GB T 27989-2011 小型水轮发电机基本技术条件.pdf
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1、ICS 29.160.20 K 21 中华人民11: -、道国和国国家标准GB/T 27989-2011 小型水轮发电机基本技术条件Fundamental technical requirements for small hydraulic generators 2011-12-30发布如马防伪/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2012-06-01实施发布GB/T 27989-2011 目次前言.1 I 范围.2 规范性引用文件-3 术语和定义.4 使用环境条件.2 5 技术要求.2 6 供货范围.10 7 试验、验收.10 8 标志、包装、运输和保管9 安装.1
2、0 试运行及保证期.四附录A(资料性附录)备品备件.13 附录B(资料性附录)专用工具. . . . . . . . . . . . . . . 14 附录c(资料性附录)技术资料.15表1绕组、定子铁心等部件允许温升值3表2常态介质损失角正切及其增量限值4表3绕组交流耐电压试验标准.4 表4定子绕组允许过电流倍数与时间关系表5不同地提烈度下的设计加速度值表6水轮发电机振动(双幅)允许值.表A.1水轮发电机主要备品备件表B.1水轮发电机主要专用工具.14 GB/T 27989-2011 目。吕本标准按照GB/T1. 1-2009给出的规则起草。本标准由中华人民共和国水利部提出。本标准由水利部综
3、合事业局归口。本标准起草单位z水利部产品质量标准研究所、杭州江河机电装备工程有限公司。本标准主要起草人:陈立卫、周争鸣、刘长陆、俞剑锋、朱春英。I G/T 27989-2011 小型水轮发电机基本技术条件1 范围本标准规定了小型水轮发电机产品的技术要求,供货范围,试验、验收,标志、包装、运输和保管,安装、试运行及保证期,备品备件,专用工具,技术资料的基本要求。本标准适用于3相、50Hz、125kVA及以上、12500kVA以下的立式或卧式(灯泡贯流式除外)凸极同步发电机(以下简称水轮发电机)。频率为60Hz的水轮发电机也可参照执行。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
4、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 156 标准电压GB/T 191 包装储运图示标志GB 755旋转电机定额和性能GB/T 1029 三相同步电机试验方法GB/T 2900.25 电工术语旋转电机GB/T 5321 量热法测定电机的损耗和效率GB/T 7894-2001 水轮发电机基本技术条件GB/T 8564 水轮发电机组安装技术规范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 10585 中小型同步电机励磁系统基本技术要求GB 11120 L-TSA汽轮机油
5、GB/T 13384 机电产品包装通用技术条件DL/T 507 水轮发电机组启动试验规程DL/T 622 立式水轮发电机弹性金属塑料推力轴瓦技术条件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 7023 水轮发电机镜板锻件技术条件JB/T 8439 使用T高海拔地区的高压交流电机防电晕技术要求JB/T 8660 水电机组包装、运输和保管规范JB/T 10098 交流电机定子成型线圈耐冲击电压水平JB/T 10180 水轮发电机推力轴承弹性金属塑料瓦技术条件JB/T 56183 中小型水轮发电机产品质量分等SDJ 278-1990 水利水电工程防火规范设计3 术语和定
