MW發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)及其冷卻系統(tǒng)

1本期工程主機(jī)概況：

.1、鍋爐 采用超超臨界燃煤鍋爐，鍋爐蒸汽參數(shù)為： 26.25MPa(a)/605°C/603°C。（1MPa=9.86923標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）2、汽輪機(jī) 600MW超超臨界汽輪機(jī)采用單軸，一次再熱，蒸汽參數(shù)為： 25.0MPa(a)/600°C/600°C。3、發(fā)電機(jī) 采用額定功率為600MW，水氫氫冷發(fā)電機(jī)。4、220kV配電裝置 新建220KV配電裝置。220kV配電裝置擬采用220kV屋外配電裝置。2總的技術(shù)要求 1、本技術(shù)規(guī)范的范圍為2×600MW超超臨界汽輪發(fā)電機(jī)。包括發(fā)電機(jī)本體,氫、油、水系統(tǒng),檢測裝置及必要的附件，備品備件和專用工具、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和圖紙資料等。 2、發(fā)電機(jī)在額定頻率、額定電壓、額定功率因數(shù)和額定冷卻介質(zhì)條件下，機(jī)端輸出額定功率(TRL)為600MW（扣除采用靜態(tài)勵(lì)磁的功率）。 3、發(fā)電機(jī)的連續(xù)輸出功率與汽輪機(jī)最大連續(xù)出力工況（T-MCR）的輸出功率相匹配，且其功率因數(shù)和氫壓等均與額定值相同。長期連續(xù)運(yùn)行時(shí)各部分溫升，不超過IEC和國標(biāo)中有關(guān)規(guī)定的數(shù)值。3 4、發(fā)電機(jī)的最大輸出功率與汽輪機(jī)閥門全開（VWO）工況下的出力相匹配為645.3MW。且其功率因數(shù)和氫壓等均與額定值相同。 5、發(fā)電機(jī)定子額定電壓為20kV。額定功率因數(shù)為0.9（滯后）,額定轉(zhuǎn)速為3000r/min，頻率為50Hz。 6、發(fā)電機(jī)冷卻方式為水、氫、氫。 7、發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁型式，采用機(jī)端靜止自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)。 8、發(fā)電機(jī)具有失磁異步運(yùn)行、進(jìn)相運(yùn)行、調(diào)峰運(yùn)行和不對(duì)稱運(yùn)行的能力。4 9、水內(nèi)冷線圈不允許有漏水或滲水，發(fā)電機(jī)漏氫量在額定氫壓下一晝夜（24h）內(nèi)≤10Nm3（折算為標(biāo)準(zhǔn)氣壓下）。 10、發(fā)電機(jī)的年運(yùn)行小時(shí)數(shù)不小于7800，年利用小時(shí)數(shù)為6500。大修間隔不少于五年，小修間隔為每年一次。發(fā)電機(jī)的可用率不低于99％，強(qiáng)迫停用率小于0.5％。 13、發(fā)電機(jī)使用壽命不少于30年。5基本規(guī)格和參數(shù) 額定容量 667MVA(扣除自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)消耗容量后) 額定功率 600MW（扣除自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)消耗功率后） 最大連續(xù)輸出功率（扣除自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)消耗功率后）622.1MW（在額定氫壓0.4MPa和冷卻水溫度

33℃下，功率因數(shù)0.9），與汽輪機(jī)最大連續(xù)出力工況（T-MCR）相匹配。 額定功率因數(shù) 0.9（滯后） 額定電壓 20kV 額定轉(zhuǎn)速 3000r/min 頻率 50Hz 相數(shù) 3 極數(shù) 2 定子線圈接法 YY 額定氫壓 0.4MPa6 效率（保證值） ≥98.95％ 短路比（保證值） ≥0.54

瞬變電抗X’d ≤0.254 超瞬變電抗X”d ≥0.18承擔(dān)負(fù)序能力 穩(wěn)態(tài)I2（標(biāo)么值） ≥8％ 暫態(tài)I22t ≥10s

