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| 标准编号 | GB/T 7064-2017 (GB/T7064-2017) | | 中文名称 | 隐极同步发电机技术要求 | | 英文名称 | Specific requirements for cylindrical rotor synchronous machines | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | K21 | | 国际标准分类 | 29.160.20 | | 字数估计 | 50,568 | | 发布日期 | 2017-12-29 | | 实施日期 | 2018-07-01 | | 旧标准 (被替代) | GB/T 7064-2008 | | 标准依据 | 国家标准公告2017年第32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 | GB/T 7064-2017
Specific requirements for cylindrical rotor synchronous machines
ICS 29.160.20
K21
中华人民共和国国家标准
代替 GB/T 7064-2008
隐极同步发电机技术要求
2017-12-29发布
2018-07-01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 Ⅴ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 2
4 总要求 2
4.1 总则 2
4.2 额定工况 2
4.3 额定电压 3
4.4 功率因数 3
4.5 额定转速 3
4.6 电压和频率范围 3
4.7 旋转方向和相序 4
4.8 定子绕组连接、输出电压 4
4.9 电机绝缘 4
4.10 轴电流的防止 6
4.11 超速试验 6
4.12 临界转速 6
4.13 出力图 6
4.14 过电流要求 7
4.15 承受不平衡负载和谐波电流的能力 8
4.16 出线端突然短路 9
4.17 并网 9
4.18 短路比(SCR) 9
4.19 直轴瞬态电抗(x'd)和直轴超瞬态电抗(x″d) 10
4.20 短路比、直轴瞬态电抗、直轴超瞬态电抗的容差 10
4.21 转子的机械工况 10
4.22 冷却器 11
4.23 噪声 11
4.24 对励磁机的要求 11
4.25 振动限值 12
4.26 电压波形的不规则性 全谐波畸变(THD) 13
4.27 定子绕组三相直流电阻允许偏差 13
4.28 轴承出油温度和轴瓦温度的限值 13
4.29 效率 13
4.30 监测 14
4.31 试验检查项目和验收规则 14
4.32 铭牌、出品编号 15
4.33 装箱、运输、保管 16
4.34 电机设计的基本要求信息 16
4.35 成套供货范围 17
4.36 备品备件 17
4.37 随机安装图样及技术文件 17
4.38 保证期 17
4.39 可靠性与设计寿命 17
5 空冷电机 17
5.1 总则 17
5.2 电机通风冷却型式 17
5.3 使用条件 17
5.4 电机各部分温升和温度限值 18
6 氢气或液体冷却的电机 18
6.1 总则 18
6.2 使用条件 18
6.3 机座和端盖 19
6.4 定子绕组出线 19
6.5 电机各部分温升和温度限值 19
6.6 氢冷电机密封性要求 20
6.7 氢气直接冷却转子通风道检验 20
6.8 绕组内部水系统检验 20
6.9 断水运行 20
6.10 辅助系统 20
6.11 试验项目 20
6.12 氢冷隐极同步电机的安全措施 21
6.13 铭牌 21
6.14 长期停机时的保养措施 21
7 燃气轮发电机或用于联合循环发电机 21
7.1 总则 21
7.2 使用条件 21
7.3 额定输出 22
7.4 容量 22
7.5 铭牌 24
7.6 温度试验 24
8 核电用4极发电机 24
8.1 总则 24
8.2 设计寿命 24
8.3 备品策略 25
附录A(资料性附录) 对GB/T 7064-2008的主要修改内容 26
附录B(资料性附录) 订货时需方、原动机、电机供方等各方需提供的基本要求信息 28
