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| 标准编号 | GB/T 20834-2014 (GB/T20834-2014) | | 中文名称 | 发电电动机基本技术条件 | | 英文名称 | Fundamental technical specifications for generator-motor | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | K20 | | 国际标准分类 | 29.160 | | 字数估计 | 13,161 | | 发布日期 | 6/24/2014 | | 实施日期 | 1/22/2015 | | 旧标准 (被替代) | GB/T 20834-2007 | | 引用标准 | GB/T 7894-2009; GB/T 11348.5-2008; GB/T 11805-2008; GB/T 18306-2001; GB/T 18482-2010; GB/T 20833; GB 50260-2013 | | 标准依据 | 国家标准公告2014年第14号 | | 发布机构 | 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会 | | 范围 | 本标准规定了发电电动机及其附属设备的总体技术要求、供货范围、工厂及现场试验以及试运行的要求。本标准适用于与水泵水轮机直接连接、额定容量为100 MVA及以上的三相、50Hz、可逆式凸极同步发电电动机（以下简称发电电动机）。额定容量小于100 MVA的机组或频率为60Hz的机组可参照执行。 | GB/T 20834-2014
Fundamental technical specifications for generator-motor
ICS 29.160
K20
中华人民共和国国家标准
代替GB/T 20834-2007
发电电动机基本技术条件
2014-06-24发布
2015-01-22实施
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会发布
目次
前言 Ⅲ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 1
4 使用环境条件 2
5 额定容量及主要参数 2
6 温升和温度 4
7 运行特性 5
8 定子线棒绝缘性能 5
9 机械特性 6
10 结构基本要求 6
11 通风及冷却系统 7
12 制动系统 7
13 励磁系统 7
14 检测系统和装置及元件 8
15 供货范围 9
16 工厂及现场试验 9
17 标志、包装、运输及保管 9
18 试运行和保证期 8
前言
本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。
本标准代替GB/T 20834-2007《发电电动机基本技术条件》。
本标准与GB/T 20834-2007相比,除编辑性修改外主要修改内容如下:
---本标准在原标准总体框架基础上,为便于查阅、引用等,进行了改动和调整;
---首次明确本标准适用的容量范围(见第1章);
---增加了“术语和定义”内容并独立成章(见第3章);
---增加了发电电动机的“使用环境条件”的具体条款,“电压和频率的变化”以及“非基准运行条件
和定额时温升限值的修正”(见第4章和5.3和6.2);
---对额定功率因数及其对应容量进行了调整(见5.2);
---增补定、转子绕组等部件的允许温升限值并作了调整提高,明确轴承的最高温度允许值(见第
6章);
---增补一管多机电站机组甩负荷时对发电电动机的特殊要求,并对机组第一阶临界转速值作了
调整(见7.1.2和9.2);
---增补定子线棒(线圈)局部放电试验及耐电压试验的内容(见8.2和8.3);
---增补发电电动机各部位振动的允许限值,并引入GB/T 11348.5-2008标准(见9.4和9.5);
---增补对主要部件安全性能评价及疲劳强度分析计算的要求(见10.2);
---增加了对空气冷却器换热裕量及轴承外循环油冷却器的配置及试验的要求(见第11章);
---增补发电电动机检测系统配置说明及测温元件埋设的数量和位置的内容(见14.1和14.3);
---增补黑起动等现场试验项目,引入GB/T 18482-2010标准,并对考核试运行时间进行了调
整(见16.2和18.1)。
本标准由中国电器工业协会提出。
