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柴油發電機結構：講的太清楚了
這里介紹柴油發電機的構造，由于發電機大小不同，結構也不相同，但主要部分的結構與功能相同，本課件就柴油發電機的基本結構與組成進行介紹，為顯示清楚，定子與轉子槽數都較少，定子線圈外形按導線繞制的線圈繪制(不是用銅條或銅管連接成的線圈)。發電機主要部件結構則參考大中型柴油發電機繪制。

  發電機主要由轉子與定子組成。柴油發電機是同步發電機，由于柴油機的轉速很高，故柴油發電機的轉子只有一對磁極，在額定轉速每分鐘3000轉時輸出50赫茲的三相交流電。下面通過一個柴油發電機模型來介紹柴油發電機的基本構造與組成。

  由于大型柴油發電機轉速高，轉子磁極表面線速度達150m/s以上，離心力很大，故轉子直徑不能過大，大型發電機轉子都為細長型。轉子圓周上沒有凸出的磁極，轉子鐵芯是一個在圓周上開有一些槽的圓柱，在圓周兩側各有一段槽距大的面稱為大齒，就是磁極(圖1所示)，稱之為隱極式轉子。在槽中嵌有勵磁繞組，隱極式轉子將勵磁繞組分成多個線圈，便于安裝與加固。

  勵磁繞組兩端通過集電環(滑環)接到勵磁電源，在轉子圓周兩側就形成北極與南極，旋轉時就產生旋轉磁場。

  放大的定子鐵芯與轉子鐵芯截面圖，兩鐵芯間有氣隙。定子鐵芯的內圓周有嵌放定子線圈的槽，在槽口兩側有固定槽楔的小槽，槽楔用途是壓住定子線圈。轉子鐵芯的外圓周有嵌放轉子線圈的槽，在槽口兩側有小槽，用來固定槽楔，在槽底有用于通風的槽。

  轉子鐵芯與軸用高強度高磁導率的合金鋼材整體制作，在轉子鐵芯部分有一些軸向與徑向的孔隙，用來通風冷卻。由于各種電機冷卻方式不同，孔隙布置走向也不同，這里就不作介紹了，見圖4。

  柴油發電機轉子

  轉子勵磁繞組由多個線圈組成，嵌放在轉子鐵芯的槽中，多個線圈串聯起來組成轉子繞組，在轉子軸的勵磁端(簡稱勵端)安裝集電環，轉子繞組的兩個線端分別連接到兩個集電環。見圖5。

  嵌裝好繞組的柴油發電機轉子

  嵌放好線圈后在槽口塞入槽楔，壓住槽內線圈，線圈在槽外的端部用護環壓住，防止線圈被離心力甩出，見圖6。

  為減小負序磁場的影響，在轉子表面還裝有阻尼裝置，這里就不介紹了。

  轉子線圈與護環

  為降低發電機的溫度，在轉子兩端還裝有軸流風扇對機內氣體進行強制循環。見圖7，這是整個轉子，是發電機中的旋轉部件。

  安裝好集電環與風扇的柴油發電機轉子

  定子

  因為定子鐵芯內的磁通是在不停的變化，為防止渦流損耗，定子鐵芯采用多層硅鋼片疊成，硅鋼片涂絕緣漆相互絕緣。硅鋼片導磁良好。為通風冷卻定子鐵芯分成多段，段間有縫隙實現徑向通風。在定子鐵芯的兩端用壓圈與穿心螺桿壓緊定子鐵芯，見圖8。

  柴油發電機定子鐵芯

  在定子鐵芯槽內嵌放定子的三相繞組，繞組形式一般為雙層疊繞。每相繞組由多個線圈組成，按一定規律對稱排列，大型發電機的線圈只有幾匝，是用一根根銅條或銅管彎成，在端部進行連接形成線圈。本模型簡化處理，線圈是由表皮絕緣的導線繞成多匝的線圈。