附录C(规范性附录) 本标准正文中涉及的部分性能要求 30
附录D(资料性附录) 成套供货范围 33
附录E(资料性附录) 备品和备件 34
附录F(资料性附录) 随机安装图样及技术文件 35
F.1 产品合格证 35
F.2 产品使用和维护说明书 35
F.3 装箱明细表 35
F.4 产品图样 35
F.5 氢冷电机的图样 36
F.6 水冷电机图样 36
F.7 氢、油、水控制系统和励磁系统的图样 36
附录G(规范性附录) 氢冷隐极同步发电机(或调相机)使用的安全措施 37
G.1 总则 37
G.2 供氢纯度 37
G.3 正常运行条件 37
G.4 对集电环和与之联接的励磁机的保护措施 37
G.5 辅助设备 37
G.5.1 总则 37
G.5.2 排气箱 37
G.5.3 气体干燥器 38
G.5.4 仪表和控制装置 38
G.5.5 电气连接 38
G.5.6 气隔离 38
G.5.7 氢空混合气体的积累 39
G.5.8 通风管路 39
G.5.9 邻近区 39
G.6 发电机和它的辅助设备的运行 40
G.6.1 可燃源 40
G.6.2 氢气、空气混合物 40
G.6.3 空气和氢气置换 40
G.6.4 密封油供给和氢压 40
G.6.5 气密性 40
G.6.6 水系统 41
G.7 充分换气导则 41
参考文献 42
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 7064-2008《隐极同步发电机技术要求》,与GB/T 7064-2008相比主要技术变
化如下:
---增加了同步发电机、同步调相机术语(见第3章);
---增加了调相机相关内容,使本标准适合各种类型隐极同步发电机(或调相机)(见第4章);
---增加了电流谐波、并网、输电线路稳态开关操作、快速重合闸、次同步谐振和次同步振荡、异步
运行、效率、设计寿命要求(见4.15.2、4.17、4.21.3、4.21.4、4.21.5、4.21.6、4.29、4.39);
---修改了空冷电机的相关内容(见第5章,2008年版的第5章);
---修改了氢气或液体冷却的电机的相关内容(见第6章,2008年版的第6章);
---增加了长期停机时的保养措施,提高了标准的适应性(见6.14);
---修改了燃气轮发电机的相关内容(见第7章,2008年版的第7章);
---增加了核电用4极发电机,使本标准适用范围更广(见第8章);
---增加了附录A对GB/T 7064-2008的主要修改内容;
---增加了资料性附录B订货时需方、原动机和发电机供方,需要提供的基本要求信息;
---增加了参考文献。
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、华北电力科学研究院有限责
任公司、上海电气电站设备有限公司上海发电机厂、山东齐鲁电机制造有限公司、东方电气集团东方电
机有限公司、南京汽轮电机(集团)有限责任公司、国网湖北省电力公司电力科学研究院、北京北重汽轮
电机有限责任公司、中广核工程有限公司、中国电能成套设备有限公司、中国大唐集团公司、华电电力科
学研究院东北分院、广东省粤电集团有限公司。
本标准主要起草人:焦晓霞、沈樑伟、白亚民、孙玉田、王庭山、张忠海、王拯元、王劲松、姜兴林、
阮羚、李清、李祚滨、诸葛文兵、孙维本、王健军、付长虹、叶国华。
本标准所代替标准的历次版本发布情况为:
---GB/T 7064-1986、GB/T 7064-1996、GB/T 7064-2002、GB/T 7064-2008。
隐极同步发电机技术要求
1 范围
本标准规定了隐极同步发电机(或调相机)的总要求、空冷、氢冷或液冷发电机(或调相机)的一般要
求、燃气轮发电机和核电用隐极同步发电机的特殊要求,及氢气作为冷却介质的同步发电机(或调相机)
注意的事项:包括发电机(或调相机)运行所需的辅助设备、厂房内氢气可能积聚的区域。
本标准适用于容量大于10MVA三相2极或4极隐极同步发电机以及三相隐极同步调相机。
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 755 旋转电机 定额和性能
GB/T 1029 三相同步电机试验方法
GB 3836(所有部分) 爆炸性环境
GB/T 6075.1 机械振动 在非旋转部件上测量评价机器的振动 第1部分:总则