本标准由全国大型发电机标准化技术委员会(SAC/TC511)归口。
本标准起草单位:哈尔滨电机厂有限责任公司、哈尔滨大电机研究所、中国水电工程顾问集团公司、
南方电网调峰调频发电公司、国家电网新源建设有限公司、中国水电顾问集团华东勘测设计研究院、中
国水电顾问集团北京勘测设计研究院、东方电气集团东方电机有限公司、浙江富春江水电设备股份有限
公司、上海福伊特水电设备有限公司、阿尔斯通(中国)投资有限公司、辽宁省电力有限公司电力科学研
究院、上海市电力公司电力科学研究院、东芝水电设备(杭州)有限公司。
本标准主要起草人:刘平安、王建刚、李定中、李渝珍、万凤霞、魏炳漳、成德明、骆林、郑小康、方天任、
付长虹、沈旭东、张亚武、王健军、周喜军、吴金水、刘公直。
本标准所代替标准的历次版本发布情况为:
---GB/T 20834-2007。
发电电动机基本技术条件
1 范围
本标准规定了发电电动机及其附属设备的总体技术要求、供货范围、工厂及现场试验以及试运行的
要求。
本标准适用于与水泵水轮机直接连接、额定容量为100MVA及以上的三相、50Hz、可逆式凸极同
步发电电动机(以下简称发电电动机)。额定容量小于100MVA的机组或频率为60Hz的机组可参照
执行。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 7894-2009 水轮发电机基本技术条件
GB/T 11348.5-2008 旋转机械转轴径向振动的测量和评定 第5部分:水力发电厂和泵站机组
GB/T 11805-2008 水轮发电机组自动化元件(装置)及其系统基本技术条件
GB/T 18306-2001 中国地震动参数区划图
GB/T 18482-2010 可逆式抽水蓄能机组启动运行规程
GB/T 20833 旋转电机定子线棒及绕组局部放电的测量方法及评定导则
GB 50260-2013 电力设施抗震设计规范
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
发电电动机 generator-motor
既可作发电机发电又可作电动机带动水泵抽水的同步电机,用于抽水蓄能电站。
3.2
由换流装置和直流电抗器等设备组成的具有一定功率的静止式频率变换设备。
3.3
抽水蓄能电站水泵工况起动方式的一种。利用静止变频装置(SFC)产生的频率可变的交流电源,
对发电电动机进行拖动,同步地将机组拖动起来,并在机组并网后退出运行。
3.4
一台机组按发电工况起动,通过起动回路驱动另一台机组按电动机方式起动的同步起动方式。
3.5
黑起动 blackstarting
在无厂用交流电的情况下,仅仅利用电厂储存的两种能量---直流系统蓄电池储存的电能量和液
压系统储存的液压能量,完成机组自起动,对内恢复厂用电,对外配合电网调度恢复电网运行的过程。
4 使用环境条件
除非另有规定,发电电动机在下列使用环境下应能连续额定运行:
a) 海拔高度不超过1000m(以黄海高程为准);
b) 冷却空气温度不超过40℃;
c) 空气冷却器、油冷却器进水温度不高于30℃,不低于5℃;
d) 安装在掩蔽的厂房内;
e) 厂房内相对湿度不超过85%;
f) 使用地点的地震烈度按GB 50260-2013中1.0.9和GB/T 18306-2001中表D.1的规定。
5 额定容量及主要参数
5.1 容量
5.1.1 额定容量表述如下:
a) 发电工况指输出的视在功率,单位为 MVA;
b) 电动工况指转轴上输出的有效机械功率,单位为 MW。
5.1.2 发电电动机的容量/功率应与水泵水轮机的水轮机工况的输出功率和水泵工况的最大输入功率
相匹配。
5.1.3 允许用提高功率因数的方法,将发电电动机发电工况的有功功率提高到额定容量运行。
5.1.4 发电电动机在发电工况应能进相(欠励)运行和调相(过励)运行;在电动工况也应能调相(过励)
和进相(欠励)运行。
发电电动机在发电工况下的进相深度、调相容量和充电容量,以及在电动工况的欠励和过励时的容
量应在合同技术规范中规定。
5.2 额定功率因数
发电电动机额定功率因数选择:
a) 发电工况:不低于0.9(过励);额定容量大于350MVA,不低于0.925(过励)。
b) 电动工况:不低于0.975(过励)。
5.3 电压和频率的变化
5.3.1 对作为频率固定且由交流发电机经地区或电网供电电源上的发电电动机,其电压和频率的综合
变化分为A和B两个区域,见图1。
发电电动机应能在区域A内连续运行,并实现本标准所规定的基本功能(额定功率因数时输出额