6、义GB 755和GB/T2900. 25界定的术语和定义适用于本文件。GB/T 27989-2011 4 使用环境条件除非另有规定,水轮发电机应能在下列使用环境条件下连续额定运行:a) 海拔高程不超过1000m(以黄海高程为准); b) 冷却空气温度不超过40oC; c) 空气冷却器、油冷却器的进水温度不高于28oC,不低于5oC; d) 厂房内相对湿度不超过85%; e) 安装在厂房内。当水轮发电机的使用环境条件与上述各条件有差异时,应在专用的技术协议或合同中说明。5 技术要求5. 1 概述本章对水轮发电机的具体技术条款作出规定,凡未规定的事项,均应符合GB755和GB/T7894一2001
7、中有关规定。如有特殊要求,用户和制造厂可在专用的技术协议中规定。5.2 额定参数5.2. 1 在下列情况下,水轮发电机应能输出额定容量:a) 在额定转速和额定功率因数时,电压与其额定值的偏差不超过士5%;b) 在额定电压和额定功率因数时,频率与其额定值的偏差不超过士1%;c) 在额定功率因数时,当电压与频率同时发生偏差(两者偏差分别不超过士5%和士1%),若两者偏差均为正偏差时,两者偏差之和不超过6%;若两者偏差均为负偏差,或为正偏差与负偏差,两者偏差的地对值之和不超过5%。当电压与频率偏差超过上述规定值时应能连续运行,此时输出容量以励磁电流不超过额定值、定子电流不超过额定值的105%为限。5
8、.2.2 水轮发电机的额定功率因数一般不低于0.8(滞后)。5.2.3 水轮发电机的额定电压应根据不同的额定容量、转速、水轮发电机电压设备选择等因素综合技术经济比较后选定,并符合GB/T156的规定。可选用下列电压等级(V):400, 3150,6300 ,10500. 5.2.4 水轮发电机的额定转速优先在下列转速(r/min)中选择:1500 ,1000, 750 , 600 , 500 , 428. 6 , 375 , 300 , 250 , 214. 3 , 200 , 187. 5 , 150 , 142. 9 , 136. 4, 125 , 115. 4 , 107.1,100,9
9、3.8,88.2,83.3,75。5.2.5 水轮发电机在额定容量、额定电压、额定转速及额定功率因数运行时的额定效率保证值应在专用技术协议或合同中规定。5.3 温度、温升5.3. 1 空气冷却的水轮发电机在规定的使用环境条件下,应能在额定工况时长期连续运行,此时定子绕组、转子绕组和定子铁心等的温升限值应不超过表1的规定。2 GB/T 27989-2011 表1绕组、定子铁心等部件允许温升值不同耐热绝缘等级材料的最高允许温升(K)项号水轮发电机部件测量方法B级F级1 定子绕组电阻法或埋人检温计法80 100 2 定子铁,心埋人检温计法80 100 3 转子绕组电阻法85 105 4 不与绕组接触
10、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5 集电环温度计法90 5.3.2 非基准运行条件和定额时温升限值应作以下修正:a) 空气冷却的水轮发电机,当使用地点在海拔1000m以上至4000m,且最高环境空气温度不超过400C时,其温度限值不必修正。当海拔超过4000m时,应在专用技术协议或合同中规定;b) 当水轮发电机冷却空气温度与400C有差异时,表1中规定的温升限值应作如下修正(限于用埋设检温计法测量): 1) 冷却空气温度低于400C时,则允许温升限值可比表1中规定值高,提高的度数为冷却空气低于400C的差值。但在任何情况下其温升限值的提高不应超过10K; 2)
11、 冷却空气温度超过400C但不到600C时,则允许温升限值应比表1中规定值低,降低度数为冷却空气超过400C的差值;3) 冷却空气温度超过600C时,允许温升的限值应在专用技术协议或合同中规定。5.3.3 水轮发电机在额定运行工况下,其轴承的最高温度采用埋置检温计法测量不应超过下列数值:a) 推力轴承巴氏合金瓦:75oC; b) 推力轴承塑料瓦体:55 oC; c) 导轴承巴氏合金瓦:75 oC; d) 座式滑动轴承巴氏合金瓦:80oC; e) 滚动轴承:95 oC (温度计法)。5.4 绝缘性能5.4. 1 水轮发电机定子绕组对机壳或绕组间用兆欧表测得的绝缘电阻值在换算至1000C时,不应低