  在24槽電機模型有24個線圈，分為3組，組成三相繞組，6個引出線中3個是A、B、C相輸出端，3個為中性線端，一同連接到到電機下方的出線盒的瓷套管端子。

  嵌裝好線圈還要在槽口插入槽楔，把線圈壓緊固定。圖11是嵌裝好線圈的定子鐵芯剖視圖。

  發電機的實際組裝過程是定子鐵芯先安裝進機座，然后才進行線圈的嵌裝工作。

  定子與轉子裝入機座

  機座(機殼)由鋼板卷制焊接而成，為確保剛度在殼內壁焊有多圈圓環筋與多條軸向筋。本模型圓環筋較寬，為便于冷卻氣體流動，開有多個通氣孔。在機座下方有發電機出線盒，發出的三相交流電從這里引出，見圖12。安裝好的機殼加端蓋應有很好的氣密性，以防止冷卻介質泄露。

  發電機機殼

  把定子鐵芯安裝在發電機機座內，再進行定子線圈嵌裝，把各相線圈連接起來組成三相繞組。在定子鐵芯的槽口插入定子槽楔，壓緊槽內線圈，見圖13。三相繞組的6個線端連接到出線盒的六個瓷套管端子，在出線盒外接成 Y 形連接，按三相四線輸出。

  裝入機座的發電機定子鐵芯與繞組

  把轉子插入定子鐵芯內是發電機安裝的重要工序，要保證不損傷定子與轉子的任何部分。圖14是插入轉子后的狀態。

  發電機安裝轉子

  本模型的兩個轉子軸承安裝在機殼兩側的端蓋上，稱為端蓋式軸承。每塊端蓋由上下兩塊組成，在端蓋上安裝軸承部件，軸承部件由軸瓦與軸承油密封等組成，循環的密封油可以潤滑軸瓦、防止氫氣泄露、降低軸瓦溫度。

  安裝好機殼兩側的下端蓋，在端蓋上安裝軸承部件，軸承把轉子支撐起來，轉子磁極與定子鐵芯間留有氣隙，轉子可自由旋轉，見圖15。

  發電機安裝軸承

  安裝電刷裝置

  轉子的勵磁電源連接到電刷，電刷與集電環緊密接觸，勵磁電流先通過電刷，再通過集電環到轉子勵磁繞組。電刷由天然石墨制成，有很好的自潤滑特性，導電良好，電刷通過刷辮接到勵磁端子。電刷裝在刷盒內，可自由上下移動，壓簧把電刷壓向集電環。壓簧采用恒壓彈簧，在電刷整個行程中壓力基本不變，恒壓彈簧固定在彈簧夾上，彈簧夾上有楔形卡子，彈簧夾插在刷盒內，卡子進入卡孔就卡住了。圖16左圖是壓簧，右圖是較新的電刷在刷盒的狀態，中圖是磨損較多的電刷(待換電刷)在刷盒的狀態。

  電刷盒結構

  刷盒固定在刷握上，刷握固定在刷握架上，刷辮連接到勵磁電源接線端子上，見圖17左圖，在圖17右圖中顯示了電刷與集電環的相對位置(圖中隱去了轉子軸)。

  電刷裝置與集電環

  僅為發電機電刷示意圖，實際大型發電機的勵磁電流很大，每個集電環由幾段組成，電刷組相應增多，電刷數量達數十個。集電環采用耐磨的優質合金鋼制成，為降低集電環溫度，集電環有通風孔，在兩集電環之間還裝有離心風扇。

