第三章600MW發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)及其冷卻系統(tǒng)102-563

1、第三章 600MW發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)及其冷卻系統(tǒng)第一節(jié) 概述我國(guó)自20世紀(jì)80年代后期起，從國(guó)外進(jìn)口了不同制造廠商生產(chǎn)的600MW汽輪發(fā)電機(jī)。哈爾濱電機(jī)有限公司（原哈爾濱電機(jī)廠）生產(chǎn)的引進(jìn)（美國(guó)西屋公司）型600MW汽輪發(fā)電機(jī)兩臺(tái)，于1989年和1992年先后在安徽平圩電廠投入運(yùn)行。1994年，我國(guó)首臺(tái)國(guó)產(chǎn)化型600MW汽輪發(fā)電機(jī)也已裝于哈爾濱第三發(fā)電廠正常運(yùn)行。到目前為止上海汽輪發(fā)電機(jī)有限公司引進(jìn)美國(guó)西屋公司已生產(chǎn)QFSN6002型發(fā)電機(jī)近20臺(tái)。岱海發(fā)電有限責(zé)任公司一期工程汽輪發(fā)電機(jī)是上海汽輪發(fā)電機(jī)有限公司引進(jìn)美國(guó)西烏公司技術(shù)生產(chǎn)的由汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的600MW水氫氫高速汽輪發(fā)電機(jī)，能與各種型號(hào)、規(guī)格的

2、600MW亞臨界、超臨界、核電汽輪機(jī)相匹配。本發(fā)電機(jī)是在電力部對(duì)引進(jìn)技術(shù)600MW發(fā)電機(jī)組提出的優(yōu)化和機(jī)組創(chuàng)優(yōu)工程要求基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的：一 發(fā)電機(jī)特點(diǎn)該發(fā)電機(jī)容量上滿足與600MW汽機(jī)匹配的最大出力要求，最大的連續(xù)出力可達(dá)648.4MW ，設(shè)計(jì)效率高達(dá)99。發(fā)電機(jī)組沿用了引進(jìn)的高起始響應(yīng)的勵(lì)磁系統(tǒng)，能在電力系統(tǒng)故障時(shí)0.1秒內(nèi)達(dá)到頂值電壓與額定電壓之差的95。采用靜止勵(lì)磁方式頂值電壓可大于2.5倍以上，并用數(shù)字式AVR代替模擬式AVR，提高勵(lì)磁系統(tǒng)的可靠性。轉(zhuǎn)子采用國(guó)內(nèi)有成熟經(jīng)驗(yàn)的氣隙取氣冷卻方式，其他主要結(jié)構(gòu)均保留西屋公司原有的成熟可靠結(jié)構(gòu)，如穿心螺桿、磁屏蔽、分塊壓板固定的定子鐵心、上

3、下層不同截面的定子線圈、剛一柔結(jié)構(gòu)的定子端部固定、端蓋式軸承、可傾瓦式軸瓦、雙流雙環(huán)式密封瓦等以保證足夠的運(yùn)行可靠性。改進(jìn)了轉(zhuǎn)子阻尼結(jié)構(gòu)，提高電機(jī)負(fù)序電流承載能力。 方便運(yùn)輸：定子最大運(yùn)輸寬度從考核機(jī)組4115米減小到4米，定子運(yùn)輸重量不超過(guò)320t。對(duì)內(nèi)陸地區(qū)，可采用分段式機(jī)座，運(yùn)輸重量為260t。該發(fā)電機(jī)具有容量大、效率高、性能好和高可靠性等特點(diǎn)，是一個(gè)完全達(dá)到電力部門(mén)優(yōu)化要求的、科技含量很高、相當(dāng)于當(dāng)代國(guó)際先進(jìn)水平的新產(chǎn)品：二 遵循的標(biāo)準(zhǔn)該600兆瓦級(jí)優(yōu)化型水氫氫汽輪發(fā)電機(jī)的接收、吊運(yùn)、儲(chǔ)存、安裝、運(yùn)行、維護(hù)和檢修遵循如下標(biāo)準(zhǔn)：國(guó)標(biāo)GB/T7064“透平型同步電機(jī)技術(shù)要求”國(guó)標(biāo)GB755

4、“旋轉(zhuǎn)電機(jī)基本技術(shù)要求”IEC34-1（第八版）“旋轉(zhuǎn)電機(jī)第一部分一額定值和性能”IEC34-3“汽輪發(fā)電機(jī)的特殊要求”國(guó)標(biāo)GB7409“大中型同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)技術(shù)條件”IEC34-16（1991-02 ）“關(guān)于同步電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的若于規(guī)定”美標(biāo)ANSI C5013“隱極式汽輪發(fā)電機(jī)的技術(shù)要求”標(biāo)準(zhǔn)編制中，同時(shí)也滿足我國(guó)有關(guān)安全、環(huán)保等標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，并在消化引進(jìn)西屋公司300-600兆瓦級(jí)氫冷汽輪發(fā)電機(jī)組技術(shù)的有關(guān)技術(shù)資料（含最新信息）的內(nèi)容后結(jié)合國(guó)產(chǎn)(300MW和600MW）定于水內(nèi)冷技術(shù)以及轉(zhuǎn)子氣隙取氣氫內(nèi)冷技術(shù)編寫(xiě)而成。三 發(fā)電機(jī)型號(hào)的組成及代表意義發(fā)電機(jī)型號(hào)QFSN-600-2 所代表意

5、義是：QF-代表汽輪發(fā)電機(jī)600代表600兆瓦額定容量S代表定子水內(nèi)冷N(xiāo)代表氫內(nèi)冷2代表二極四 工作條件及使用環(huán)境發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行的正常工作條件是：1 安裝地點(diǎn)在海拔 1000米及以下的一般室內(nèi)場(chǎng)所。2 氫氣冷卻器、定子水冷卻器及勵(lì)磁機(jī)的空氣冷卻器循環(huán)水最高進(jìn)水溫度一般不超過(guò)33。3 其它各項(xiàng)技術(shù)要求及數(shù)據(jù)請(qǐng)見(jiàn)第二節(jié)。4 發(fā)電機(jī)在海拔超過(guò) 1000米也能帶額定容量運(yùn)行；其條件是在機(jī)內(nèi)冷卻系統(tǒng)中作為初級(jí)冷卻介質(zhì)的氫氣能保持額定的絕對(duì)氫壓而與海拔高度無(wú)關(guān)，但在密封、機(jī)殼和輔機(jī)等方面應(yīng)事先與生產(chǎn)單位達(dá)成協(xié)議。五 主要技術(shù)性能1 本型發(fā)電機(jī)具有調(diào)峰能力。當(dāng)電網(wǎng)需要時(shí)，發(fā)電機(jī)允許調(diào)峰運(yùn)行和兩班制運(yùn)行。

6、在壽命期間允許啟停次數(shù)不少于一萬(wàn)次。2 發(fā)電機(jī)在下列情況下能輸出額定出力：a） 冷卻氫氣進(jìn)口溫度不大于46b） 氫冷卻器冷卻水進(jìn)水溫度不大于35c) 定于繞組內(nèi)冷水進(jìn)水溫度不大于50d） 氫壓不低于額定值，氫氣純度不低于95。3 發(fā)電機(jī)在上述情況下，在所提供的出力曲線范圍內(nèi)能在超前095功率因數(shù)下帶額定兆伏安長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行。4 發(fā)電機(jī)在額定功率因數(shù)、電壓變化范圍為額定值土5、頻率變化范圍為土2時(shí)能按照IEC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)上的圖形，連續(xù)輸出額定功率。5 定子冷卻水短時(shí)斷水運(yùn)行的持續(xù)時(shí)間應(yīng)小于30秒。6 發(fā)電機(jī)機(jī)座的汽、勵(lì)兩端各有一組氫冷卻器，每組在水路上獨(dú)立地分成兩個(gè)并聯(lián)水支路，當(dāng)停用一個(gè)水支路時(shí)，發(fā)電

