环和碳刷，使励磁系统结构简单、便于维护、可靠性高，这对大容量的汽轮发电机组是适用的，但同时也带来两个新问题：一是不能用常规方法直接测量转子电流、温度和对地绝缘，而必须采用其他方法；二是无 法在发电机励磁回路装设灭磁开关，而只能装于交流励磁机励磁回路，使灭磁时间延长（ 20s），好在这些问题已用其他方法得到解决。 目前，美国西屋公司、日本三菱公司、德国西门子公司和法国阿尔斯通公司生产的汽轮发电机多采用无刷励磁系统，而且已用于 12OOMW 的汽轮发电机。 我国近年来引进了西屋公司无刷励磁技术，已在 300MW 及 6OOMW 大型汽轮发电机组上应用。 4．自并励励磁（静止励磁）系统 自并励励磁系统，其励磁电源由发电机自身供给，整个励磁装置没有转动部分，因此又称为静止励磁系统或全静态励磁系统。 如图 所示为自并励励磁系统的原理图。 用一只接在机端的励磁变压器取得励磁电源，通过受励磁调节器控制的可控硅整流装置，直接控制发电机的励磁，这种励磁方式比前述几种都简单，因此又称简单自励方式。 自并励励磁系统原理图 自并励励磁系统具有下列优点： （ l）运行可靠。 由于没有旋转部件，设备接线简单，减少了事故的机率。 据统计，自并励励磁系统的强迫停机率仅为交流励磁机励磁系统的 1／ 3，平均修复时间仅为交流励磁机励磁系统的 1／ 4。 大大提高了运行的可靠性。 （ 2）改善了发电机轴系的稳定性。 自并励励磁系统使 30OMW 机组的输系长度减少了约 3m，因无励磁机，轴承座也减少，所以提高了轴系的稳定性，从而提高了机组的安全运行水平。 （ 3）提高了电力系统的稳定水平。 自并励励磁系统响应速度快，调压性能好，短路后机端电压恢复快。 由于配置了电力系统稳定器（ PSS），对小干扰的稳定水平较交流励磁机系统有明显提高。 （ 4）经济性好，可降低投资。 由于该系统设备简单，轴系长度又有缩短，降低了设备和厂房基础投资；加之调整维护简单，故障修复时间短，可提高发电的效益。 自并励励磁系统存在的问题是：当发电机近端发生三相 短路而切除时间又较长时，不能及时提供足够的强行励磁；另外，接于地区网络的发电机，由于短路电流衰减快，继电保护配合较复杂。 目前，在大型汽轮发电机上采用自并励励磁方式已成发展方向。 五、发电机的运行与控制 （一）发电机的起动 发电机由停机状态（检修后或新安装）投入运行，需按规程进行一系列试验及启动前的准备工作。 待发电机逐渐升速至额定转速 3000r／ min。 （二）发电机的并列 现代电力网是由多座发电厂、多台发电机并列运行的大电网方式，省级电网、跨省的区域网，甚至跨国电力 网已取得十分成熟的运行经验。 多台发电机并列运行的大电网方式对提高电能的质量、供电的可靠性、系统的稳定性以及经济性等都有着重大意义。 同时，电网的规模也是一个国家现代科学技术水平和经济发达的标志。 发电机的并列运行，又称为同步运行，就是各发电机的转子以相同的电角速度一齐旋转，而电角度差不超过允许值的运行状态。 将发电机与发电机、发电机与系统进行同步运行的操作，称为同步并列（俗称并网）。 发电机常用的同步并列方法有两种：准同步并列法和自同步并列法。 此外还有异步起动和非同步合闸法（事故情况下用） 1 准同步并 列法 准同步（又称精确同步）并列，是常用的基本同步方法。 准同步并列是指待并发电机与运行系统间满足同步条件时进行并列操作，即当发电机的频率、电压和相位角与系统的电压、频率和相位角均相同（或接近）时，将发电机的断路器合闸，完成与系统的并列。 这种并列方式实质上是先促成同步状态，然后进行并列操作。 准同步并列分为手动准同步并列和自动准同步并列两种具体方法。 1 手动准同步并列 手动准同步即用手操作相关开关，调节发电机电压频率使其满足同步条件，并手动合闸并列的方法。 （ 1） 频率。 汽轮机起动后，通过操作其调速开关，使其转速逐渐升高至额定值3000r／ min，则同轴旋转的汽轮发电机的转速即达到与电网频率接近同步的要求。 （ 2）电压。 当汽轮发电机升速至额定转速后，经检查各处工作情况正常，即可给转子加上励磁电流，缓慢转动磁场变阻器手轮，减小电阻以增加励磁电流，使发电机定子绕组电压逐渐升高达到与系统电压相等。 （ 3）相位角。 在满足频率和电压相等的条件后，技人同步表，待同步表指针缓慢顺时针转动至接近同步点时，操作断路器控制开关合闸，使发电机与系统并列。 并列成功后，无异常现 象出现，即可使发电机带上负荷，并退出同步仪表，并列操作完毕。 发电机并列操作是一项非常重要的操作，在一定程度上关系到发电厂甚至电网的安危。 手动准同步操作是否成功，与操作者的现场工作经验有很大关系，如果掌握不好合闸时机，发生非同步并列事故，将会产生强烈的冲击电流和振荡现象，会使发电机端部绕组和铁芯遭到破坏。 因此，经过考核获得同步操作权的人员才可进行此项操作。 2．自动准同步 自动准同步并列装置是一种自动控制装置，它能根据系统的频率，检查待并发电机的转速，并发出调节脉冲去调节待并发电 机的转速，使其略高出系统一预定数值。 然后检查同步的回路开始工作，当待并发电机以微小的转差向同步点接近，且待并发电机与系统的电压差在177。 5V 以内时，就提前一个预定时间发出合闸脉冲，合上主断路器，使发电机与系统并列。 自同步并列 自同步并列法，就是当待并发电机的转速接近额定转速（相差177。 2％范围之内）时，在未加励磁的情况下，先会上发电机的断路器进行并列，然后再合上励磁开关，加入励磁电流，利用发电机的‘自整步”作用，将发电机自动拉入同步。 采用自同步的优点是：操作简单，并列速度快，在紧急情 况下能很快将发电机并入系统。 缺点是：待并发电机会受到较大电流的冲击（小于三相短路电流）。 （三）发电机的负荷调整 1．有功负荷的调整 发电机在运行中对有功负荷的调整，是通过汽轮机的调速系统进行的，当需增加有功负荷时，就加大进汽量；当需减小有功负荷时，就减小进汽量，以保持发电与负荷的平衡，维持发电机的转速恒定。 2 无功负荷的调整 发电机在运行中对无功负荷的调整，是通过改变发电机励磁电流来实现的。 通常利用自动电压调节器（简称调节器）自动。