发电电动机相关参数.docx

第01节 发电电动机
2 型式及额定值
2.1 型式
三相、竖轴、密闭循环空冷、可逆式同步发电电动机。
卖方应采用有成熟运行经验的同类机组结构型式，在投标文件中提供业绩证明，并提供悬式与半伞式选型比较报告。
2.2 额定值
2.2.1 发电工况额定容量 222.2MVA
电动工况轴输出功率的保证值 不小于220MW(最终值应与水泵水轮机所提值匹配)
2.2.2 额定电压 13.8kV
2.2.3 调压范围 ±5%
2.2.4 额定功率因数 发电机0.9(滞后)
电动机0.975
2.2.5 额定频率 50Hz
2.2.6 额定转速 375r/min
2.3 运行频率
参见第01章一般技术要求，其中频率正常变化范围如下：
发电工况频率正常变化范围为49.5Hz～50.2Hz；
水泵工况频率正常变化范围为49.8Hz～50.5Hz。
3.19 噪声
在正常运行时，发电电动机盖板外缘上方垂直距离1m处的噪声(声压级)不超过85dB(A)。
3.20 机组同期方式
以自动准同期为主，手动准同期为辅的方式与系统并列。
3.21 电动工况起动方式
变频起动为正常起动方式，背靠背起动作为备用起动方式。
3.22 调相和进相
3.22.1 发电机工况进相容量：发电电动机在额定转速、额定电压、额定容量和功率因数为0.9(欠励)的条件下长期进相运行，且各部位温升不超过温升限值时，进相容量应不小于96MVar。
电动机工况进相容量：发电电动机在额定转速、额定电压、功率因数为0.975，欠励情况下长期进相运行，且各部位温升不超过温升限值时，进相容量应不小于48MVar。
卖方应提供功率欠励条件下端部发热有限元分析计算报告。
3.22.2 发电机调相或电动机调相工况，发电电动机在额定转速、额定电压、额定频率和功率因数为0情况下长期运行，发电电动机各部位温升不超过温升限值的调相能力如下：
滞相无功能力应不小于142MVar。
进相无功能力应不小于150MVar。
3.22.3 发电工况充电容量：发电电动机在额定转速、额定电压和欠励情况下对线路充电，机组允许的持续充电容量应不小于132MVar，此时发电电动机各部位不超过温升限值，也不应产生自励或不稳定现象。
3.22.4 卖方应按发电、电动两种工况分别提供空载特性曲线、“V”形特性曲线及功率圆图。在功率圆图中应分别绘出发电电动机静态区曲线并留有15%的裕度，此计算曲线在发电电动机并网运行中验证，卖方应作相应保证。
3.23 开停机次数
发电电动机应能适应调峰、填谷及紧急事故备用的运行要求，其日平均开停机次数为10次(开、停按一次计算)。
3.24 可靠性指标
可用率 ＞95%
无故障连续运行时间(MTTF) 18000h
大修间隔时间 不少于10年
定子绕组绝缘寿命 不少于30年
退役前的使用寿命 不少于40年
3.13 过转速
发电电动机的最大飞逸转速要求在水轮机极端工况最高瞬态转速基础上预留10%安全裕度。发电电动机和与其直接连接的辅机，在最大飞逸转速下运行5min不应产生有害变形和损坏，此时除主轴以外的转动部件材料的计算应力不得超过材料屈服强度的2/3。
发电电动机甩100%额定负荷，调速系统正常工作的条件下，应允许机组不经任何检查再次并入系统。
3.14 临界转速
发电电动机与水轮机组装后，转动部分的第一阶临界转速不小于最大飞逸转速的1.25倍。临界转速及动态响应计算书应提交买方审查。
3.15 飞轮效应GD2
发电电动机转动部分GD2≥5300tm2(暂定)。
3.16 过转矩
电动机工况运行时电机应能经受150%额定转矩持续时间为15s不失步。
3.17 承受磁拉力
发电电动机的结构应能承受转子半数磁极短路时产生的不平衡磁拉力，而不产生有害变形和损坏。
3.18 振动
3.18.1 发电电动机在设计时应考虑到结构固有频率和振动特性，使之避免与水泵水轮机的转频、水力脉动频率及其倍频，或与不对称运行时转子和定子铁心的振动频率、电网频率及其倍频、电站建筑物的振动频率产生任何可能的共振。
3.18.2 在正常运行工况下，发电电动机带推力轴承支架的垂直振动量(混频双幅值)不应超过0.04mm；带导轴承支架的水平振动量(混频双幅值)不应超过0.05mm。
3.18.3 在对称负载和允许的不对称负载工况下，定子铁心及机座的100Hz双幅振动量不应超过0.02mm；定子铁心部位机座水平振动不应超过0.02mm。
3.18.4 正常运行工况范围内
，在各导轴承处测得的轴摆度(混频双幅值)应不大于0.14mm。
3 主要参数及性能
3.1 效率
3.1.1 发电机在额定容量、额定电压、额定转速、额定功率因数时，其效率保证值不低于98.4%；发电机在不同功率、额定电压、额定转速、额定功率因数时，其加权平均效率保证值不低于98.3%。
3.1.2 电动机在额定容量、额定电压、额定转速、额定功率因数时，其效率保证值不低于98.5%；电动机在不同出力、额定电压、额定转速、额定功率因数时，其加权平均效率保证值不低于98.4%。
3.1.3 计算效率时发电电动机的损耗应包括：
(1) 定子绕组铜损(115°C)；
(2) 转子绕组铜损(115°C)；
(3) 铁心损耗；
(4) 风损及摩擦损耗；
(5) 推力轴承损耗(发电电动机分担部分)。
发电电动机分担的推力轴承损耗按以下公式计算：
PG/M=GG/M/ (GG/M+GP/T +GH)×P
式中：GG/M——发电电动机转动部件重
GP/T——水泵水轮机转动部件重
GH——水推力
P——推力轴承总损失
(6) 导轴承损耗、电刷摩擦损耗；
(7) 杂散损耗；
(8) 励磁系统(包括励磁变压器、整流器等)损耗；
(9) 其它损耗。
3.1.4 发电电动机在额定电压、额定功率因数和额定转速时，按下述规定的不同工况下各加权系数计算的加权平均效率按下列公式计算：
加权平均效率
式中的A、B、C、……为加权系数，且A+B+C+……=1，为对应不同负荷下的效率值。
发电机工况加权系数见表4.1.1。
表4.1.1 发电机工况加权系数
额定功率%
100
90
80
70
60
50
A，B，C…..
0.12
0.21
0.28
0.23
0.14
0.02