7第三章600MW發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)及其冷卻系統(tǒng)

2、同步發(fā)電機(jī)基本結(jié)構(gòu) QFSN-600型汽輪發(fā)電機(jī)組采用臥式布置。勵(lì)磁方式采用“機(jī)端變壓的靜止整流的自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)”。此種發(fā)電機(jī)在結(jié)構(gòu)上比三機(jī)勵(lì)磁方式的發(fā)電機(jī)要短。發(fā)電機(jī)冷卻方式采用“水氫氫”冷，即定子線圈(包括定子引線,定子過渡引線和出線)采用水內(nèi)冷,轉(zhuǎn)子線圈采用氫內(nèi)冷,定子鐵心及端部結(jié)構(gòu)件采用氫氣表面冷卻。集電環(huán)采用空氣冷卻。機(jī)座內(nèi)部的氫氣由裝于轉(zhuǎn)子兩端的軸流式風(fēng)扇驅(qū)動(dòng),在機(jī)內(nèi)進(jìn)行密閉循環(huán)。8 600MW發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)及其冷卻系統(tǒng) 我國自20世紀(jì)80年代后期起，從國外進(jìn)口了不同制造廠商、不同類型的600MW汽輪發(fā)電機(jī)。 哈爾濱電機(jī)廠生產(chǎn)的引進(jìn)(美國西屋公司)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，我國首臺(tái)國產(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。之后，上海電機(jī)廠和東方電機(jī)廠也先后生產(chǎn)了600MW汽輪發(fā)電機(jī)，已經(jīng)在國內(nèi)好多地方運(yùn)行。