7、機(jī)能承擔(dān)80額定功率連續(xù)運(yùn)行。7 發(fā)電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子繞組允許短時(shí)過(guò)負(fù)荷。六 安全運(yùn)行條件發(fā)電機(jī)必須在其頻率、電壓、相序與電網(wǎng)完全同步后才能并入電網(wǎng)。新安裝發(fā)電機(jī)組軸系在軸徑上的雙幅振動(dòng)值應(yīng)不大于0076毫米，在軸承座上的雙幅振動(dòng)值應(yīng)不大于0.025毫米。運(yùn)行中的機(jī)組軸系在軸頸和軸承座上的雙幅振動(dòng)值如大于上述數(shù)值，而不大于國(guó)標(biāo)GBT7064中有關(guān)條款的規(guī)定時(shí)，機(jī)組的運(yùn)行仍將是安全的。但當(dāng)運(yùn)行中軸振大于0.25毫米時(shí)，機(jī)組應(yīng)自動(dòng)停機(jī)解列?？刂茩C(jī)內(nèi)氫氣含濕量折算到大氣壓的露點(diǎn)應(yīng)5且不低于一25，以維持防止發(fā)電機(jī)絕緣性能下降發(fā)生短路事故和避免護(hù)環(huán)應(yīng)力腐蝕而產(chǎn)主裂紋的機(jī)內(nèi)環(huán)境。當(dāng)發(fā)電機(jī)機(jī)內(nèi)充有氫氣時(shí)或在

8、置換氫氣時(shí)，附近地區(qū)不得進(jìn)行明火作業(yè)。當(dāng)發(fā)電機(jī)處于空氣狀態(tài)下，必須把供氫管道中一支可拆卸式氫氣管路拆掉。這樣做了，即使誤操作，也不可能將氫氣送入發(fā)電機(jī)內(nèi)；可以徹底排除形成爆炸性混合氣體的可能性，確保機(jī)組的安全。氫冷發(fā)電機(jī)機(jī)座都是設(shè)計(jì)成“耐爆”型壓力容器，就是指機(jī)座應(yīng)能承受氫氣和空氣混合體的最強(qiáng)烈的爆炸。這類(lèi)爆炸不得損傷電機(jī)外部的人員、器材和廠房。這種事故只有在氣體置換過(guò)程中，出現(xiàn)誤操作的情況下才可能發(fā)生。正常運(yùn)行時(shí)氫壓遠(yuǎn)大于大氣壓，空氣是不可能直接進(jìn)入機(jī)座的，故只要維持必要的氫氣純度，充氫運(yùn)行時(shí)發(fā)電機(jī)是很安全的。在氫氣置換過(guò)程中必須確認(rèn)氣體的取樣分析部位正確無(wú)誤：在用CO2置換 H2或空氣時(shí)；

9、必須在機(jī)座頂部取樣；在用 H2或空氣置換 CO2，一定要在機(jī)座底部取樣。如取樣不當(dāng)，誤報(bào)混合氣體的成分，造成高純度的假象，就潛伏著混合氣體是爆炸性的可能性，或CO2實(shí)際上仍留在機(jī)內(nèi)而使進(jìn)入機(jī)內(nèi)者有被窒息的危險(xiǎn)。在運(yùn)轉(zhuǎn)中，萬(wàn)一發(fā)生密封瓦燒毀或密封斷油事故，氫氣將會(huì)從密封支座與軸頸之間噴出。此時(shí)，必須立即停機(jī)解列低速盤(pán)車(chē)，排氫降壓，在低氫壓時(shí)再用CO2置換氫氣，一般情況由于高壓氫氣急速擴(kuò)容，大量吸熱，氫氣噴出時(shí)不至于發(fā)生火災(zāi)，但在現(xiàn)場(chǎng)要杜絕一切火花以免引爆。如果發(fā)生火災(zāi)應(yīng)立即用也只能用CO2氣體滅火，以資安全。第二節(jié) 600MW發(fā)電機(jī)的技術(shù)參數(shù)引進(jìn)型和國(guó)產(chǎn)優(yōu)化型600MW汽輪發(fā)電機(jī)：額定電壓多為2

10、0KV和24KV，額定功率因數(shù)都為0.9，效率在98.7以上；短路比都不小于0.5；定子繞組聯(lián)結(jié)法都為YY結(jié)構(gòu)。冷卻方式都為水氫氫，即定子繞組水內(nèi)冷、轉(zhuǎn)子繞組氫內(nèi)冷、定子鐵芯及端部構(gòu)件氫冷。岱海發(fā)電有限責(zé)任公司一期工程汽輪發(fā)電機(jī)設(shè)備是上海汽輪發(fā)電機(jī)有限公司生產(chǎn)的優(yōu)化QFSN6002型，共計(jì)兩臺(tái)，總?cè)萘?200MW。一 發(fā)電機(jī)組技術(shù)數(shù)據(jù)表31所列為經(jīng)上海汽輪發(fā)電機(jī)有限公司優(yōu)化后設(shè)計(jì)的岱電一期工程QFSN6002型汽輪發(fā)電機(jī)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)。表32為QFSN6002YH發(fā)電機(jī)與QFQS2002發(fā)電機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)比較表31 岱電一期工程發(fā)電機(jī)組技術(shù)數(shù)據(jù)制造廠家上海汽輪發(fā)電機(jī)有限公司發(fā)電機(jī)型號(hào)QFSN-60

11、0-2級(jí)數(shù)2相數(shù)3接線方式Y(jié)Y額定容量667MVA有功功率600MW無(wú)功功率290MVAR定子電壓20KV定子電流 19250A功率因數(shù)0.9（滯后）額定勵(lì)磁電壓（90）407V空載勵(lì)磁電壓（75）139V額定勵(lì)磁電流4145A空載勵(lì)磁電流1480A額定效率（保證值）98.85%額定頻率50HZ額定轉(zhuǎn)速3000r/min發(fā)電機(jī)主要性能參數(shù)定子槽數(shù)42轉(zhuǎn)子槽數(shù)32定子每相串聯(lián)匝數(shù)7定子繞組對(duì)地主絕緣厚度5.4mm定子繞組匝間最大電壓7143V定子繞組工頻絕緣強(qiáng)度43000V短路比0.54發(fā)電機(jī)波阻抗74.3定子繞組每相對(duì)電容0.213uF（設(shè)計(jì)值） 轉(zhuǎn)子每槽匝數(shù)8轉(zhuǎn)子電流密度9.23 A/mm&

12、#178;轉(zhuǎn)子槽絕緣單邊厚度1.3mm氣隙磁密10160Gs轉(zhuǎn)子匝間絕緣厚度0.4mm護(hù)環(huán)直徑1228mm護(hù)環(huán)長(zhǎng)度825mm集電環(huán)外徑380mm轉(zhuǎn)子繞組電感0.701H發(fā)電機(jī)負(fù)序承載能力I2(最大穩(wěn)態(tài)值)10% I22*t(最大穩(wěn)態(tài)值)10S發(fā)電機(jī)飛輪力矩3.8×104Kg·m2發(fā)電機(jī)臨界轉(zhuǎn)速 一階731 r/min二階2136 r/min三階4483 r/min定子繞組直流電阻（75時(shí)）1.443×10-3轉(zhuǎn)子繞組直流電阻（75時(shí)）0.0755直軸同步電抗Xd215.5%交軸同步電抗Xq210%零序電抗XO（非飽和值/飽和值）10.1/9.59%負(fù)序電抗XZ（非

13、飽和值/飽和值）22.1/20.3%定子繞組漏抗XL15.861%轉(zhuǎn)子繞組漏抗XF15.304%發(fā)電機(jī)噪聲水平85db(A)發(fā)電機(jī)容積:未插轉(zhuǎn)子100 M3插完轉(zhuǎn)子90 M3定子鐵芯內(nèi)徑1316 mm定子鐵芯外徑2673 mm定子鐵芯長(zhǎng)度6300mm定子外殼壓力1.0MPa定子繞組尺寸空心m×h壁厚4.7×7.5-1.35mm實(shí)心m×h2.24×7.5mm每槽線圈股數(shù)空心上層4×5，下層4×4 n實(shí)心上層4×10，下層4×8 n定子電流密度上層8.5，下層10.6 A/mm²定子線負(fù)荷1955 A/cm定