12、于按式(1)计算的数值:式中:R= 一一1 000 + o. 01SN R 绝缘电阻,单位为兆欧(MO);UN二水轮发电机的额定电压,单位为伏(V); SN一一水轮发电机的额定容量,单位为千伏安(kVA)。. ( 1 ) 对于干燥清洁的水轮发电机,在室温tCC)时的定子绕组绝缘电阻值瓦(MO)可按式(2)进行修正:R. =R X 1. 6呼?1(2 ) 5.4.2 转子单个磁极挂装前及挂装后在室温十四oC十300C用1000 V兆欧表测量时,其绝缘电阻应不小于5MOo挂装后转子整体绕组的绝缘性能电阻值应不低于0.5MOo 5.4.3 有绝缘要求的水轮发电机推力轴承、导轴承及埋置检温计均应对地绝
13、缘,其绝缘电阻值在3 GB/T 27989-2011 十10.C十30.C测量时应为下列数值:a) 在推力轴承、导轴承装入温度计注入润滑油前,用1000V兆欧表测得的绝缘电阻应不小于1. 0 MO,注入润滑油后,用500V兆欧表测得的绝缘电阻应不小于0.5MO; b) 用250V兆欧表测得埋人式温度计和其他自动化元件的绝缘电阻值应不小于1.0 MO. 5.4.4 实际冷态下,定子绕组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%。5.4.5 定子线棒(线圈)常态介质损失角正切(tanO)及其增量(.ManO)的限值应符合表2的规定。表2常态介质损失角
14、正切及其增量限值试验电压O.2UN O. 2UN -0. 6UN 介质损失角正切值及其增量tan t,t四(J=tan(Jo. 6UN - tan(JO. 2UN 指标值/%主31 注1:UN为水轮发电机额定电压(V)。注2:每台水轮发电机按3%抽检,如不合格则加倍抽检。5.4.6 定子绕组的极化系数RIO/Rl(RIO和Rl为在10min和1min温度为40.C以下分别测得的绝缘电阻值)不应小于2.0.5.4.7 定子线圈绝缘的工频击穿电压应不小于5.5倍额定线电压,可在专用技术协议或合同中规定,并通过抽样试验进行验证。5.4.8 额定电压为6300V及以t的水轮发电机,当使用地点在海拔高度
15、为4000m及以下时,其定子单个线圈应在1.5倍额定线电压下不起晕,整机应在1.0倍额定线电压下不起晕,端部应无明显的金黄色亮点和蓝色连续晕带。当使用地点海拔高度超过1000m时,试验地点电晕起始电压试验值应按JB/T 8439进行修正。5.4.9 额定电压为6300V及以上的水轮发电机,在进行交流耐电压试验前,定子绕组应进行三倍额定电压的直流耐电压试验和泄漏电流测定。试验电压应分级稳定增加,每级增加O.5倍额定电压,每级电压持续1min。泄漏电流应不随时间而增大,各相泄漏电流的差值不宜大于最小值的50%。5.4.10 水轮发电机应能承受表3中所规定的50Hz交流(波形为实际正弦波形)耐电压试
16、验,历时1 min,绝缘不被击穿。表3绕组主渍耐电压试验标准水轮发电机部件出厂试验电压(有效值定子装配完成后的定子绕组2倍额定线电压+1000V 转子装配完成后的转子绕组10倍额定励磁电压,最低为1500V 注1:成品定子线圈和定子线圈安装过程中各阶段的耐压试验按JB/T6204规定。注2:表中所列出厂电压适用于在制造厂内进行总装配或完成定子、转子分装配的发电机,其工地交接试验电压为出厂电压的0.8倍。注3:对在工地完成定子、转子分装配的水轮发电机,如定子、转子已按表中通过交流耐电压试验,则在总装配后按表中试验电压的0.8倍进行交接试验。注4:对经过大修的水轮发电机,在清洗和烘干后,应承受1.