600MW汽輪發(fā)電機(jī)已經(jīng)是我國當(dāng)前安裝大機(jī)組的主要機(jī)型。9一、國內(nèi)外600MW級(jí)汽輪發(fā)電機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)當(dāng)前我國已經(jīng)投入運(yùn)行和正在安裝的600MW汽輪發(fā)電機(jī)技術(shù)參數(shù)，見表3—1。101112二、國產(chǎn)600MW汽輪輪發(fā)電機(jī)優(yōu)化化設(shè)計(jì)按引進(jìn)西屋公公司技術(shù)設(shè)計(jì)計(jì)制造的600MW考核核機(jī)進(jìn)行優(yōu)化化，其重點(diǎn)如如下：(1)最大連連續(xù)出力(冷冷卻水溫20°C)650MW，發(fā)電電機(jī)效率保證證值98.8％。(2)采用西西屋公司的計(jì)計(jì)算方法，沿沿用其成熟結(jié)結(jié)構(gòu)，對(duì)600MW產(chǎn)品品原設(shè)計(jì)作有有針對(duì)性的優(yōu)優(yōu)化。(3)優(yōu)化設(shè)設(shè)計(jì)在額定工工況時(shí)的額定定氫壓定為0.4MPa，氫壓的降降低有利于降降低風(fēng)磨損耗耗，提高發(fā)電電機(jī)效率，在在密封結(jié)構(gòu)不不變的情況下下有利于減少少漏氫量。(4)設(shè)計(jì)按按發(fā)電機(jī)壽命命40年考慮慮，壽命期間間能承受104次啟停機(jī)，強(qiáng)強(qiáng)迫停機(jī)率小小于1％132．優(yōu)化方案案選擇由于600MW考核機(jī)組組的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)礎(chǔ)是60Hz、3600r／min的產(chǎn)品，使使用于50Hz、3000r／min，雖然機(jī)機(jī)械上的可靠靠性裕量更高高(提高1.44倍)，，但從電氣性性能而言，也也存在一些不不利影響。哈爾濱電機(jī)廠廠和上海電機(jī)機(jī)廠在考核機(jī)機(jī)組基礎(chǔ)上采采用氣隙取氣氣方式而定子子鐵芯、繞組組、軸密封等等結(jié)構(gòu)均保留留。143．優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)主要改進(jìn)及及設(shè)計(jì)特點(diǎn)(1)增大了了最大連續(xù)出出力。額定容容量為600MW，最大大連續(xù)出力可可達(dá)654MW，用于核核電站650MW時(shí)，最最大連續(xù)出力力可達(dá)680MW。(2)提高了了發(fā)電機(jī)的效效率。從考核核機(jī)組的98.67％提提高到98.94。(3)沿用了了引進(jìn)的高起起始響應(yīng)的勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)，提提高了勵(lì)磁頂頂值電壓和勵(lì)勵(lì)磁增長速度度。勵(lì)磁頂值值電壓2倍(考核機(jī)1.67倍)，，電壓響應(yīng)比比3.58倍倍(考核機(jī)2.56倍)。并用數(shù)字式AVR代替模模擬式AVR，提高于勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)的可可靠性。強(qiáng)勵(lì)勵(lì)持續(xù)時(shí)間10s（我們們20s）。。15(4)簡化結(jié)結(jié)構(gòu)制造工藝藝。1)采用單級(jí)級(jí)風(fēng)扇。分別別布置在汽、、勵(lì)兩端，每每個(gè)風(fēng)扇僅有有29片動(dòng)葉葉片和20片片靜導(dǎo)葉片。。2)轉(zhuǎn)子用開開口槽?？己撕藱C(jī)組采用半半開口槽，簡簡化銑刀品種種，減少加工工工時(shí)，盡量量增大槽內(nèi)銅銅線截面，降降低銅耗。(5)降低了了電機(jī)額定氫氫壓。由0.517MPa降到0.4MPa。。允許用戶在在氫壓0.5MPa下連連續(xù)長期運(yùn)行行。(6)降低了了電機(jī)轉(zhuǎn)子繞繞組的運(yùn)行溫溫度。由考核核機(jī)轉(zhuǎn)子繞組組最高溫度123°C降到100°C，即即使在出力650MW運(yùn)運(yùn)行時(shí)，也僅僅為106.5°C。16(7)鐵芯端端部采用黏結(jié)結(jié)結(jié)構(gòu)。(8)考核機(jī)機(jī)冷卻器備用用按75％考考慮，新機(jī)按按100％考考慮。(9)提高國國產(chǎn)化的比例例，降低制造造成本。由于于設(shè)計(jì)中盡量量采用國產(chǎn)材材料和國內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，國產(chǎn)化化率達(dá)90％％。