14、子繞組并聯(lián)支路數(shù)2轉(zhuǎn)子本體長(zhǎng)度6250mm轉(zhuǎn)子總長(zhǎng)度12420 mm轉(zhuǎn)子直徑1130 mm發(fā)電機(jī)主要部件重量:發(fā)電機(jī)總重量485T發(fā)電機(jī)定子總重量320T發(fā)電機(jī)定子運(yùn)輸總重量345 T發(fā)電機(jī)定子運(yùn)輸尺寸L×W×H10520×4020×4350mm轉(zhuǎn)子裝配重量66T內(nèi)端蓋重量440Kg導(dǎo)風(fēng)環(huán)重量150Kg外端蓋重量(汽端/勵(lì)端)10874/10560 Kg冷卻器外罩重量12066Kg出線盒重量5154 Kg瓷套端子重量287 Kg中性點(diǎn)外罩重量258 Kg主引線端子重量138 Kg發(fā)電機(jī)冷卻方式：水、氫、氫定子線圈、引出線、出線瓷套端子水冷定子鐵芯，轉(zhuǎn)子線

15、圈和氣隙氫冷絕緣等級(jí)：定子繞組F級(jí)轉(zhuǎn)子繞組F級(jí)定子繞組冷卻水流量100t/h定子繞組冷卻水壓力1.5-2.0MPa發(fā)電機(jī)各部溫度極限：定子繞組冷卻水進(jìn)口水溫定子繞組冷卻水電導(dǎo)率定子繞組出水定子繞組上、下層線棒間定子鐵芯定子端部構(gòu)件500.5-1.5us/cm8590120120發(fā)電機(jī)氫氣及冷卻系統(tǒng)氣體冷卻器數(shù)目2臺(tái)4組每組冷卻器百分比容量25%退出一組冷卻器發(fā)電機(jī)出力480 MW氣體冷卻器進(jìn)水溫度33氣體冷卻器出水溫度37氣體冷卻器水流量900 t/h額定氫壓(表壓力)0.4MPa最大壓力(表壓力)0.5MPa冷氫溫度46-48發(fā)電機(jī)出口風(fēng)溫80額定純度98%最低允許純度95%含氧量1%漏氫量

16、10/9 M3/24h定子繞組內(nèi)冷卻水入口處壓力(表壓)0.15-0.2MPa入口處溫度4550流量90-105m3/h20 時(shí)的導(dǎo)電率0.51.5us/cm20 時(shí)的PH值6.87.3表32 QFSN6002YH發(fā)電機(jī)與QFQS2002發(fā)電機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)比較 額定數(shù)據(jù)型號(hào)QFSN6002YHQFQS2002額定容量666.67MVA235.3MVA額定功率600MW200MW最大連續(xù)出力654MW額定功率因數(shù)0.90.85額定電壓20KV15.75KV額定電流19245A8625A額定轉(zhuǎn)速3000RPM3000RPM額定頻率50Hz50Hz相數(shù)33定子接法YYYY冷卻方式水氫氫水氫氫額定工作氫壓

17、0.4Mpa0.3Mpa短路比0.5420.534效率98.94%98.2%穩(wěn)態(tài)I28%InI210%In暫態(tài)（I2In）2·t10（I2In）2·t10定子槽數(shù)4254每極每相槽數(shù)79并聯(lián)支路數(shù)22極數(shù)22繞組節(jié)距123轉(zhuǎn)子槽數(shù)3232每根線棒實(shí)心導(dǎo)線7224每根線棒空心導(dǎo)線366實(shí)心導(dǎo)體尺寸W×H7.5×2.24mm空心導(dǎo)體尺寸W×H×（壁厚）7.5×4.7×1.35mm定子電流密度J8.3310.41 Amm2定子線負(fù)荷Ast1955Acm1290Acm定子鐵芯外徑Da2673.4mm定子鐵芯內(nèi)徑Di1316

18、mm1150mm定子鐵芯長(zhǎng)度Li6300mm5370mm氣隙（單邊）g88mm70mm定子總重量300T189T轉(zhuǎn)子重量65T43T轉(zhuǎn)子外徑D21140mm1010mm轉(zhuǎn)子本體有效長(zhǎng)度6250mm5470mm轉(zhuǎn)子運(yùn)輸長(zhǎng)度L212670mm10680mm護(hù)環(huán)直徑Dk1238mm護(hù)環(huán)長(zhǎng)度Lk890mm集電環(huán)外徑380mm定子繞組絕緣等級(jí)FB定子鐵芯絕緣等級(jí)FB轉(zhuǎn)子繞組絕緣等級(jí)FB噪音85dB85dB軸承座最大振動(dòng)值（水平、垂直）0.025mm（雙幅值）0.025mm（雙幅值）軸承相對(duì)位移值0.076mm（雙幅值）0.076mm（雙幅值）端部繞組固有振頻率合格范圍fZ94Hz，fZ115HzfZ94

19、Hz，fZ115Hz端部繞組自振頻率避開(kāi)基頻+15%和倍頻10%避開(kāi)基頻+15%和倍頻10%發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)向汽側(cè)看順時(shí)針?lè)较蚱麄?cè)看順時(shí)針?lè)较騽?lì)磁方式靜止自并勵(lì)交流主勵(lì)磁機(jī)、中頻副勵(lì)磁機(jī)同軸額定勵(lì)磁電壓勵(lì)磁變壓器20KV0.893KV 額定容量3×2000KVAY，D11（Y）接線方式453V額定勵(lì)磁電流4202A1749A氫氣純度98%98%氫氣濕度（露點(diǎn)） 5 0進(jìn)入定子繞組冷卻水水量93M3h30M3h進(jìn)入定子繞組冷卻水溫度5040±2定子繞組出水溫度9070冷卻水進(jìn)水導(dǎo)電率0.51.5Scm（常溫）0.51.5Scm（常溫）系統(tǒng)軟化器出水導(dǎo)電率0.10.5Scm0.10.5

20、ScmPH值7878壓力0.250.36MPa0.10.2 MPa離子交換柱出水量4060Lmin二次進(jìn)水溫度3333二次水量170M3h30M3h氫氣冷卻器進(jìn)水溫度20331530發(fā)電機(jī)進(jìn)風(fēng)溫度4040發(fā)電機(jī)內(nèi)部充氣容積110 M383M3密封油壓高于氫壓0.05±0.01Mpa0.05±0.01Mpa氫氣冷卻器用水量（4個(gè)）620Th300Th發(fā)電機(jī)漏氫量（保證值期望值）118（m3d）14 m3d續(xù)表 QFSN6002YH發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)參數(shù)單 位數(shù) 值定子每相直流電阻（75）0.00149轉(zhuǎn)子繞組直流電阻（75）0.098定子每相對(duì)地電容（A、B、C）F0.22轉(zhuǎn)

21、子繞組自感H0.38直軸同步電抗Xd%228.62橫軸同步電抗Xq%226.58直軸瞬變電抗（不飽和值）Xdu%28.87直軸瞬變電抗（飽和值）Xd%25.40橫軸瞬變電抗（不飽和值）Xqu%44.14橫軸瞬變電抗（飽和值）Xq%34.84直軸超瞬變電抗（不飽和值）Xdu%23.54直軸超瞬變電抗（飽和值）Xd%21.66橫軸超瞬變電抗（不飽和值）Xqu%20.59橫軸超瞬變電抗（飽和值）Xq%18.94負(fù)序電抗（不飽和值）X2u%22.06負(fù)序電抗（飽和值）X2%20.30零序電抗（不飽和值）X0u%9.94零序電抗（飽和值）X0%9.14直軸開(kāi)路瞬變時(shí)間常數(shù)Tdos8.27橫軸開(kāi)路瞬變時(shí)間

22、常數(shù)Tqos1.14直軸開(kāi)路超瞬變時(shí)間常數(shù)Tdos0.04橫軸開(kāi)路超瞬變時(shí)間常數(shù)Tqos0.06直軸短路瞬變時(shí)間常數(shù)Tds1.35橫軸短路瞬變時(shí)間常數(shù)Tqs0.13直軸短路超瞬變時(shí)間常數(shù)Tds0.04橫軸短路超瞬變時(shí)間常數(shù)Tqs0.04滅磁時(shí)間常數(shù)Ts3轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（GD2）N·M23.7×105失磁異步運(yùn)行能力MW240失磁異步運(yùn)行時(shí)間min15進(jìn)相運(yùn)行能力MW600進(jìn)相運(yùn)行時(shí)間h連續(xù)運(yùn)行能力三相短路穩(wěn)態(tài)短路電流%180失步功率MW240額定負(fù)荷下的不同步能力20振蕩周期電動(dòng)機(jī)狀態(tài)運(yùn)行能力s60發(fā)電機(jī)使用壽命年30二 漏氫量當(dāng)發(fā)電機(jī)在額定氫壓0.4兆帕下運(yùn)行，保證漏氫量每天不