定容量),但其性能可与电压和频率均为额定值(见图1中的额定点)时的性能不完全相符,可能呈现某
些差异,温升可较电压和频率均为额定值时高。
发电电动机应能在区域B内运行,并实现其基本功能,但其性能与电压和频率均为额定值时的差
异将大于在区域A内运行的发电电动机,温升可较电压和频率均为额定值时高,并很可能高于区域A。
不推荐在区域B的边界持续运行。
注1:在实际使用中,有时要求发电电动机在区域A的边界之外运行,但应在数值、持续时间及发生频率等方面加以
限制。如有可能应在合理的时间内采取校正措施,例如降低输出,这种措施可以避免因温度影响而缩短发电电
动机的寿命。具体允许输出容量、温升值及持续运行时间由制造厂和用户商定,并在合同技术规范中规定。
注2:本标准规定的温升或温度限值仅适用于额定运行点。当运行点逐步偏离额定点,则发电电动机的温升或温度
有可能逐步超过其限值。如发电电动机在区域A的边界上运行,其温升或温度可能要超过本标准规定的限
值约达10K。
图1 发电电动机电压和频率限值
5.3.2 允许发电电动机的工作频率与额定频率的变化超过5.3.1的规定值,此时发电电动机的定子电
流和励磁电流均不应超过允许值。
5.3.3 发电电动机应能适应电动工况起动时短时频率变化(0Hz~52.5Hz)的要求。
5.4 效率和损耗
5.4.1 加权平均效率
发电电动机的加权平均效率按GB/T 7894-2009中5.6.2中式(1)计算,由用户根据机组在系统中
的运行方式分别提供发电工况和电动工况的加权系数。
5.4.2 损耗
计算效率时发电电动机损耗应包括:
a) 定子绕组铜损耗。
b) 转子绕组铜损耗。
c) 铁心损耗。
d) 风损及摩擦损耗。
e) 推力轴承损耗PG/M(发电电动机分摊部分)。
发电电动机分摊的推力轴承损耗按式(1)计算:
PG/M=P×GG/M/(GG/M+GP/T +GH) (1)
式中:
P ---推力轴承总损耗;
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。
f) 导轴承损耗。
g) 杂散损耗。
h) 励磁系统损耗(例如:励磁变、整流器和电压调节器损耗)。
i) 电刷电气和摩擦损耗。
j) 其他损耗(包括推力轴承外循环油泵、外加冷却风机功率等)。
注:为确定各绕组的I2R 损耗值,绕组的直流电阻应换算到绝缘等级155(F)的基准工作温度115℃时的数值。
5.5 电气参数和时间常数
发电电动机的短路比、电抗等参数及时间常数应以发电工况为准,并在合同技术规范中规定。
5.6 全谐波畸变因数
发电电动机定子绕组接成正常工作接线时,在空载额定工作电压和额定转速时,线电压的全谐波畸
变因数(THD)应不超过5%。
6 温升和温度
6.1 绕组、定子铁心等部件温升
空气冷却的发电电动机在第4章规定的使用条件及额定工况下,应能长期连续运行,其定子、转子
绕组和定子铁心等的温升限值应不超过表1的规定。
表1 定子绕组、转子绕组和定子铁心等部件允许温升限值 单位为开尔文
发电电动机部件 温度计法 电阻法 埋置检温计法
定子绕组 - 95 100
定子铁心 - - 95
两层及以上的转子绕组 - 90 -
表面裸露的单层转子绕组 - 100 -
不与绕组接触的其他部件 这些部件的温升应不损坏该部件本身或任何与其相邻部件的绝缘
集电环 75 - -
注1:定子和转子绝缘应采用耐热等级为155(F)级及以上的绝缘材料。
注2:表中温升限值已考虑发电电动机频繁启动工况的影响。
6.2 非基准运行条件和定额时温升限值的修正
6.2.1 当发电电动机使用地点在海拔1000m以上至4000m,且最高环境空气温度不超过40℃时,其
温升限值可不作修正。当海拔超过4000m时,应在合同技术规范中规定。
6.2.2 当发电电动机使用地点在海拔1000m及以下,且环境空气或发电电动机空气冷却器出风口处
冷却空气的最高温度与40℃有差异时,表1中规定的温升限值应作如下修正(限于用埋置检温计法测
量):
a) 冷却空气温度低于40℃时,温升限值按冷却空气温度不超过40℃的差值增加;
b) 冷却空气温度高于40℃但不超过60℃时,温升限值降低的数值为冷却空气温度超过40℃的
差值;
c) 冷却空气温度超过60℃时,温升限值降低的数值应在合同技术规范中规定。
6.2.3 发电电动机的额定电压超过12kV时,表1中规定的温升限值应作如下修正(限于用埋置检温
计法测量):
a) 额定电压在24kV及以下,从12kV开始每增加1kV(不足1kV按1kV计算),温升限值应