GB/T 6075.2 机械振动 在非旋转部件上测量评价机器的振动 第2部分:功率50MW 以上,
额定转速1500r/min、1800r/min、3000r/min、3600r/min陆地安装的汽轮机和发电机
GB/T 10069.1 旋转电机噪声测定方法及限值 第1部分:旋转电机噪声测定方法
GB/T 11021 电气绝缘 耐热性和表示方法
GB/T 11348.1 旋转机械转轴径向振动的测量和评定 第1部分:总则
GB/T 11348.2 机械振动 在旋转轴上测量评价机器的振动 第2部分:功率大于50MW,额定工
作转速1500r/min、1800r/min、3000r/min、3600r/min陆地安装的汽轮机和发电机
GB/T 20140 隐极同步发电机定子绕组端部动态特性和振动测量方法及评定
GB/T 20160 旋转电机绝缘电阻测试
GB/T 20835 发电机定子铁心磁化试验导则
GB/Z 29626 汽轮发电机状态在线监测系统应用导则
GB 50150 电气装置安装工程电气设备交接试验标准
DL/T 596 电力设备预防性试验规程
DL/T 651 氢冷发电机氢气湿度的技术要求
DL/T 705 运行中氢冷发电机用密封油质量标准
JB/T 6204 高压交流电机定子线圈及绕组绝缘耐电压试验规范
JB/T 6227 氢冷电机气密封性检验方法及评定
JB/T 6228 汽轮发电机绕组内部水系统检验方法及评定
JB/T 6229 隐极同步发电机转子气体内冷通风道检验方法及限值
JB/T 7608 测量高压交流电机线圈介质损耗角正切试验方法及限值
JB/T 7784 透平同步发电机用交流励磁机 技术条件
JB/T 8446 隐极式同步发电机转子匝间短路测定方法
JB/T 8991 发电机锡焊接头检测方法
JB/T 10392 透平型发电机定子机座、铁心动态特性和振动试验方法及评定
JB/T 10499 透平型发电机非正常运行工况设计和应用导则
IEC 60034-3(所有部分) 旋转电机 第3部分:由汽轮机或燃气轮机驱动的同步发电机和同步调
3 术语和定义
GB/T 755和IEC 60034-3界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
同步发电机 synchronousgenerator
由汽轮机或燃气轮机驱动、将机械能转变成电能并送至电网的一种大型隐极同步电机。
注:此处的同步发电机仅适用于本标准。
3.2
与电网相联、不通过轴系进行机电能量转换、仅通过改变励磁电流的方式向电网输送或吸收无功功
率的一种大型隐极同步电机。
注:此处的同步调相机仅适用于本标准。
3.3
机械起动 mechanicalstart
转子转速由零或低速(通常为盘车速度)上升至额定转速的过程。
3.4
盘车运行 turninggearoperation
为保持原动机和同步发电机(或调相机)转子热均衡、避免转子产生不良弯曲的一种低速旋转方式。
4 总要求
4.1 总则
除非本标准另有规定,由汽轮机或燃气轮机驱动的同步发电机,及同步调相机应符合GB/T 755的
要求,本标准应作为供方与需方之间的协议基础。对具体产品若有特殊的要求,可由供需双方另行
商定。
4.2 额定工况
4.2.1 同步发电机
发电机额定工况由下列有关数据给出:
a) 视在功率;
b) 频率;
c) 电压;
d) 功率因数;
e) 初级冷却介质温度(40℃,除非另有规定);
f) 励磁电压和励磁电流;
有时还包括:
g) 现场海拔高度;
h) 氢气压力;
i) 氢气纯度范围,见GB/T 755。
4.2.2 同步调相机
除视在功率和功率因数外,调相机的额定工况与发电机基本相同。
额定视在功率是当电机过励时,在额定电压下的最大无功输出,及电网馈入到调相机的少量有功
功率。
额定功率因数接近于零,主要反映电网补偿的最大无功功率和损耗。
调相机无功输出范围可协商确定。
注:运行时发电机(或调相机)励磁电流按无功功率调节。发电机(或调相机)的额定励磁电流、额定励磁电压对应
于发电机(或调相机)额定工况。
4.3 额定电压
额定电压由供需双方协商确定。
4.4 功率因数
功率因数由供需双方协商确定。在电机出线端处的标准额定功率因数为过励0.8、0.85和0.9。
注1:也可商定采用其他值,功率因数越低,电机尺寸越大。