23、大于113立方米（常壓下的體積），當(dāng)在額定氫壓為050兆帕下運(yùn)行時(shí)，則不大于134立方米。總裝后機(jī)內(nèi)的氣體容量約為110立方米，上述漏氫量低于能源部規(guī)定要低于5機(jī)內(nèi)氣體容量的要求。發(fā)電機(jī)內(nèi)定子繞組水支路的容積約為036立方米，在額定氫壓下做空氣氣密試驗(yàn)時(shí)氣體泄漏量每天不超過(guò)繞組水支路容積的4。三 勵(lì)磁系統(tǒng)主要特征岱海電廠QFSN6002型發(fā)電機(jī)采用具有高起始響應(yīng)性能的靜止自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)。在額定工況下，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電壓能在01秒內(nèi)從額定電壓值上升到頂值電壓與額定勵(lì)磁電壓差值的95。強(qiáng)勵(lì)頂值電壓：2倍額定勵(lì)磁電壓。采用靜態(tài)勵(lì)磁頂值電壓可大于25倍以上。允許強(qiáng)勵(lì)時(shí)間：10秒第三節(jié) 發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)一 發(fā)電

24、機(jī)的冷卻發(fā)電機(jī)的發(fā)熱部件，主要是定子繞組、定子鐵芯（磁滯與渦流損耗）和轉(zhuǎn)子繞組。為使這些部件發(fā)出的熱量散發(fā)出去，必須采用高效的冷卻措施，保證發(fā)電機(jī)各部分溫度不超過(guò)允許值。在汽輪發(fā)電機(jī)的發(fā)展過(guò)程中，冷卻方式的發(fā)展一直占有主導(dǎo)地位。它關(guān)系到整個(gè)發(fā)電機(jī)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)以及運(yùn)行的可靠性，因此，發(fā)電機(jī)運(yùn)行中的各部件冷卻質(zhì)量十分重要。對(duì)于200MW及以上汽輪發(fā)電機(jī)組主要是使用冷卻效果好的冷卻介質(zhì)，并發(fā)展了把冷卻介質(zhì)引入載流導(dǎo)體內(nèi)的直接冷卻技術(shù)，即所謂繞組的內(nèi)部冷卻方式。目前用以大型發(fā)電機(jī)冷卻的介質(zhì)有氫氣、水和油。它們的冷卻能力都比空氣強(qiáng)，表33列出了氫氣、油和水與空氣之間冷卻能力的比較。從表中可以看出，水的

25、冷卻能力最好。表33 各種冷卻介質(zhì)的冷卻能力比較（設(shè)空氣1.0）冷卻介質(zhì)相對(duì)比熱相對(duì)密度相對(duì)流量相對(duì)冷卻能力空氣1.01.01.01.0氫氣（414Kpa）14.350.351.05.0油2.090.8480.01221.0水4.161.00.01250.0在發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)中，冷卻介質(zhì)可以按不同的方式組合。對(duì)于容量600MW的汽輪發(fā)電機(jī)，其定、轉(zhuǎn)子繞組都采用內(nèi)冷方式。按定、轉(zhuǎn)子繞組和鐵芯的冷卻介質(zhì)的不同組合，600MW汽輪發(fā)電機(jī)的冷卻方式主要有以下幾種。1）全氫冷：定、轉(zhuǎn)子繞組采用氫內(nèi)冷，定子鐵芯采用氫冷。2）水氫氫冷：定子繞組水內(nèi)冷、轉(zhuǎn)子繞組氫內(nèi)冷、定子鐵芯及定、轉(zhuǎn)子表面構(gòu)件氫冷。3）水水氫

26、冷：定子繞組水內(nèi)冷、轉(zhuǎn)子繞組水內(nèi)冷、定子鐵芯氫冷。汽輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)與冷卻方式密切相關(guān)。國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)的600MW汽輪發(fā)電機(jī)大部分為水氫氫冷卻方式，也有全氫冷或水水氫等型式。國(guó)內(nèi)電廠已裝設(shè)或正在計(jì)劃裝設(shè)的，以及國(guó)產(chǎn)的600MW汽輪發(fā)電機(jī)都為水氫氫冷卻方式，因此以下幾節(jié)將分別介紹相關(guān)電廠這種型式的汽輪發(fā)電機(jī)組成部分的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。圖31是上海汽輪發(fā)電機(jī)有限公司為岱圖31 QFSN6002水氫氫冷汽輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)與外形1軸承、油封、端蓋；2、冷卻器；3、定子繞組；4、轉(zhuǎn)子；5、定子鐵芯；6、導(dǎo)風(fēng)環(huán)及內(nèi)端蓋；7、風(fēng)扇；8、引出導(dǎo)線海電廠生產(chǎn)的引進(jìn)美國(guó)西屋公司技術(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)制造的QFSN型600MW水氫氫冷汽輪發(fā)電機(jī)

27、的結(jié)構(gòu)與外形。岱海電廠QFSN6002型汽輪發(fā)電機(jī)采用氫氣為冷卻介質(zhì)。其特點(diǎn)如下：1 氫氣密度很小，純氫僅為空氣的7；即使在發(fā)電機(jī)機(jī)座內(nèi)氫壓04兆帕下，其密度亦只有空氣的50，因此大大降低了通風(fēng)損耗。2 氫氣具有高導(dǎo)熱性（約為空氣的7倍）和高的表面熱傳遞系數(shù)（約為空氣的135倍）。故氫冷發(fā)電機(jī)具有較大的有效材料單位體積的輸出容量，特別是氫內(nèi)冷結(jié)構(gòu)中氫直接與發(fā)熱導(dǎo)體接觸，提高氫壓可使發(fā)電機(jī)容量顯著地提高。3 氫氣冷卻都為密閉循環(huán)系統(tǒng)，機(jī)內(nèi)長(zhǎng)期運(yùn)行干凈無(wú)塵，減少檢修費(fèi)用。4 機(jī)內(nèi)無(wú)氧無(wú)塵，減少了異常運(yùn)行狀態(tài)下發(fā)生電暈所導(dǎo)致的對(duì)絕緣的有害影響，有利于延長(zhǎng)絕緣壽命。5 氫氣密度很低又密閉循環(huán)于由中厚鋼

28、板焊成的機(jī)座內(nèi)故環(huán)境噪音較小?，F(xiàn)今商業(yè)性氫氣純度完全是惰性的和非爆炸性，而且不會(huì)助燃，所以使用是安全的；但亦必須指出當(dāng)氫氣與空氣混合之后，在體積中含有氫氣如在570的比例范圍內(nèi)，可能會(huì)發(fā)生爆炸。所以在發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、安裝及運(yùn)行規(guī)程中必須確保在任何運(yùn)行工況下，氫混合氣體的比例遠(yuǎn)高達(dá)到爆炸的危險(xiǎn)比例范圍。為此在機(jī)座兩端的端蓋上裝有軸密封裝置。本型發(fā)電機(jī)采用了供油量較少，耗氫量也小，隨動(dòng)性好，運(yùn)行安全的雙環(huán)雙流環(huán)式軸密封裝置，并設(shè)有油密封供油系統(tǒng)和氫氣置換及供應(yīng)系統(tǒng)，將氫與外界大氣嚴(yán)密隔離開(kāi)來(lái)。同時(shí)，必須考慮到誤操作可能導(dǎo)致爆炸事故，故把機(jī)座設(shè)計(jì)成為“耐爆型”。本型水氫氫汽輪發(fā)電機(jī)采用焊接的機(jī)座結(jié)構(gòu)