降低1K;
b) 额定电压在24kV以上,允许温升限值应在合同技术规范中规定。
6.3 轴承温度
发电电动机在正常运行工况下,其轴承的最高温度采用埋置检温计法测量应不超过下列数值:
a) 推力轴承巴氏合金瓦:80℃;
b) 导轴承巴氏合金瓦:75℃。
7 运行特性
7.1 特殊运行要求
7.1.1 发电电动机承受不平衡电流和承受过电流的能力应符合GB/T 7894-2009中7.1的要求。
7.1.2 一管多机电站在发电工况运行时,应考虑机组甩负荷时相邻发电电动机能承受的过负荷及持续
时间并在合同技术规范中规定。
7.1.3 发电电动机在电动工况运行时应能承受150%过转矩,持续时间为15s而不失同步。
7.2 起动方式
发电电动机的电动工况起动方式通常可在下列起动方式中选择:
a) 静止变频装置(SFC)起动;
b) 背靠背同步起动。
8 定子线棒绝缘性能
8.1 发电电动机定子线棒(线圈)常态介质损耗角正切值及其增量的限值应符合表2的规定。
表2 常态介质损耗角正切值及其增量限值
试验电压 0.2UN 0.2UN~0.6UN
介质损耗角正切值及其增量 tanδ Δtanδ=tanδ0.6UN-tanδ0.2UN
指标值/% ≤1 ≤0.5
注1:UN---发电电动机额定线电压,kV。
注2:按100%检测。
8.2 如用户有要求,定子线棒可在制造厂按GB/T 20833规定的方法进行局部放电试验,具体试验数
量、批次及放电量限值由制造厂与用户商定。
8.3 工频耐电压试验等其他要求按GB/T 7894-2009中8.2的规定。
注:受绕组设计结构限制,导致上层绕组嵌装后(打完槽楔)无法分组进行耐电压试验,经制造厂同意,可不进行此
过程的耐电压试验。
9 机械特性
9.1 发电电动机的旋转方向从非驱动端看,发电工况一般为顺时针方向,电动工况一般为逆时针方向。
9.2 发电电动机与水泵水轮机组装后,机组转动部分的第一阶临界转速应不小于最大飞逸转速的
120%。转速低于500r/min的机组,如用户有要求,可提高到125%。
9.3 发电电动机的结构设计,应符合GB/T 7894-2009中9.3有关对飞逸转速的要求。
当调速系统和励磁系统正常工作时,发电电动机在发电工况甩100%负荷及电动工况突然断电后
允许不经任何检查而重新并网。
9.4 在正常运行工况下,发电电动机转轴相对振动(摆度)应不大于GB/T 11348.5-2008中图A.2所
规定的B区上限线,且不超过轴承总间隙的75%或符合机组合同的有关规定。
9.5 在额定稳定工况下,发电电动机振动值应符合表3的规定。
表3 发电电动机各部位振动允许值 单位为毫米
项目
额定转速n/(r/min)
n< 375 n≥375
带推力轴承支架的垂直振动 0.05 0.04
带导轴承支架的水平振动 0.07 0.05
定子铁心振动(100Hz双幅值) 0.03 0.03
9.6 在正常运行时距发电电动机上盖板以上高1m处的总噪声级不应超过80dB(A)。
9.7 发电电动机的使用年限不少于40年,定子绕组的使用年限不少于30年。发电电动机日平均开停
机次数应允许不少于8次(开、停一个循环按一次计算)。发电电动机的 A级检修间隔时间不少于
8年。
10 结构基本要求
10.1 发电电动机应能适应系统调峰、填谷、调频、调相、紧急事故备用、工况转换及频繁开停机的运行
要求,并符合GB/T 7894-2009中第10章的基本要求。
10.2 发电电动机结构设计中应对主要部件进行刚强度有限元分析计算和安全性能评价,对频繁承受
交变应力的部件还应进行疲劳强度分析计算,计算时应以各种正常运行工况为设计工况,并按甩负荷、
半数磁极短路、地震和飞逸等工况校核。
10.3 应对发电电动机的结构部件进行稳态和瞬态工况振动分析计算及固有频率计算,后者应符合
GB/T 7894-2009中10.1.5的要求。
10.4 发电电动机可釆用悬式或半伞式结构。总体布置应适应水泵水轮机转轮拆卸方式的要求,方便
检修。如采用上拆方式,发电电动机的结构应设计成其下机架及水泵水轮机的可拆卸部件在安装和检
修时能通过定子铁心内径;如采用中拆方式,下机架的设计应能方便地起吊水泵水轮机顶盖、转轮等重
大件。发电电动机宜设计成在不抽出转子和不拆除上机架的情况下更换定子线棒和转子磁极,以及方
便对定子绕组端部和定子铁心进行预防性检查。
10.5 发电电动机推力轴承和导轴承结构及其润滑油循环、冷却系统均应能适应机组正、反双向旋转运
行和机组热态起动的要求。当电力系统有黑起动要求时,机组轴承和冷却系统应满足相应要求。