注2:额定功率因数是反映额定功率下过励状态时的无功需求。
注3:发电机设计可考虑在功率因数0.95(欠励)下带额定功率(MW)运行的能力。
因电网给电机的损耗进行补偿,会使同步调相机的功率因数有可能偏离零值。
4.5 额定转速
对额定频率为50Hz的电机,其额定转速为1500r/min或3000r/min;对额定频率为60Hz的电
机其额定转速为1800r/min或3600r/min。
4.6 电压和频率范围
同步发电机(或调相机)在额定功率因数下当电压偏差±5%,频率偏差±2%时(如图1阴影部分所
示),应能够连续额定运行。
附录C表C.3和表C.4温升限值,或者表C.5温度限值,仅适用于额定电压和额定频率。
如运行需要进一步扩大电压和频率的偏差范围或离额定点偏差还要扩大,应由供需双方协商。
注1:随着运行点偏离电压和频率的额定值,温升或温度将逐渐增加。如发电机带额定负荷在阴影部分的边界上运
行,温升或温度增加约10K。若发电机带额定功率因数、电压±5%、频率+3-5%如图1所示虚线边界上运行,
温升将进一步增加,因此,为避免发电机使用寿命因温度或温升影响而缩短,在阴影区域外运行的持续时间和
发生频次均宜加以限制,并立即采取纠正措施,如降低输出等纠正措施。
注2:过电压和低频或低电压和高频同时发生的可能性不大。前者会增加励磁绕组温升。图1所示这两种情况下
由同步发电机(或调相机)和它的变压器过励或欠励限制在5%以内为限制的运行象限。某些条件下励磁和
稳定的裕度将减小。当运行频率偏离额定点时,发电机之外的因素会变得重要而需要考虑。例如汽轮机制造
厂将规定允许的频率偏差范围和相应运行时间,辅机承受过电压和高频的能力也宜考虑。
注3:在进相试验时发电机端电压可短时降至92%。
图1 电压和频率的限值
4.7 旋转方向和相序
旋转方向(顺时针或逆时针)是由参考端向电机看的方向而定。
同步发电机的参考端为驱动端,如果有两个驱动端,功率大的一端为旋转方向的参考端。
同步调相机的参考端为励端的反方向端。
除非另有协议,电机旋转方向应从参考端向电机看为顺时针方向。
旋转方向应标识在电机上或铭牌上,且在出线端上用字母U、V、W 表示定子出线端电压的时间相
序,U2、V2、W2 表示相尾。
同步发电机(或调相机)的相序应与将要并入的电网相序一致。
注:出线端的标识,可以与GB/T 1971不一致。
4.8 定子绕组连接、输出电压
除非另有规定,定子绕组一般接成Y形。出线端应引至机座外,出线布置应与需方确认。
输出电压定义为定子绕组线电压。
4.9 电机绝缘
4.9.1 绝缘系统、耐热等级
绝缘系统包括导体绝缘和绕组槽内固定、维持必要的距离、端部绕组支撑及连接所必需的绝缘材料
组合体。
绝缘系统应按照GB/T 11021分级,热分级在130℃(B级)或以上。
定子绕组和励磁绕组的绝缘系统,应具有长期承受额定电压的能力。“绕组”包括线圈和线圈与出
线端子之间的所有电气连接。
注:绝缘耐久性试验参见GB/T 17948.6。
4.9.2 绝缘电阻
4.9.2.1 定子绕组对地及相间的绝缘电阻
定子绕组在40℃时,其对地及相间的绝缘电阻,应不低于GB/T 20160的最小推荐值:
R1min为100MΩ。
4.9.2.2 极化指数R10min/R1min最小推荐值
R10min/R1min≥2 (1)
式中:
R10min---10min时的绝缘电阻;
R1min ---1min时的绝缘电阻。
R1min >5000MΩ时,极化指数不能完全反映绝缘状态,不宜作为评估要求。
绝缘电阻和极化指数测量方法见GB/T 20160。
4.9.2.3 励磁绕组的绝缘电阻
励磁绕组的绝缘电阻(用水直接冷却的励磁绕组在未装绝缘引水管前测量),在冷态(25℃)下不小
于1MΩ。用水直接冷却的励磁绕组,在绝缘引水管安装后其冷态(25℃)下绝缘电阻应不小于2kΩ。
4.9.2.4 定子埋置检温计的对地绝缘电阻
在冷态 (25℃)下用250V兆欧表测量时,定子所埋置的检温计对地绝缘电阻,应不小于1MΩ。
4.9.2.5 轴承绝缘
同步发电机(或调相机)励端的轴承、励磁机轴承或集电环轴承与底板和油管间、油密封与油管间、
进水支座与底板间,应采用双层绝缘。当用1000V兆欧表测量时,其绝缘电阻应不小于1MΩ。
4.9.3 耐电压试验
耐电压试验方法见JB/T 6204。