29、。兩端焊接式端蓋支撐著對(duì)地絕緣的可傾式分塊軸承。機(jī)座底腳與底板（臺(tái)板）之間設(shè)置階梯形墊片使機(jī)座的負(fù)荷集中作用在基礎(chǔ)的兩端，對(duì)稱(chēng)分布在兩側(cè)，很快向中間衰減，并在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試發(fā)電機(jī)底腳應(yīng)力分布加以復(fù)核調(diào)整，確保定子機(jī)座兩端的載荷分布，以改善與定子機(jī)座相聯(lián)接的端蓋軸承的支承剛度來(lái)降低機(jī)組的振動(dòng)。定子機(jī)座與鐵心間采用高強(qiáng)度彈簧板高效隔振裝置，大大減輕鐵芯電磁倍頻振動(dòng)對(duì)基礎(chǔ)的作用。定子鐵芯為多路徑向氫表面冷卻，端部結(jié)構(gòu)件也為氫表面冷卻。由于水內(nèi)冷效果比氫內(nèi)冷更好，故在本型發(fā)電機(jī)中采用了水內(nèi)冷的定子繞組。連接線、主引線和出線瓷套端子，進(jìn)一步縮小了定子的運(yùn)輸尺寸及重量。采用合金鋼整體轉(zhuǎn)子鍛件。轉(zhuǎn)子繞組的直線部分

30、為氣隙取氣斜流通風(fēng)而端部為軸向兩路通風(fēng)的氫內(nèi)冷方式。定、轉(zhuǎn)子各有多路并聯(lián)風(fēng)區(qū)，冷熱風(fēng)區(qū)相間定、轉(zhuǎn)子，并相互對(duì)應(yīng)，近定子端部出槽口處在線圈端部的可調(diào)節(jié)綁環(huán)上設(shè)置氣隙擋風(fēng)環(huán)，并在氣隙中設(shè)置冷熱風(fēng)區(qū)隔環(huán)以加強(qiáng)對(duì)轉(zhuǎn)子的通風(fēng)冷卻。由于氣隙取氣斜流通風(fēng)為自通風(fēng)方式，故發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣可由對(duì)稱(chēng)地裝在轉(zhuǎn)子兩端的單級(jí)軸流式低壓風(fēng)扇在發(fā)電機(jī)內(nèi)形成氫氣流動(dòng)的閉合回路，因此這種通風(fēng)形式具有風(fēng)摩損耗較小，轉(zhuǎn)子繞組溫度較均勻。最高溫度及平均溫升較低的特點(diǎn)，具有提高發(fā)電機(jī)的效率和出力的潛力。熱氫經(jīng)兩端氫冷卻器冷卻，除了勵(lì)端的出線盒外，氫氣流動(dòng)的兩個(gè)回路幾乎是對(duì)稱(chēng)的。為不使機(jī)座和轉(zhuǎn)子過(guò)長(zhǎng)，氫冷卻器設(shè)置在定子汽、勵(lì)端的上部，橫向裝

31、配在冷卻器外罩內(nèi)，同時(shí)也減輕了定子、轉(zhuǎn)子的運(yùn)輸重量和尺寸。發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)與外形與圖31相似。二 定子結(jié)構(gòu)汽輪發(fā)電機(jī)的定子主要由機(jī)座、定子鐵芯、定子繞組、端蓋等部分組成。1 機(jī)座、機(jī)座隔振定子彈性支撐機(jī)座的作用主要是支持和固定定子鐵芯和定子繞組。如果用端蓋軸承，它還要承受轉(zhuǎn)子的重量和電磁力矩。同時(shí)在結(jié)構(gòu)上還要滿足電機(jī)的通風(fēng)和密封要求。水氫氫冷發(fā)電機(jī)的機(jī)座除滿足上述一般電機(jī)要求外，對(duì)600MW發(fā)電機(jī)，機(jī)殼內(nèi)的額定氫氣壓力為0.40.5MPa，還要能防止漏氫和承受住氫氣的爆炸力。機(jī)座由高強(qiáng)度優(yōu)質(zhì)鋼板焊接而成。機(jī)殼和定子鐵芯背部之間的空間是電機(jī)通風(fēng)（氫氣）系統(tǒng)的一部分，它的結(jié)構(gòu)和氣流方向隨通風(fēng)系統(tǒng)的不同

32、而異。對(duì)于定子鐵芯為軸向通風(fēng)的系統(tǒng)，機(jī)殼與鐵芯背部之間的空間為簡(jiǎn)單風(fēng)道。對(duì)于定子軸向分段、徑向通風(fēng)冷卻的系統(tǒng)，常將機(jī)殼和鐵芯背部之間的空間沿軸向分隔成若干段，每段形成一個(gè)環(huán)形小風(fēng)室，各小風(fēng)室相互交替地分為進(jìn)風(fēng)區(qū)和出風(fēng)區(qū)。各進(jìn)風(fēng)區(qū)之間和各出風(fēng)區(qū)之間分別用圓形或橢圓形鋼管連通，也有的將每個(gè)進(jìn)風(fēng)區(qū)都設(shè)有獨(dú)自的進(jìn)風(fēng)管，以減小各進(jìn)風(fēng)區(qū)（室）的壓力差。進(jìn)風(fēng)孔設(shè)在風(fēng)扇送出的高壓風(fēng)區(qū)，出風(fēng)口通向風(fēng)扇背側(cè)的低壓風(fēng)區(qū)并途經(jīng)冷卻器。為了減少氫冷發(fā)電機(jī)通風(fēng)阻力和縮短風(fēng)道，冷卻氫氣的冷卻器常安放在機(jī)座內(nèi)的矩形框內(nèi)。冷卻器一般為兩至四組，其布置位置主要有三種形式，即立放在發(fā)電機(jī)兩端的兩側(cè)、立放在發(fā)電機(jī)中部的兩側(cè)、橫放在發(fā)

33、電機(jī)上部?jī)啥耍ū嘲剑?。端蓋是電機(jī)密封的一個(gè)組成部分，為了安裝、檢修、拆裝方便，一般端蓋由水平分開(kāi)的上下兩半構(gòu)成，采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)或鋁合金鑄造結(jié)構(gòu)。大容量發(fā)電機(jī)常采用端蓋軸承，軸承裝在高強(qiáng)度的端蓋上。 端蓋分有外端蓋、內(nèi)端蓋和導(dǎo)風(fēng)環(huán)（擋風(fēng)圈）。內(nèi)端蓋和導(dǎo)風(fēng)環(huán)與外端蓋間構(gòu)成風(fēng)扇前或后的風(fēng)路。對(duì)于大容量機(jī)組，為了減低由于轉(zhuǎn)子磁通對(duì)定子鐵芯的磁拉力引起雙頻振動(dòng)，以及短路等其他因素引起的定子鐵芯振動(dòng)對(duì)機(jī)座和基礎(chǔ)的影響，發(fā)電機(jī)定子鐵芯和機(jī)座之間多采用彈性聯(lián)結(jié)。其結(jié)構(gòu)形式有多種，其中以整體機(jī)座軸向組合式定位筋彈性隔振結(jié)構(gòu)和采用內(nèi)外機(jī)座切向彈簧板隔振結(jié)構(gòu)兩種形式，對(duì)大容量機(jī)組有較好的效果，已得到廣泛應(yīng)用。定

34、位筋彈性隔振結(jié)構(gòu)定位筋彈性隔振結(jié)構(gòu)（包括組合式彈性結(jié)構(gòu)），也稱(chēng)為臥式隔振結(jié)構(gòu)，又有幾種形式。 （l）在定位筋兩側(cè)開(kāi)槽的彈性隔振結(jié)構(gòu)如圖32所示。定位筋開(kāi)槽后，本身就成為彈性部件用以完成定子鐵芯與機(jī)座之間的彈性連接，這是一種最簡(jiǎn)單的彈性隔振結(jié)構(gòu)。（2）在定位筋背部裝彈簧板，結(jié)構(gòu)如圖33所示。彈簧板通過(guò)墊塊，用螺栓固定在定位筋的背部，彈簧板中部與機(jī)座內(nèi)的隔板相連，構(gòu)成彈性隔振結(jié)構(gòu)。圖33定位筋組合彈性隔振結(jié)構(gòu)1彈簧板；2墊塊；3定位筋；4定子鐵芯片圖32 定位筋兩側(cè)開(kāi)槽 彈性隔振結(jié)構(gòu)1壓圈；2機(jī)座壁；3定位筋；4槽；5有效鐵芯（3）在定位筋兩側(cè)裝彈簧板，通過(guò)彈簧板再與機(jī)座連接。北侖港電廠#1機(jī)和石

