水力发电机机组运行测试及故障分析
【】本课题主要介绍了在水轮发电机的主要结构以及在施工现场设备完成调试后的试运行。水轮发电机大部分是转子、定子和别的设备组合而成，其核心机理是受到水轮机的转动，并且在带动的作用下，连接的轴可以使得发电机转子进行转动，当转子围绕发电机进行运作时，就会在转子线圈周围产生旋转磁场，磁通是在旋转动作里产生的，定子环向切换，依照电磁感应机理，当定子会生成电压的时候，定子线圈，接连负载，定子线圈生成电流，从而让它运作。本课题主要是讲了发电机投运前的调试，包括发电机的调速器的调整、机组启动与停机时的检查、发电机的升压检测、空载情况下励磁装置的调整、录制发电机空载的特性曲线、单相接地以及电气制动。
目录
引言 0
一、 水轮发电机的主要组成结构及其工作原理 1
（一） 水轮发电机的主要组成结构 1
（二）水轮发电机主要工作原理 1
（三） 发电机安装与调试过程中注意事项 1
（四） 发电机的额定参数 1
二、 发电机机组试运行 2
（一） 试运行条件 2
（二）机组充水试验 2
（三） 机组空载试运行 3
1、机组机械运行检查 3
2、调速器调整、试验 4
3、机组过速试验，并应检查的项目。 4
4、机组自动启动应检查的项目 4
5、机组自动停机应检查的项目 5
6、在发电机稳态短路升流情况下应检查试验的项目 5
7、发电机的升压试验应符合的要求 5
8、录制发电机空载特性曲线 5
9、发电机空载工况下励磁装置的调整试验应符合的要求 6
10、发电机定子单相接地试验的原因 7
11、电气制动试验 7
（四） 机组并网及负载下的试验 8
1、机组并列试验应具备的条件 8
2、负荷试验要求 8
三、 试运行中遇到的故障以及它的解决方法 8
（一） 发电机温度过高 8
（二） 发电机定子接地 8
（三） 发 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
电机负荷 9
结语 10
参考文献 11
致辞 12
引言
为提高水轮发电机的单机容量向巨型机组发展，为了提高其可靠性和耐久性，在结构上采用不少新技术。例如为解决定子的热膨胀而用定子浮动结构、斜支承等，转子采用圆盘式结构。为解决定子线圈的松动，用弹性楔下垫条以防止线棒绝缘磨损。改进通风结构，减少风损和端部涡流损耗以进一步提高机组效率。①随着水泵水轮机制造技术的发展，发电电动机的转速和容量也在增大，向大容量高转速发展。世界上装有大容量、高转速发电电动机的已建蓄能电站有英国的迪诺威克抽水蓄能电站（33万kVA、500r/min）等。②采用双水内冷发电电动机,定子线圈、转子线圈及定子铁芯用离子水直接内冷方式可提高发电电动机的制造界限。美国拉孔山抽水蓄能电站的发电电动机（42.5万kVA、300r/min）,也采用双水内冷。③磁推力轴承的应用。随着发电电动机容量增大转速增高，机组的推力负荷及起动转矩也在增加。用了磁推力轴承后，推力负荷由于加上了与重力反方向的磁吸引力，从而减少了推力轴承的荷载,减小了轴面阻力损失,降低了轴承温度和提高了机组效率，起动阻力矩也减小。韩国的桑朗京抽水蓄能电站的发电电动机（33.5万kVA、300r/min）即采用磁推力轴承。
为了对电站水轮发电机组进水口输水系统、尾水建筑物及电站内相关机电设备进行综合考验，检查建筑物和机电设备的制造、安装质量，对机电设备的运行工况进行调整和整定，最终达到安全、经济运行的目的。为此，本文介绍了水轮发电机组及机电设备启动调试试运行中的一些主要过程、问题，并进行了分析。
图01 水轮机组结构图 水轮发电机的主要组成结构及其工作原理
水轮发电机的主要组成结构
定子、转子、框架和推力轴承、导向轴承、冷却器以及制动器构成了水轮发电机。定子主要由机座、铁芯和绕组组成。涡轮形式的发电机冷却方法一般使用封闭式的空气冷却系统。一些个大的机组偏向把水当作冷却物质的,进而可以近距离接触定子，达到冷却的效果.但是一些同时冷却定子及转子的，通通可以被称为为双水内冷水轮发电机组.主要结构如图11所示：
图11 水轮机组结构图
水轮发电机主要工作原理