采用巴氏合金瓦的发电电动机推力轴承,应装设高压油顶起装置,供机组起动和停机过程中使用。
机组起动过程中,应允许当转速达到(50%~80%)额定转速时高压油顶起装置退出运行。高压油顶起
装置应设置直流电动泵用作备用。
推力轴承和导轴承及其润滑、冷却系统应便于装拆、调整、维护和检修。
10.6 发电电动机的定子机座和铁心压紧结构及其工艺应能适应机组频繁开、停机和工况转换的要求,
防止铁心松动及翘曲变形。如定子铁心采用穿心螺杆压紧结构,应采取可靠的绝缘结构,避免发生穿心
螺杆与铁心短路。发电电动机的定子线棒在槽内和端部的固定结构和固定材料应能防止线棒在频繁起
动和各种正常及非正常运行工况下受热应力及振动等长期作用后产生松动、下沉和磨损。
10.7 发电电动机磁极可采用弧形、向心(塔形)或矩形结构。为防止磁极线圈侧向变形,可釆用磁极围
带、极间支撑等。磁极线圈及极间连接的设计应能承受运行时的热应力、振动、甩负荷或飞逸时的离心
力和疲劳应力。
为防止离心力引起磁极绝缘托板断裂,应采取磁极绝缘托板与磁极铁心相对固定的结构。磁极线
圈对地绝缘设计应考虑爬电距离的要求,如采用L形角绝缘,或用绝缘材料有效密封等。
11 通风及冷却系统
11.1 发电电动机宜采用无外加风机的轴、径向密闭通风冷却系统,其通风冷却系统应满足机组正、反
双向旋转和黑起动运行的要求。
11.2 空气冷却器应有10%~15%的热交换裕量;轴承采用外循环油冷却器时,油冷却器应按N+1台
设置。
11.3 发电电动机的空气冷却器及油冷却器的工作水压一般按1.0MPa~2.4MPa进行设计,具体工作
水压应在合同技术规范中规定。
冷却器静压试验:试验水压力为工作水压力的1.5倍,保持30min,然后将压力降低至工作压力保
持30min。
12 制动系统
12.1 发电电动机的机械制动系统应适应机组正、反双向旋转运行的要求,确保在各种工况下安全停机
并满足工况转换的要求。
12.2 发电电动机应同时设置机械制动和电气制动装置。正常停机一般在转速下降至50%额定转速时
投入电气制动,转速继续下降至(5%~10%)额定转速时,再投入机械制动直至停机。机械制动装置单
独用于紧急停机时,应能在发电电动机转速下降至(20%~30%)额定转速时投入直至停机。相应的制
动时间应在合同技术规范中规定。
机械制动装置的设计,应考虑能在水泵水轮机的导叶漏水产生1%额定转矩的情况下正常制动
停机。
电气制动应按程序自动运行,最大制动电流按1.0~1.1倍定子额定电流设计。
12.3 机械制动装置不应产生有害环境的化学物质,并应配置粉尘收集装置。制动环应设计成可拆卸
式,制动块应由耐磨、耐热材料制成,正常使用寿命不少于5000次。
12.4 根据结构需要,发电电动机的机械制动装置和转子顶起装置可分开设置,也可合并使用。对制动
器兼作千斤顶使用的制动系统,压力供油系统应能实现顶起机组转动部分的要求。
13 励磁系统
发电电动机励磁系统基本技术条件按GB/T 7894-2009中第15章的规定。
14 检测系统和装置及元件
14.1 发电电动机采用的自动化检测系统和装置主要有:温度检测装置,液位检测装置,冷却水、润滑油
流量指示装置,压力、振动和摆度检测装置,油混水检测装置,轴电流检测装置,火灾报警和自动灭火系
统,粉尘收集装置,加热干燥和除湿装置。局部放电检测系统、气隙测量系统及蠕动探测装置等可视具
体情况选择使用。
14.2 发电电动机自动化元件(装置)的基本技术要求及系统配置要求应按 GB/T 11805-2008的
规定。
14.3 发电电动机各部件应埋设电阻温度计/信号温度计的数量和位置见表4。
表4 埋设电阻温度计/信号温度计的数量和位置
序号 部件名称 埋设位置 数量/个 备 注
1 定子绕组
每相每支路(定子线棒的上部、
中部和下部) 3~6
2 定子铁心
定子铁心槽底或铁心轭部外缘
(均布)
16~24 推荐按0.08个/槽选取
3 定子铁心齿压板 上下端齿压指(均布) 各8~12 推荐按0.04个/槽选取
4 空气冷却器
每个空气冷却器出风口 1 测量冷风
每个空气冷却器进风口 1 测量热风
每台发电电动机2个空气冷却
器出风口
各1个信号温度计 对称分布,测量冷风
每台发电电动机2个空气冷却
器进风口
各1个信号温度计 对称分布,测量热风
每个空气冷却器出水支管 1 测量出水温度
空气冷却器供、排水总管 各1
......
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