35、洞口二廠的600MW發(fā)電機(jī)（分別為日本東芝和瑞士ABB廠制造）都采用定位筋彈性隔振結(jié)構(gòu)。石洞口二廠發(fā)電機(jī)定子鐵芯的固定方式如圖34所示。圖34 石洞口二廠發(fā)電機(jī)定子鐵芯固定方式1定子鐵芯；2彈性定位筋；3螺栓；4鐵芯軸向通風(fēng)孔內(nèi)外機(jī)座切向彈簧板隔振結(jié)構(gòu) 在采用內(nèi)外機(jī)座切向彈簧板隔振結(jié)構(gòu)中，機(jī)座分為內(nèi)機(jī)座和外機(jī)座。定子鐵芯先組裝在內(nèi)機(jī)座（內(nèi)殼）中，內(nèi)外機(jī)座之間用切向彈簧板連接。切向彈簧板沿軸向分為若干組，每組沿內(nèi)機(jī)座外圓切向分布：一種是分布在上下和左右兩側(cè)（上下為水平的，左右為立式的）；一種是分布在左右和下面；還有一種是分布在左右兩側(cè)。后兩種應(yīng)用較多，見(jiàn)圖35和圖36。圖35 定子彈性支撐1彈性

36、構(gòu)件；2定子機(jī)座；3定子鐵芯；4轉(zhuǎn)子；5彈性構(gòu)件；6穩(wěn)定構(gòu)件圖36 有效鐵芯固定在彈簧板上1外機(jī)座；2內(nèi)機(jī)座；3彈簧板這種隔振效果很好。平圩電廠、哈爾濱第三電廠、鄒縣電廠的600MW發(fā)電機(jī)（分別為哈爾濱電機(jī)廠引進(jìn)西屋技術(shù)、哈爾濱電機(jī)廠國(guó)產(chǎn)優(yōu)化型、日本日立公司產(chǎn)品），都采用內(nèi)外機(jī)座切向彈簧板隔振結(jié)構(gòu)，有的稱(chēng)其為立式彈簧板隔振結(jié)構(gòu)。國(guó)產(chǎn)優(yōu)化型QFSN6002YH型汽輪發(fā)電機(jī)出廠試驗(yàn)結(jié)果，其隔振系數(shù)（鐵芯和機(jī)座的振動(dòng)比）約為10。岱海電廠一期600MW發(fā)電機(jī)定子機(jī)座和隔振結(jié)構(gòu)：用氫冷卻的發(fā)電機(jī)的機(jī)座必須考慮到萬(wàn)一發(fā)生爆炸時(shí)的安全性。雖然氫既不自然亦不助燃，但當(dāng)氫氣與空氣混合起來(lái)則極易發(fā)生爆炸，其爆炸

37、的強(qiáng)烈程度與兩種氣體混合比的關(guān)系接近正弦曲線。當(dāng)氫氣含量分別為百分之五及百分之七十時(shí)，爆炸強(qiáng)度趨于零，在此兩者中間的比例時(shí)則達(dá)到最強(qiáng)烈程度。把機(jī)座設(shè)計(jì)成“耐爆”型壓力容器，就是指機(jī)座應(yīng)能承受0.01到 0.02兆帕表壓下氫氣和空氣混合體的最強(qiáng)烈的爆炸。這類(lèi)爆炸不得損傷電機(jī)外部的人員、器材和廠房。這種事故只有在氣體置換過(guò)程中，出現(xiàn)誤操作的情況下才可能發(fā)生。正常運(yùn)行時(shí)氫壓遠(yuǎn)大干大氣壓，空氣是不可能直接進(jìn)入機(jī)座的。機(jī)座是用優(yōu)質(zhì)中厚鋼板及鍋爐鋼板冷作拼焊而成，氣密性焊縫均通過(guò)焊縫氣密試驗(yàn)的考核。每個(gè)機(jī)座都經(jīng)過(guò)水壓試驗(yàn)和消除應(yīng)力處理和04·050兆帕氣密試驗(yàn)的嚴(yán)格考核，因此氫冷發(fā)電機(jī)的運(yùn)行是十

38、分安全的，除非發(fā)生轉(zhuǎn)軸上的密封瓦烏金熔化或密封油供應(yīng)突然中斷的意外事故。但設(shè)備及操作規(guī)程部有十分明確的措施足以防止發(fā)生這種惡性事故。鐵芯是通過(guò)高強(qiáng)度彈簧鋼板組成的高效隔振裝置固定在機(jī)座內(nèi)的。當(dāng)發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子和定子鐵芯之間的磁拉力在定子鐵芯中產(chǎn)生倍頻振動(dòng)，為此在本發(fā)電機(jī)的定于鐵芯裝配和發(fā)電機(jī)機(jī)座部件之間采用隔振性能較好的彈簧板彈性支撐結(jié)構(gòu)，就使鐵芯傳到機(jī)座和基礎(chǔ)上的倍頻振動(dòng)減少到很小。在機(jī)座的頂部，汽、勵(lì)兩端各設(shè)有一個(gè)安裝冷卻器外罩用的長(zhǎng)周邊矩形法蘭結(jié)合面，在結(jié)合面上開(kāi)有矩形密封槽，內(nèi)充滿密封膠以防氫氣泄漏之用；在勵(lì)端底部另設(shè)有一個(gè)長(zhǎng)周邊法蘭結(jié)合面用以聯(lián)接出線盒。機(jī)座的頂部還設(shè)有人孔。檢查孔

39、，都由蓋板密封；在底部則設(shè)有清理孔法蘭、用于氣體置換的管道接口法蘭，以及測(cè)量氣體純度的、氣體分析取樣的、浮子式液位控制器（檢漏器）和氫氣干燥器等的管道接口，還有兩端的定子水系統(tǒng)排污法蘭。定子機(jī)座有整體式及三段組裝式兩種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。整體式機(jī)座便于安裝，整體運(yùn)輸重量為345噸，便于船運(yùn)，也可裝專(zhuān)用鉗夾車(chē)在鐵道上運(yùn)輸。而三段式機(jī)座的優(yōu)點(diǎn)在于其運(yùn)輸重量較輕，約260噸，可用特制的平板車(chē)裝載，更適合內(nèi)陸鐵路運(yùn)輸?shù)男枰ａ泛ｋ姀S一期600MW發(fā)電機(jī)采用三段式機(jī)座，氫冷器橫放在發(fā)電機(jī)上部?jī)啥耍ū嘲剑? 定子鐵芯定子鐵芯是構(gòu)成發(fā)電機(jī)磁路和固定定子繞組的重要部件。為了減少鐵芯的磁滯和渦流損耗，現(xiàn)代大容量發(fā)電機(jī)

40、定子鐵芯常采用導(dǎo)磁率高、損耗小、厚度為0.350.5mm的優(yōu)質(zhì)冷軋硅鋼片疊裝而成。每層硅鋼片由數(shù)張扇形片組成一個(gè)圓形，每張扇形片都涂有耐高溫的無(wú)機(jī)絕緣漆。B級(jí)硅鋼絕緣漆能耐溫130，一般鐵芯許可溫度為105120。涂F級(jí)絕緣漆，可耐受更高的溫度。定子鐵芯的疊裝結(jié)構(gòu)與其通風(fēng)散熱方式有關(guān)。大容量電機(jī)鐵芯的通風(fēng)冷卻有三種方式：鐵芯軸向分段徑向通風(fēng)、鐵芯內(nèi)軸向通風(fēng)、半軸向通風(fēng)。軸向分段徑向通風(fēng)式，即鐵芯沿軸向分成若干段：中段每段厚度為3050mm，端部鐵芯易發(fā)熱，每段厚度應(yīng)比中段的小。國(guó)產(chǎn)QFSN6002YH型汽輪發(fā)電機(jī)屬此種結(jié)構(gòu)，沿定子鐵芯全長(zhǎng)分為106段，構(gòu)成105個(gè)徑向風(fēng)道。全軸向通風(fēng)式鐵芯，沿