17、5倍额定电压的试验电压进行试验。5.4. 11 定子绕组耐冲击电压试验应按JB/T10098执行。4 GB/T 27989-2011 5.5 电气特性5.5.1 允许用提高功率因数的方法把水轮发电机的有功功率提高到额定容量;若水轮发电机设置最大容量,此时的功率因数、参数值、允许温升及相关的产品性能参数应在专用技术协议或合同中规定。5.5.2 水轮发电机如有进相和滞相运行要求可在专用技术协议或合同中规定。5.5.3 水轮发电机定子绕组接成正常工作接法时,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)为:a) 额定容量为300kVA及以下者不超过10%;b) 额定容量为300kV
18、A以上者不超过5%。5.5.4 水轮发电机的电气参数如瞬态电抗、超瞬态电抗、短路比及时间常数应满足电力系统运行的要求,并应在专用技术协议或合同中规定。5.5.5 水轮发电机的加权平均效率是水轮发电机在额定电压、额定转速及规定的功率因数和不同容量工况下对应的加权效率值。加权平均效率应在专用技术协议或合同中规定。水轮发电机的加权平均效率按式(3)计算得出,其中加权系数(系水轮发电机在不同容量下运行所占的百分数)由用户提供。可=A.平I+B币2+ C. 13 + ( 3 ) 式中:平一-加权平均效率;A、B、C、在不同容量下水电站机组运行的加权系数(A+B十c+=1);矶、市2、市3、一在额定电压、
19、额定转速及规定的功率因数时对应于机组在不同容量下的水轮发电机效率值。5.5.6 发电机的损耗和效率应采用量热法测定,应符合GB/T5321的规定。其损耗包括以下损耗za) 定子绕组的铜损耗;b) 转子绕组的铜损耗zc) 铁心损耗;d) 风损耗和摩擦损耗;e) 导轴承损耗;f) 推力轴承损耗(仅计及分摊给水轮发电机部分的损耗值hg) 杂散损耗;h) 励磁系统设备损耗。5.5.7 水轮发电机在不对称电力系统中运行时,如任一相电流不超过额定值,且其负序分量与额定电流之比不超过12%时应能长期运行。5.5.8 水轮发电机在事故条件下允许短时过电流,但不得发生有害变形及接头开焊等情况。定子绕组过电流倍数
20、与相应的允许持续时间按表4确定,但达到表4中持续时间的过电流次数平均每年不应超过2次。表4定子绕组允许过电流倍数与时间关系定子过电流倍数允许持续时间(定子电流/定子额定电流盯lIn1. 10 60 1. 15 15 1. 20 6 5 GB/T 27989-2011 表4(续)定子过电流倍数允许持续时间(定子电流/定子额定电流)mm 1. 25 5 1. 30 4 1. 40 3 1. 50 2 注:对具有过负荷运行要求的水轮发电机,其定子绕组允许过电流倍数及持续时间应在专用技术协议或合同中规定。5.5.9 水轮发电机的转子绕组应能承受2倍额定励磁电流,持续时间为不少于50So 5.5.10
21、水轮发电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12与额定电流1N之比的平方与允许不对称运行时间t(s)之积(I2/1N)2Xt不超过40So 5.5. 11 水轮发电机应能适应频繁开、停机的运行要求,允许年启动次数一般不超过1000次,具体次数应在专用技术协议或合同中规定。5.5.12 水轮发电机采用准同期方式与电力系统并列。5.6 机械特性5.6.1 水轮发电机的旋转方向,从非驱动端看为顺时针方向。旋转方向如有特殊要求,应在专用技术协议或合同中规定。5.6.2 水轮发电机转动部分的GD2值,应满足水电站调节保证计算、电力系统稳定性及水轮发电机制造经济合理性的要求。GD2值应在
22、专用技术协议或合同中规定。5.6.3 水轮发电机和与其直接或间接相连的辅机,应能在飞逸转速下运转5min而不产生有害变形或损坏。5.6.4 水轮发电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。同时还应能承受在额定容量、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20s的短路故障而元有害变形和损坏。5.6.5 水轮发电机的结构强度应能承受转子半数磁极短路产生的不平衡磁拉力的作用,而不产生有害变形和损坏。5.6.6 水轮发电机的结构强度应能承受使用地点地震烈度的要求。地震的设计加速度值见表50表5不同地震烈度下的设计加
23、速度值地震烈度设计加速度度回VI E 水平方向0.2g 0.25g 0.4g 垂直方向O.lg O. 125g 0.2g 注:g为使用地点的重力加速度。5.6.7 水轮发电机的定子和转子组装完毕后,定子内圆和转子外圆半径的最大值或最小值分别与其平均半径之差不应大于设计气隙值的土4%。定子和转子间的气隙,其最大值和最小值与平均值之差不应6 GB/T 27989-20门超过平均值的:t:8%。5.6.8 水轮发电机的振动(双幅)允许值,应不大于表6的规定值。表6水轮发电机振动(双幅)允许值振动(双幅允许值mm 项目n-三100r/min 100 r/min 250 r/min 375 r/min
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