  電刷裝置安裝在發電機的勵端集電環的兩側。在轉子兩端還要安裝轉子上的風扇，為了使風扇的氣流按照指定路徑流動，必須安裝上導風罩，見圖18。

  發電機安裝電刷與風扇

  發電機整機

  把機座兩端的上半端蓋安裝好，發電機就組裝好了，圖19是柴油發電機的剖視圖。

  冷卻系統

  大型發電機產生的熱量很大，必須有強有力的冷卻措施，不同型號發電機的定子、轉子、機座等主要結構基本一樣，但冷卻系統五花八門，也較復雜。

  主要的冷卻介質是氫氣與水，也有用空氣。氫氣比空氣的密度小很多、導熱系數大很多;水與很大的比熱容、導熱系數大、價格低廉。冷卻方式主要有：

  全氫冷發電機，電機定子繞組、轉子繞組、定子鐵芯均用氫氣冷卻。

  水氫冷發電機，電機定子繞組采用水內冷、轉子繞組與定子鐵芯用氫氣冷卻。

  水水空發電機，電機定子繞組與轉子繞組采用水內冷、定子鐵芯用空氣冷卻。

  水水氫發電機，電機定子繞組與轉子繞組采用水內冷、定子鐵芯用氫氣冷卻。

  全水冷發電機，電機定子繞組與轉子繞組采用水內冷、定子鐵芯也用水冷卻。

  空冷發電機，電機定子繞組、轉子繞組、定子鐵芯均用空氣冷卻，僅用于中小型發電機。

  氫氣或水如何在電機內循環則有多種途徑，根據循環路線在定子鐵芯與轉子鐵芯上制作冷卻介質的通道，繞組水冷采用空心銅管作導線，在管內通水冷卻。

  ，機座完全密封，在機殼靠兩端設有氫氣冷卻器，氫氣冷卻器就是排管式熱交換器，管內是流動的水，水通過電機外設備冷卻。在機殼內部充滿氫氣，風扇向兩端抽出熱氫氣，熱氫氣經過氫氣冷卻器降溫，再次進入定子與轉子帶走熱量。圖中淺藍色箭頭線示意氫氣的流動路徑。

  除了上述的基本部件外，在定子、轉子、繞組、軸承等部位分布著許多溫度傳感器;在一些部位還有壓力傳感器、振動傳感器、位移傳感器等，監視發電機的工作狀態。

  在機外還配有發電機的勵磁系統、冷卻水的凈化裝置與循環裝置、氫氣的儲存與控制裝置、密封油的循環系統等。

   的技術工人就是電工，這句話沒毛病吧?

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電機進相運行技術措施
      發電機正常運行時，向系統提供有功的同時還提供無功，定子電流滯后于端電壓一個角度，此種狀態即遲相運行。當逐漸減少勵磁電流使發電機從向系統提供無功而變為從系統吸收無功，定子電流從滯后而變為超前發電機端電壓一個角度，此種狀態即進相運行。同步發電機進相運行時較遲相運行狀態勵磁電流大幅度減少，發電機電勢Eq亦相應降低。從P-功角關系看，在有功不變的情況下，功角必將相應增大，比值整步功亦相應降低，發電機靜態穩定性下降。其穩定極限與發電機短路比，外接電抗，自動勵磁調節器性能及其是否投運等有關。

  進相運行時發電機定子端部漏磁較遲相運行時增大。特別是大型發電機線負荷高，正常運行時端部漏磁比較大，端部鐵芯壓指連接片溫升高，進相運行時因為漏磁增大，溫升加劇。進相運行時發電機端部電壓降低，廠用電電壓也相應降低，如果超出10%，將影響廠用電運行。

  因此，同步發電機進相運行要通過試驗確定進相運行深度。即在供給一定有功狀態下，吸收多少無功才能保持系統靜態穩定和暫態穩定，各部件溫升不超限，并能滿足電壓的要求。

  進相運行進相運行現象：

  1、勵磁電流大幅度減少;

  2、發電機定子電壓降低;

  3、發電機無功負荷變為負值。

  相運行進相運行危害：

  1、增加發電機有功負荷，將使發電機向不穩定方向發展，易造成發電機失穩運行甚至系統振蕩事故。

  2、繼續減少發電機勵磁電流，使發電機進相深度增加，可能導致發電機失磁保護動作或發電機失穩運行。

  3、發電機進相運行，定子電流增加，定子發熱增加;發電機進相運行時，定子端部漏磁通變化比增大，使得端部發熱嚴重，發電機定子線圈溫度將持續上升。

  4、發電機進相運行，發電機出口電壓降低，使得6KV母線電壓降低。設有低電壓保護的高壓電動機將跳閘;運行中的各電氣設備，因母線電壓降低，電流增大，導致設備發熱，長時間運行會損壞設備絕緣。

  該廠母線電壓考核范圍為230—235KV，在電網某些運行方式下，會出現我廠發電機無功減至 但是母線電壓仍然高出235KV，此時應考慮發電機進相運行。

  一、運行人員要密切監視220KV母線電壓和機組有功、無功負荷，當母線電壓超過235 KV時，必須控制發電機組功率因數達到0.99以上。當機組功率因數已達0.99以上，母線電壓接近控制上限值時，值長應主動向上級調度匯報，根據上級調度的命令調整機組無功出力，直至進相運行。