41、軸向是不分段的，鐵芯軛部沖有幾排孔徑較大的通風(fēng)孔，鐵芯齒部也沖有幾排孔徑較小的通風(fēng)孔，通風(fēng)孔全軸向貫通。平圩電廠發(fā)電機(jī)（西屋技術(shù)）定子鐵芯屬此種結(jié)構(gòu)。半軸向通風(fēng)式鐵芯，與全軸向通風(fēng)式不同之處是：鐵芯兩端不分段，只在中間部分有若干軸向分段。冷卻氣體從鐵芯兩端進(jìn)入軛部和齒部的軸向風(fēng)道，經(jīng)過(guò)其中的若干徑向風(fēng)道流向氫氣冷卻器。石洞口二電廠發(fā)電機(jī)（瑞士ABB廠制造）的定子鐵芯屬此種結(jié)構(gòu)。為了減少鐵芯端部漏磁和發(fā)熱，靠?jī)啥说蔫F芯段均采用階梯形結(jié)構(gòu)，即鐵芯端部的內(nèi)徑由里向外是逐級(jí)擴(kuò)大的。岱海電廠一期國(guó)產(chǎn)QFSN6002型發(fā)電機(jī)（上海發(fā)電機(jī)廠引進(jìn)西屋技術(shù)）鐵芯采用05毫米厚扇形高導(dǎo)磁率、低損耗的無(wú)取向冷軋硅鋼

42、片分段迭裝而成。在扇形硅鋼片的兩側(cè)表面涂有F級(jí)環(huán)氧絕緣漆。B級(jí)硅鋼絕緣漆能耐溫130，一般鐵芯許可溫度為105120。涂F級(jí)絕緣漆，可耐受更高的溫度。定子鐵芯軸向用反磁支持筋螺桿和對(duì)地絕緣的高強(qiáng)度反磁鋼穿心螺桿，通過(guò)兩端的壓指、壓圈及分塊壓板用螺母擰緊成為整體，經(jīng)過(guò)數(shù)次冷態(tài)和熱態(tài)加壓、并緊固螺母而成為一個(gè)結(jié)實(shí)的鐵芯整體見(jiàn)圖37（a）、（b）。由于穿心螺桿位于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中，各螺桿內(nèi)會(huì)感生電動(dòng)勢(shì)，因此必須防止穿心螺桿間短路形成短路電流，這就要求穿心螺桿和鐵芯相互絕緣，所有穿心螺桿端頭之間也不得有電的聯(lián)系，結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖37（c）。在鐵芯的兩邊端齒上開(kāi)有分隔槽如圖39所示在鐵芯端部各階梯段的扇形疊片的小齒上

43、開(kāi)1個(gè)寬為23mm的小槽，并用粘結(jié)膠將邊端粘結(jié)形成整體。在兩端壓圈與反磁性分塊壓板之間設(shè)有用硅鋼片迭壓并加以粘結(jié)起來(lái)形成內(nèi)圓為階梯形看臺(tái)式的磁屏蔽，這些措施有效地減少了端部漏磁引起的附加損耗，故端部溫升較低，使發(fā)電機(jī)具有良好的進(jìn)相運(yùn)行的能力。岱海電廠600MW發(fā)電機(jī)屬于軸向分段徑向通風(fēng)式，鐵芯內(nèi)設(shè)有許多徑向通風(fēng)道組成氫氣表面冷卻、多路并聯(lián)通風(fēng)。對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)子進(jìn)風(fēng)和出風(fēng)相互間隔的十一個(gè)風(fēng)區(qū)。還在鐵芯內(nèi)圓上進(jìn)風(fēng)和出風(fēng)風(fēng)區(qū)之間、環(huán)繞氣隙上部六分之五的圓周上鑲裝風(fēng)區(qū)隔環(huán)以減少串風(fēng)，提高通風(fēng)散熱的效能。在安裝和檢修過(guò)程中，要特別注意保護(hù)鐵芯內(nèi)圓表面不讓碰傷而形成片間短路。由于本型轉(zhuǎn)子磁勢(shì)很大，鐵芯軛部又較高，

44、氣隙又較大（達(dá)93毫米），一旦短路，該處短路損耗較大，溫度會(huì)有較大的升高，并促使鄰近的硅鋼片絕緣受到破壞，因而會(huì)使短路逐步擴(kuò)展，導(dǎo)致嚴(yán)重的鐵芯燒傷事故。汽輪發(fā)電機(jī)的鐵芯端部的發(fā)熱問(wèn)題比較突出。由于定子繞組端部伸出鐵芯較長(zhǎng)，出槽口后傾斜角大，形成喇叭形，同時(shí)其線負(fù)荷大、磁通密度高、端部漏磁大，形成一個(gè)圖38 發(fā)電機(jī)端部漏磁場(chǎng)分布(a)空載時(shí)端部漏磁分布；(b)三相短路時(shí)漏磁分布圖37 壓圈、壓指、穿心螺直及端部固定(a)壓圈；(b)端部鐵芯固定；(c)穿心螺桿結(jié)構(gòu)1壓圈；2電屏蔽；3壓板；4壓指；5定位筋；6穿心螺桿；7端部鐵芯；8磁屏蔽較強(qiáng)的旋轉(zhuǎn)漏磁場(chǎng)。另一方面隱極式轉(zhuǎn)子繞組，其端部必須一排一

45、排地沿軸向排在轉(zhuǎn)子本體兩側(cè)的大護(hù)環(huán)內(nèi)，雖然護(hù)環(huán)采用非磁性鋼，但在轉(zhuǎn)子端部仍有一個(gè)隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的漏磁場(chǎng)。以上兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在鐵芯端部形成一個(gè)合成的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，其中以定子端部漏磁場(chǎng)為主要成分。合成漏磁分布復(fù)雜，見(jiàn)圖38，在定子鐵芯端部漏磁既有徑向分量，又有軸向分量。漏磁主要集中在定子的壓圈內(nèi)圓、壓指和端部最邊段鐵芯齒處，導(dǎo)致這些部位附加損耗增大，溫度升高。為了解決大容量汽輪發(fā)電機(jī)端部發(fā)熱問(wèn)題，制造廠主要采取了下列措施。（1）把定子端部的鐵芯做成階梯狀，用逐步擴(kuò)大氣隙以增大磁阻的辦法來(lái)減少軸向進(jìn)入定子邊段鐵芯的漏磁通。（2）在鐵芯端部各階梯段的扇形疊片的小齒上開(kāi)12個(gè)寬為23mm的小槽，如圖3圖39 階梯

46、鐵芯扇形片齒上開(kāi)槽9所示，以減少齒部的渦流損耗和發(fā)熱。（3）鐵芯端部的齒壓板及其外側(cè)的壓圈或壓板采用電阻系數(shù)低的非磁性鋼，利用其中渦流的反磁作用，以削弱進(jìn)入端部鐵芯的漏磁通。（4）壓圈外側(cè)加裝環(huán)形電屏蔽層，見(jiàn)圖37（b）中的2，用導(dǎo)電率高的銅板或鋁板制成。因鐵芯端部采用階梯形后，壓圈處的漏磁會(huì)有所增多，利用電屏蔽層中的渦流能有效阻止漏磁進(jìn)入壓圈內(nèi)圓部分，以防壓圈局部出現(xiàn)高溫和過(guò)熱。（5）鐵芯壓緊不用整體壓圈而用分塊銅質(zhì)壓板（鐵芯不但要有定位筋，還要用穿心螺桿鎖緊），這種壓板本身也起電屏蔽作用，分塊后亦可減少自身的發(fā)熱。有的還在分塊壓板靠鐵芯側(cè)再加電屏蔽層，見(jiàn)圖37（c）。（6）在壓圈與壓指（鐵

47、芯齒壓板）之間加裝磁屏蔽，用硅鋼片沖成無(wú)齒的扇形片疊成，形成一個(gè)磁分路見(jiàn)圖37（c），能減少齒根和壓圈上的漏磁集中現(xiàn)象。（7）轉(zhuǎn)子繞組端部的護(hù)環(huán)采用非磁性的錳鉻合金制成，利用其反磁作用，減小轉(zhuǎn)子端部漏磁對(duì)定子鐵芯端部的影響.3 定子線圈及定子繞組裝配大容量發(fā)電機(jī)定子繞組和一般交流發(fā)電機(jī)定子繞組的共同點(diǎn)，都采用三相雙層短距分布，目的是為了改善電流波形，即消除繞組的高次諧波電動(dòng)勢(shì)，以獲得近似的正弦波電動(dòng)勢(shì)。定子繞組采用疊式繞組，每個(gè)線圈都是由兩根條形線棒各自做成半匝后，構(gòu)成所謂單回式結(jié)構(gòu)，即在端部線鼻處用對(duì)接或并頭套焊接成一個(gè)整單匝式線圈。線圈按雙層單疊的方式構(gòu)成繞組的一個(gè)帶。600MW發(fā)電機(jī)的定