在水电站里，发电机都是同一步伐的电机，都可以把汽轮机中的机械能变成电能，然后借助输电线路。与此同时，发电机也可以电磁感应把机械能变成电能。导体置于空心圆柱形铁芯槽内，铁芯固定，称为定子。磁极可以生成磁力线，当他旋转时，磁极就被叫做转子。发电机中最核心的部件是定子和转子。目的取得三相交流电，转子AX，BY，必须在120度单独存在定子铁心的内部，和转子励磁绕在转子上。利用电刷和滑环的滚动摩擦，把励磁系统生成的直流电倒进转子励磁绕组中生成的永久磁场。只有转子把原动机带动的时候，定子绕组才会不间隔的切割磁力线，从而就会有电动势。
发电机安装与调试过程中注意事项
在发电机的安装与调试过程中，应按《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》（GB 501502006）和《水轮发电机组安装技术规范》（GB/T 85642003）中的要求进行交接试验，并经72小时试运行后方可投入商业运行。安装调试质量检测试验项目按是否对设备产生危害分为破坏性试验和非破坏性试验，按检测的部位分为定子绕组、转子绕组、定子、自动化元件等。
发电机的额定参数
额定功率PN
额定功率指的是在额定运转情况下，电动机所发生的机械功率，他单位是W或kW。
额定电压UN
额定电压指的是在正常运行状态下，寄予定子绕组上的线电压，单位是V或kV。
额定电流IN
额定电流指的是在定子绕组时，施加的额定电压或者输出额定功率的时候，电动定子的绕组内部所形成的电流，单位是A。
额定频率fN
额定频率是指电动机所接电源的标准频率，单位为Hz
额定转速nN
额定转速指的是当电源是额定频率和额定电压情况下，电动机的轴端所输出额定功率时，电机内部的速度，单位是r/min。
额定效率ηN和额定功率因数cosφN
当电动机进行额定负载时，电机的效率以及定子边的效率因数，就是额定效率及额定功率因数。
根据以上给出的额定值可以得出电动机在额定运行时的额定功率为：
PN=√3UNINηNcosφN
二、 发电机机组试运行
（一）试运行条件
应该按照DL/T 507、DL/T 827、GB/T 18482的规定，进行试运行，还需要联系电站具体情况，分析出机组在试运行情况下的程序和刚要以及试运行需要核查的类别和安全保障。在详细的技术合同中，应该清楚的写明什么样的型式试验单位、试验过程以及项目安排。
还需要对机组和有关配套设备开展所有的排查检验。设备的质量一定要达到标准还要被同意。
保证以下的设备处在启动状态：包括汽轮机、发电机、调速系统、励磁系统和配套设备。
闸阀、水系统和尾水系统应测试合格，在关闭位置，进入孔内，舱壁应关闭。
目录
引言 0
一、 水轮发电机的主要组成结构及其工作原理 1
（一） 水轮发电机的主要组成结构 1
（二）水轮发电机主要工作原理 1
（三） 发电机安装与调试过程中注意事项 1
（四） 发电机的额定参数 1
二、 发电机机组试运行 2
（一） 试运行条件 2
（二）机组充水试验 2
（三） 机组空载试运行 3
1、机组机械运行检查 3
2、调速器调整、试验 4
3、机组过速试验，并应检查的项目。 4
4、机组自动启动应检查的项目 4
5、机组自动停机应检查的项目 5
6、在发电机稳态短路升流情况下应检查试验的项目 5
7、发电机的升压试验应符合的要求 5
8、录制发电机空载特性曲线 5
9、发电机空载工况下励磁装置的调整试验应符合的要求 6
10、发电机定子单相接地试验的原因 7
11、电气制动试验 7
（四） 机组并网及负载下的试验 8
1、机组并列试验应具备的条件 8
2、负荷试验要求 8
三、 试运行中遇到的故障以及它的解决方法 8
（一） 发电机温度过高 8
（二） 发电机定子接地 8
（三） 发 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
电机负荷 9
结语 10
参考文献 11
致辞 12
引言