  二、發電機是否進相運行由值長統一命令執行，在進相運行前應匯報上級調度發電機帶無功及220KV母線電壓情況，并請示上級調度申請進相運行，如上級調度未許可則申請220KV母線電壓超限點免考核，未經上級調度許可不得擅自進相運行。

  三、機組在不同運行方式下進相運行規定：

  1、單機運行時原則上不進相運行，但在春節等特殊方式下除外。

  2、雙機運行時原則上一臺機進相運行，另一臺機組保持高功率因數遲相運行，即控制無功盡量在小范圍。但在春節等特殊方式下可以同時進相運行。

  3、在考慮進相運行的機組時，該機組運行情況應保持穩定。否則考慮另一臺機組進相運行，當兩臺機組運行都不穩定時，應向上級調度說明詳細情況，并按照調度命令執行。

  4、若兩臺機同時運行時，考慮兩臺機同時進相，且兩臺機進相深度應保持平衡。

  四、連續進相運行時間不得超過6小時。

  五、進相運行時，應專設監盤人員，并嚴格按照上級調度命令進行。

  六、在發電機進相運行期間，無值長允許任何崗位人員不得私自啟動6KV轉機，包括輸煤、脫硫、化學、水源地，否則將按嚴重違反生產調度紀律處理!待啟動6KV轉機前，值班員需將6KV廠用母線電壓調整至6.1KV以上，在啟動電泵、循泵、增壓風機等大容量設備需將6KV廠用母線電壓調整至6.45KV以上。

  七、進相運行時操作：在進相運行前，請示上級調度解除AVC裝置自動，手動減少發電機勵磁，發電機在減少無功操作時，要循序漸進緩慢進行，嚴禁超調度規定進相深度值。進相結束后，手動增加發電機勵磁，使之恢復正常運行方式觀察五分鐘無異常后，投入AVC自動。在手動調整期間應保持220KV母線電壓合格。

  八、進相運行期間監視參數：發電機出入口風溫、定冷水、氫氣壓力;定子鐵芯及鐵芯端部溫度、定子線圈各部溫升、溫差不超過規定允許值、軸振不超過允許值;定子電流、勵磁電流、端電壓、勵磁變高壓側電流、滑環溫度、勵磁變溫度不超過允許值;上述參數每小時檢查一次。

  九、進相運行參數控制：

  1、任一段6KV廠用母線電壓不得低于5.8KV，0.4KV母線電壓不得低于0.36KV(照明段除外)，發電機端電壓不得低于20KV，220KV母線電壓230—235KV，功率因數不得低于0.95。

  2、發電機進相運行時功角不得大于60度，防止系統沖擊破壞發電機靜態穩定而造成發電機震蕩。

  3、進相深度試驗數據(二零零九年河南省電力實驗院)：

  4、根據我廠實際情況且在實驗數據基礎上再留有充分進相裕度，現規定：發電機進相深度限制不得超過調度規定的進相深度。

  5、在機組負荷大于500MW情況下需要進相時，應向上級調度充分說明此時進相運行危險性，并按上級調度命令處理。

  十、發電機進相運行必要條件：勵磁系統自動運行，勵磁自動調節器無異常報警信號;低勵限制、失磁保護投入。

  十一、進相運行機組應具備雙向無功表，自動勵磁調節裝置正常投入，其低勵定值應按滿足進相運行進行整定。

  十二、若進相運行引起系統故障時，應立即恢復原運行方式。

  十三、進相運行期間做好事故預想，在值班日志做好進相運行時間、進相深度及命令人等相關記錄。

  十四、進相運行期間事故處理：

  1、若發電機出現機端電壓越下限，應立即停止進相并匯報上級調度，積極恢復6KV母線電壓不超過規定值，確保廠用電系統穩定。

  2、運行期間參數異常達到停機值則應申請停機。

  3、若震蕩或者失去同步時，應立即增加勵磁電流，同時減少有功負荷，恢復正常運行方式，若在1分鐘內不能恢復則申請停機，待系統正常后再申請并網。

  4、發電機失磁，若失磁保護動作跳閘，則按發電機跳閘處理，若保護未動作則應立即解列發電機。

  5、在進相運行過程中若發生異常情況，應及時匯報調度。