电动机工况加权系数见表4.1.2。
表4.1.2 电动机工况加权系数
电动机出力%
100
98
96
94
92
A，B，C…..
0. 01
0.03
0.25
0.45
0.26

3.2 温升
在额定工况，空气冷却器进口水温不超过30℃，冷却器出口空气温度不超过40℃的环境条件下，长期连续运行时，发电电动机各部位温升限值不应超过下列规定值：
定子绕组 ETD 80K
转子绕组 R 90K
定子铁心 ETD 80K
集电环 T 60K
推力、导轴承最高温度不超过ETD 75℃
3.3 短路比
短路比不应小于1.1。
3.4 电抗
3.4.1 直轴同步电抗Xd(不饱和值) ≤1.1(不允许有正误差)
3.4.2 直轴瞬态电抗X′d(不饱和值) ≤0.28(不允许有正误差)
3.4.3 直轴超瞬态电抗X″d(饱和值) ≥0.20(不允许有负误差)
3.4.4 交轴超瞬态电抗X″q与直轴超瞬态电抗电抗X″d(不饱和值)之比，接近于1。
3.5 发电电动机应允许提高功率因数到1运行，以使发电机有功功率值提高到额定容量(视在功率)值。
3.6 过电流与过负荷
3.6.1 发电电动机在热状态下，在规定的调压范围内，应能承受150%额定电流历时2min不发生有害变形及线圈铜焊接头开焊等情况。
3.6.2 发电电动机转子绕组应能承受2倍额定励磁电流，持续时间不小于50s。
3.7 耐受短路电流
发电电动机各部分结构强度应能承受在额定转速及空载电压等于105%额定电压下历时3s的三相突然短路试验而不产生有害变形。同时，还应承受在额定容量、额定功率因数和105%额定电压及稳定励磁条件下运行时，历时30s的短路故障而无有害的变形或损坏。
3.8 不对称运行
3.8.1 发电电动机在不对称电力系统中运行时，如任一相电流不超过额定电流ⅠN，且其负序电流分量(Ⅰ2)与额定电流之比(标么值)不超过9%，应能长期运行。
3.8.2 发电电动机在故障情况下短时不对称运行时，应能承受的负序电流分量I2与额定电流之比(标么值)的平方与允许不对称运行时间t(s)之积(I2/IN)2t应至少为40s。
3.9 绝缘及耐受电压
3.9.1 绝缘等级：定子、转子绕组及定子铁心绝缘采用F级。
3.9.2 绝缘性能
(1) 发电电动机定子绕组对机壳或绕组间用5000V兆欧表测得的绝缘电阻值在换算至100℃时，不应低于4.28MΩ。
(2) 转子单个磁极挂装前及挂装后交流阻抗值应无显著差别，且在室温+10℃～+40℃用l000V兆欧表测量时，其绝缘电阻值应不小于5MΩ。挂装后转子整体绕组的绝缘电阻值应不小于0.5MΩ。
(3) 发电电动机定子绕组在实际冷态下，各相各分支间的直流电阻最大与最小两相间的差值，在校正了由于引线长度不同引起的误差后应不超过最小值的2%。
(4) 发电电动机定子绕组的极化系数R10/R1(R10和R1为在10min和1min温度为40℃以下分别测得的绝缘电阻值)应不小于2.0。
3.9.3 耐受电压及试验