48、子繞組都采用單匝短距雙層疊繞，相間接成雙星形（YY）。 繞組每匝線圈的端部（伸出鐵芯槽外部分）都向鐵芯的外圍側(cè)傾斜，按漸開(kāi)式展開(kāi)端部繞組向外的傾斜角為15°30°左右，形似花籃，故稱(chēng)藍(lán)型繞組。水內(nèi)冷定子繞組線棒采用聚脂玻璃絲包絕緣實(shí)心扁銅線和空心裸銅線組合而成。一般由一根空心導(dǎo)線和24根實(shí)心絕緣扁線為一組，一根線棒由許多組分成24排構(gòu)成。國(guó)產(chǎn)600MW發(fā)電機(jī)定子線棒空心、實(shí)心導(dǎo)線的組合比為12。圖310為一種典型的水內(nèi)冷線棒在定子槽中的斷面。圖310 水內(nèi)冷定子線棒斷面1槽楔；2滑動(dòng)楔塊；3填充物；4空心導(dǎo)線；5實(shí)心導(dǎo)線；6對(duì)地絕緣；7側(cè)面填充物；8互換墊片；9填充物（埋電

49、阻溫度檢測(cè)器）；10排間隔離物；11對(duì)地絕緣；12槽底填充物線棒中的空心導(dǎo)線通水又通電。為了減少空心導(dǎo)線內(nèi)的附加損耗，內(nèi)孔高度常選為2mm，壁厚為1.25mm1.5mm，導(dǎo)線高度4.5mm5.5mm，導(dǎo)線寬度常比高大1.251.5倍，約為712mm。國(guó)產(chǎn)600MW發(fā)電機(jī)線棒的空心、實(shí)心導(dǎo)線有兩種規(guī)格：空心線為4.7×7.55.1×7.9mm，實(shí)心線為2.24×7.52.6×7.9mm。岱海電廠600MW發(fā)電機(jī)定子線圈空實(shí)心銅線之比為1：2，均包有玻璃絲絕緣層。上層線棒的導(dǎo)電截面積要比下層的大；上層由4排、每排5組空心10組實(shí)心線組成，下層為4排4組空心8

50、組實(shí)心線組成組，空心線為4.7×7.5 mm，壁厚為1.35mm，實(shí)心線為2.24×7.5mm。這種設(shè)計(jì)可明顯地降低線棒附加損耗。為了抑制趨表效應(yīng)，使每根導(dǎo)體內(nèi)電流均勻，減少直線及端部的橫向漏磁通在各股導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生環(huán)流及附加損耗，槽內(nèi)股線間進(jìn)行了540度羅貝爾空換位。定子線棒端部為漸開(kāi)線式，采用鼻端不等距的結(jié)構(gòu)，縮小同相距離，擴(kuò)大異相鼻端的放電距離；故上、下層線棒端部節(jié)距不同，共有7種規(guī)格。線棒的空實(shí)心股線均用中頻加熱釬焊在兩端的接頭水盒內(nèi)，而釬焊在水盒上的水盒蓋則焊有反磁不銹鋼水接頭，用作冷卻水進(jìn)出線棒內(nèi)水支路的接口。套在線棒上或匯流管上水接頭的四氟乙烯絕緣引水管，都用引進(jìn)

51、型卡箍將水管一箍緊。上下層線棒的電聯(lián)接由上下水盒蓋夾緊多股實(shí)心銅線，用中頻加熱軟釬焊而成，并逐只進(jìn)行超聲波焊透程度的檢查，這樣就形成上下層線棒水電的聯(lián)接結(jié)構(gòu)。采用中頻加熱釬焊接頭水盒的工藝和卡箍箍緊水管的結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提高了定子繞組水路的氣密性。水電接頭的絕緣采用絕緣盒作外套，盒內(nèi)塞滿絕緣填料，并采用電位外移法逐一檢驗(yàn)絕緣盒外的表面電壓，使保證水電接頭的絕緣強(qiáng)度。定子繞組為60度“相帶、三相、雙層繞組，雙支路并聯(lián)、Y連接即雙星形（YY）接線。定子線圈的空心導(dǎo)線內(nèi)通過(guò)冷卻水以冷卻銅線，因此線圈溫升很低，但定子線圈對(duì)地絕緣采用F級(jí)環(huán)氧云母帶連續(xù)絕緣，確保使用壽命。在線圈的槽內(nèi)直線段和出槽口、端部均進(jìn)

52、行了表面防電暈處理。岱海電廠600MW發(fā)電機(jī)定子線圈在槽內(nèi)固定于高強(qiáng)度玻璃布卷包模壓槽楔下，在鐵芯兩端用割有倒齒的、行之確有實(shí)效的關(guān)門(mén)槽楔就地鎖緊，防止運(yùn)行中因振動(dòng)而產(chǎn)生的軸向位移。楔下設(shè)有高強(qiáng)度彈性絕緣波紋板，在徑向壓緊線棒。在部分精楔上開(kāi)有小孔，以便檢修時(shí)可測(cè)量波紋報(bào)的壓縮度（有隨機(jī)測(cè)量工具）以控制槽楔松緊度。在槽底和上、下層線棒之間都?jí)|以熱固生適形材料，使相互間保持良好接觸。又采用了漲管熱壓工藝，使線棒能在槽內(nèi)緊固可靠地就位；為了線棒表面能良好接地，防止槽內(nèi)電腐蝕，在側(cè)面用半導(dǎo)體板緊塞線棒見(jiàn)圖3-11。圖3-11 岱電一期600MW發(fā)電機(jī)定子繞組在槽內(nèi)的固定定子繞組的端部全部采用美國(guó)西屋

53、公司成熟可靠的剛一柔綁扎固定結(jié)構(gòu)。它由充膠的層間支撐軟管、可調(diào)節(jié)綁環(huán)、徑向支撐環(huán)、絕緣楔塊和絕緣螺桿等結(jié)構(gòu)件以及綁帶、適形材料等將伸出鐵芯槽口的繞組端部固定在絕緣大錐環(huán)內(nèi)。成為一個(gè)牢固的整體，絕緣大錐環(huán)的小直徑端擱在鐵芯端部出槽口下的覆蓋著滑移層的絕緣環(huán)上，而絕緣大錐環(huán)的環(huán)體則固定在絕緣支架上，支架的下部又通過(guò)彈簧板固定在鐵芯端部的分塊壓板上、形成沿軸向的彈性結(jié)構(gòu)，使繞組在徑向、切向具有良好的整體性和剛性，而沿軸向卻具有自由伸縮的能力，從而有效地緩解了由于運(yùn)行中溫度變化而因銅鐵膨脹量不同在絕緣中所產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力，故能充分地適應(yīng)機(jī)組的調(diào)峰方式和非正常運(yùn)行工況。水冷的定于繞組連接線也固定在大錐環(huán)和絕緣支架上。為了運(yùn)行安全，繞組端部上的緊固零件全部圖3-12 岱電一期600MW發(fā)電機(jī)定子端部繞組結(jié)構(gòu)示意圖為高強(qiáng)度絕緣材料所制成。見(jiàn)圖3-12在繞組端部靠近鐵芯出槽口的可調(diào)節(jié)綁環(huán)上，汽、勵(lì)兩端各設(shè)有一道氣隙擋風(fēng)環(huán)（板），用以限制進(jìn)入氣隙的風(fēng)量。日立公司600MW汽輪發(fā)電機(jī)定子繞組線棒截面及其在槽內(nèi)的固定見(jiàn)圖3-13。在每個(gè)槽上、下層線棒層間埋置一支電阻測(cè)溫元件，每一根上層或下層線棒絕緣引水管的出口水接頭上，也各埋有一支熱偶測(cè)溫元件，用來(lái)檢測(cè)相應(yīng)的部分的溫度。圖3-13定子繞組線棒截面及其在槽內(nèi)的固定（日立公司600MW汽輪發(fā)電機(jī)）1槽底墊料