在交流耐电压试验前,定子绕组在制造厂内应进行3.5UN,历时1min直流耐电压试验。额定电压
为24kV及以上的进行3.0UN 直流耐压试验,历时1min。
交流工频耐电压试验历时1min,其试验电压符合表C.1。
4.9.4 电晕试验
定子单个线棒应在1.5倍额定线电压下不起晕;整机在1.0倍额定线电压下,定子绕组端部应无明
显的晕带和连续的金黄色亮点。
4.9.5 高压电机线圈介质损耗角试验方法及限值
按JB/T 7608的规定。
4.10 轴电流的防止
应采取适当的措施防止有害的轴电流,并将转轴良好的接地。
同步发电机(或调相机)在运行时,应能检测对地绝缘电阻值。
带可控整流静态励磁所引起的脉冲轴电压,可能造成油膜击穿而损害轴承巴氏合金,应有效防范,
轴电压大于20V时应查明原因。
4.11 超速试验
转子应进行1.2倍额定转速的超速试验,历时2min。
注:超速试验目的,是为考核转子的机械完整性,并非确定电机的运行能力。运行中同步发电机(或调相机)能否承
受过速和频率变化的能力取决于电机的设计,设计中全面考虑运行的各种超速情况,例如正常运行中突然满功
率甩负荷所引起的超速等。
任何特殊需要,均要与制造厂协商确定。
4.12 临界转速
在4.6规定的频率范围内或另有协议,机组轴系不应因临界转速引起不良振动而影响同步发电机
(或调相机)的安全运行。
4.13 出力图
制造厂应提供电机出力图,该出力图表示由温度或温升或由静态稳定限制的运行极限。该图在额
定电压、额定频率、额定氢压(若氢冷)下画出。
图2表示一种典型的出力图。它的边界由下列因素所限制:
---曲线A,表示在额定励磁电流下运行,励磁绕组温升接近恒定;
---曲线B,表示在额定定子电流下运行时,定子绕组温升接近恒定;
---曲线C,表示由定子端部局部发热或由静态稳定或两者共同决定的极限。
在供方与需方商定的情况下,也可以提供在4.6规定的电压频率范围内降低冷却温度和超出额定
氢压以外的出力图。
同步调相机没有P-Q要求。如果一个带有P-Q出力的发电机被用作同步调相机,出力图中曲线
A和曲线C分别与Q轴的交叉点间的范围可以作为无功功率的有效输出范围。
说明:
A ---由励磁绕组发热限制;
B ---由定子绕组发热限制;
C ---由端部发热或静态稳定限制;
D ---额定出力点;
P ---有功功率标幺值;
Q ---过励时无功功率标幺值;
Q' ---欠励时无功功率标幺值。
注1:图2也可以在其他运行限制下给出,如汽轮机最大出力和最小励磁电流。
注2:在适当的冷却条件下,发电机在出力图的边界以内为正常运行,超出边界运行将缩短电机寿命。
注3:在定子绕组水内冷发电机中,保持氢压高于水压,是为了防止水系统有泄漏时水进入发电机内导致故障。
图2 发电机典型P-Q 出力图
4.14 过电流要求
4.14.1 定子过电流
额定容量在1200MVA及以下的电机,自额定工况热稳定状态下开始,应能承受1.5倍的额定定
子电流历时30s而无损伤。
额定容量大于1200MVA的电机,能承受1.5倍额定定子电流的过电流时间应由供需双方协商确
定,可以小于30s。随电机容量增加,承受1.5倍额定定子电流过电流时间可减小,但最小值为15s。
容量在1200MVA及以下,电机允许的过电流时间与过电流倍数以式(2)表示:
(i2-1)t=37.5s (2)
式中:
i---定子过电流的标幺值(I/IN),I为定子电流,IN为额定定子电流;
t---持续时间,适用范围10s~120s。
应允许其他定子过电流和时间的组合,但其组合下产生的热量应与在额定定子电流时产生的热量
相当。
注:在上述过电流工况下的定子温度将超过额定负载时的数值,因此,以每年过电流次数不超过2次作为电机结构
设计条件。
4.14.2 转子过电流
自额定工况热稳定状态下开始,转子绕组可承受125%过电流,历时60s;
根据转子热容量所决定的转子过电流与时间关系见式(3):
(if2-1)t=33.75s (3)
式中:
if---励磁电流的标幺值(If/IfN);If为励磁电流,IfN为额定励磁电流;
t ---持续时间,适用范围10s~120s。
应允许其他转子过电流和时间的组合,但该组合下产生的热量应与在额定转子电流时产生的热量
相当......
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