定子线棒绝缘的工频击穿电压不小于6.0倍额定线电压持续1min，并通过抽样(3根线棒/每台机)试验进行验证，如何有不合格，应加倍抽样。组装完成以后的定子和转子，其绕组与机壳及绕组相互间的绝缘应能承受表4.1.3所规定的50Hz交流(波形为实际正弦波)试验电压，历时1min绝缘不应有任何损坏。
表4.1.3 发电电动机绕组绝缘介电强度试验标准
项号
发电电动机部件
试验电压
1
定子
绕组
定子成品线圈
(2.75UN+6.5)kV
2
定子线圈在工地嵌装前
(2.75UN+2.5)kV
3
下层线圈嵌装后
(2.5UN+2.0)kV
4
上层线圈嵌装后(打完槽楔)
(2.5UN+1.0)kV
5
定子安装完成
(2UN+1)kV
6
转子
绕组
额定励磁电压500V及以下
10倍额定励磁电压(但最低不得低于1500V)
额定励磁电压500V以上
2倍额定励磁电压+4000V
注：1. 表中UN为发电电动机额定线电压(有效值)，单位kV。
2. 转子绕组试验电压值为转子装配完成后的耐压值。

3.9.4 在交流耐压试验前，要对定子绕组进行3倍额定线电压的直流绝缘强度试验和泄漏电流的测定，试验电压按0.5倍额定电压分阶段升高，每阶段停留1min，其各相泄漏电流的差别不应大于最小值的50%，且泄漏电流不随时间的延长而增大。
3.9.5 发电电动机定子线棒常态介质损失角正切值及其增量(△tanδ)的指标应符合表4.1.4规定。
表4.1.4 定子线棒常态介质损失角正切值及其增量△tanδ指标
试验检查项目
试验电压
指标(%)
备 注
tanδ0.2UN
0.2UN
≤0.9
每台100%检查
Dtanδ=tanδ0.6UN～tanδ0.2UN
0.2UN～0.6UN
≤0.3
同上
注：UN—发电电动机额定线电压。

3.9.6 起晕电压
定子单个线棒的起晕电压应不低于1.5倍额定线电压；整机起晕电压应不低于1.1倍的额定线电压，以端部无明显晕带和连续的金黄色亮点为准。
为防止在槽部、线圈弯肘部以及具有相间电压的相邻线圈端部间发生电晕，卖方应提交在绕组设计和安装中所采取的措施的详细资料供买方审查。
3.9.7 冷热循环试验和电老化试验
定子线棒冷热循环试验按照IEEE1310－2012进行，要求400次冷热循环(温度40℃-130℃-40℃)后作工频耐压及瞬时击穿电压试验。
电老化试验按照IEEE1043方法进行，按照IEEE1553进行考核，卖方可提交符合上述标准的同类型线棒的试验报告替代。
3.10 全谐波畸变因数(THD)
定子绕组接成正常工作方法时，在空载额定电压和额定转速时，线电压波形的全谐波畸变因数(THD)应不超过5%。
3.11 旋转方向
发电机工况：俯视机组逆时针旋转。
电动机工况：俯视机组顺时针旋转。
3.12 引出线相序排列
发电电动机出线端应有相序标志，在发电机工况下，面对发电电动机的主出线端和中性点出线端，其相序排列为从左到右依次为U、V、W相。