为提高水轮发电机的单机容量向巨型机组发展，为了提高其可靠性和耐久性，在结构上采用不少新技术。例如为解决定子的热膨胀而用定子浮动结构、斜支承等，转子采用圆盘式结构。为解决定子线圈的松动，用弹性楔下垫条以防止线棒绝缘磨损。改进通风结构，减少风损和端部涡流损耗以进一步提高机组效率。①随着水泵水轮机制造技术的发展，发电电动机的转速和容量也在增大，向大容量高转速发展。世界上装有大容量、高转速发电电动机的已建蓄能电站有英国的迪诺威克抽水蓄能电站（33万kVA、500r/min）等。②采用双水内冷发电电动机,定子线圈、转子线圈及定子铁芯用离子水直接内冷方式可提高发电电动机的制造界限。美国拉孔山抽水蓄能电站的发电电动机（42.5万kVA、300r/min）,也采用双水内冷。③磁推力轴承的应用。随着发电电动机容量增大转速增高，机组的推力负荷及起动转矩也在增加。用了磁推力轴承后，推力负荷由于加上了与重力反方向的磁吸引力，从而减少了推力轴承的荷载,减小了轴面阻力损失,降低了轴承温度和提高了机组效率，起动阻力矩也减小。韩国的桑朗京抽水蓄能电站的发电电动机（33.5万kVA、300r/min）即采用磁推力轴承。
为了对电站水轮发电机组进水口输水系统、尾水建筑物及电站内相关机电设备进行综合考验，检查建筑物和机电设备的制造、安装质量，对机电设备的运行工况进行调整和整定，最终达到安全、经济运行的目的。为此，本文介绍了水轮发电机组及机电设备启动调试试运行中的一些主要过程、问题，并进行了分析。
图01 水轮机组结构图 水轮发电机的主要组成结构及其工作原理
水轮发电机的主要组成结构
定子、转子、框架和推力轴承、导向轴承、冷却器以及制动器构成了水轮发电机。定子主要由机座、铁芯和绕组组成。涡轮形式的发电机冷却方法一般使用封闭式的空气冷却系统。一些个大的机组偏向把水当作冷却物质的,进而可以近距离接触定子，达到冷却的效果.但是一些同时冷却定子及转子的，通通可以被称为为双水内冷水轮发电机组.主要结构如图11所示：
图11 水轮机组结构图
水轮发电机主要工作原理
在水电站里，发电机都是同一步伐的电机，都可以把汽轮机中的机械能变成电能，然后借助输电线路。与此同时，发电机也可以电磁感应把机械能变成电能。导体置于空心圆柱形铁芯槽内，铁芯固定，称为定子。磁极可以生成磁力线，当他旋转时，磁极就被叫做转子。发电机中最核心的部件是定子和转子。目的取得三相交流电，转子AX，BY，必须在120度单独存在定子铁心的内部，和转子励磁绕在转子上。利用电刷和滑环的滚动摩擦，把励磁系统生成的直流电倒进转子励磁绕组中生成的永久磁场。只有转子把原动机带动的时候，定子绕组才会不间隔的切割磁力线，从而就会有电动势。
发电机安装与调试过程中注意事项
在发电机的安装与调试过程中，应按《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》（GB 501502006）和《水轮发电机组安装技术规范》（GB/T 85642003）中的要求进行交接试验，并经72小时试运行后方可投入商业运行。安装调试质量检测试验项目按是否对设备产生危害分为破坏性试验和非破坏性试验，按检测的部位分为定子绕组、转子绕组、定子、自动化元件等。
发电机的额定参数
额定功率PN
额定功率指的是在额定运转情况下，电动机所发生的机械功率，他单位是W或kW。
额定电压UN
额定电压指的是在正常运行状态下，寄予定子绕组上的线电压，单位是V或kV。
额定电流IN
额定电流指的是在定子绕组时，施加的额定电压或者输出额定功率的时候，电动定子的绕组内部所形成的电流，单位是A。
额定频率fN
额定频率是指电动机所接电源的标准频率，单位为Hz
额定转速nN
额定转速指的是当电源是额定频率和额定电压情况下，电动机的轴端所输出额定功率时，电机内部的速度，单位是r/min。
额定效率ηN和额定功率因数cosφN
当电动机进行额定负载时，电机的效率以及定子边的效率因数，就是额定效率及额定功率因数。
根据以上给出的额定值可以得出电动机在额定运行时的额定功率为：
PN=√3UNINηNcosφN
二、 发电机机组试运行
（一）试运行条件
应该按照DL/T 507、DL/T 827、GB/T 18482的规定，进行试运行，还需要联系电站具体情况，分析出机组在试运行情况下的程序和刚要以及试运行需要核查的类别和安全保障。在详细的技术合同中，应该清楚的写明什么样的型式试验单位、试验过程以及项目安排。
还需要对机组和有关配套设备开展所有的排查检验。设备的质量一定要达到标准还要被同意。
保证以下的设备处在启动状态：包括汽轮机、发电机、调速系统、励磁系统和配套设备。
闸阀、水系统和尾水系统应测试合格，在关闭位置，进入孔内，舱壁应关闭。
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