(10)除轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子采用氣隙隙取氣外，主主要結(jié)構(gòu)均保保留西屋公司司原有的成熟熟可靠結(jié)構(gòu)，，如穿心螺桿桿、磁屏蔽、、分塊壓板固固定的定子鐵鐵芯、上下層層不同截面的的定子繞組、、剛—柔結(jié)構(gòu)構(gòu)的定子端部部固定、端蓋蓋式軸承、可可傾瓦軸瓦、、雙流雙環(huán)式式密封瓦等，，以保證足夠夠的運(yùn)行可靠靠性。(11)定子子端部剛一柔柔固定結(jié)構(gòu)和和1萬次啟停停機(jī)的轉(zhuǎn)子機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)，使使其能滿足調(diào)調(diào)峰和二班制制運(yùn)行的要求求。17*(12)改改進(jìn)了轉(zhuǎn)子阻阻尼結(jié)構(gòu)，提提高電機(jī)負(fù)序序承載能力，，不不小于10，I2不小于10％％。*(13)定定子端部采用用磁屏蔽分塊塊連接片結(jié)構(gòu)構(gòu)，附加損耗耗小，溫升低低，使其具有有良好的進(jìn)相相運(yùn)行能力。。(14)方便便運(yùn)輸，對(duì)內(nèi)陸地區(qū)，，可采用分段段式機(jī)座，運(yùn)運(yùn)輸質(zhì)量為260t。(15)氫系系統(tǒng)采用分塊塊組裝，油水水采用集中組組裝形式，具具有結(jié)構(gòu)緊湊湊、操作方便便、現(xiàn)場安裝裝簡單、外形形美觀、維修修方便等特點(diǎn)點(diǎn)。有關(guān)技術(shù)規(guī)范范，詳見表3—1中“STG創(chuàng)優(yōu)設(shè)設(shè)計(jì)600MW'’欄。。1819一、機(jī)座與端端蓋機(jī)座的作用主主要是支持和和固定定子鐵鐵芯和定子繞繞組，同時(shí)在在結(jié)構(gòu)上還要要滿足電機(jī)的的通風(fēng)和密封封要求。如果用端蓋軸軸承，它還要要承受轉(zhuǎn)子的的質(zhì)量和電磁磁力矩。氫冷冷發(fā)電機(jī)的機(jī)機(jī)座除滿足上上述一般電機(jī)機(jī)要求外，還還要能防止漏漏氫和承受住住氫氣的爆炸炸力。20機(jī)座由高強(qiáng)度度優(yōu)質(zhì)鋼板焊焊接而成。機(jī)殼和定子鐵鐵芯背部之間間的空間是電電機(jī)通風(fēng)(氫氫氣)系統(tǒng)的的一部分。對(duì)定子鐵芯為為軸向通風(fēng)的的系統(tǒng)，機(jī)殼殼與鐵芯背部部之間的空間間為簡單風(fēng)道道。21冷卻器一般為為2—4組，，其布置位置置主要有立放放在電機(jī)兩端端的兩側(cè)、立立放在電機(jī)中中部的兩側(cè)、、橫臥在電機(jī)機(jī)上部兩側(cè)(背包式)三三種形式，見見圖1-1-3、圖3—1。。22端蓋是電機(jī)密密封的一個(gè)組組成部分，大大容量發(fā)電機(jī)機(jī)常采用端蓋蓋軸承，軸承承裝在高強(qiáng)度度的端蓋上。。端蓋分有外端端蓋、內(nèi)端蓋蓋和導(dǎo)風(fēng)環(huán)(擋風(fēng)圈)。。發(fā)電機(jī)的軸承承與密封支座座都裝在端蓋蓋上。23二、機(jī)座隔振振——定子彈彈性支撐對(duì)于大容量機(jī)機(jī)組，為了減減低由于轉(zhuǎn)子子磁通對(duì)定子子鐵芯的磁拉拉力引起雙頻頻振動(dòng)，以及及系統(tǒng)短路等等其他因素引引起的定子鐵鐵芯振動(dòng)對(duì)機(jī)機(jī)座和基礎(chǔ)的的影響，發(fā)電電機(jī)定子鐵芯芯和機(jī)座之間間多采用彈性性連接。241．定位筋彈彈性隔振結(jié)構(gòu)構(gòu)定位筋彈性隔隔振結(jié)構(gòu)(包包括組合式彈彈性結(jié)構(gòu))，，也稱為臥式式隔振結(jié)構(gòu)，，它又有以下下幾種形式：：(1)在定位位筋兩側(cè)開槽槽彈性隔振結(jié)結(jié)構(gòu)，如圖3—2所示。。定位筋開槽槽后，本身就就成為彈性部部件，用以完完成定子鐵芯芯與機(jī)座之間間的彈性連接接，這是一種種最簡單的彈彈性隔振結(jié)構(gòu)構(gòu)。25(2)在定位位筋背部裝彈彈簧板，其結(jié)結(jié)構(gòu)如圖3-3所示。彈彈簧板通過墊墊塊，用螺栓栓固定在定位位筋背部，彈彈簧板中部與與機(jī)座內(nèi)的隔隔板相連，構(gòu)構(gòu)成彈性隔振振結(jié)構(gòu)。26(3)在定位位筋兩側(cè)裝彈彈簧板，通過過彈簧板再與與機(jī)座連接。。定位筋彈性性隔振結(jié)構(gòu)如如圖3-4所所示。27282）定子鐵芯芯定子鐵芯是構(gòu)構(gòu)成發(fā)電機(jī)磁磁路和固定定定子繞組的重重要部件。為為了減少鐵芯芯的磁滯和渦渦流損耗，現(xiàn)現(xiàn)代大容量發(fā)發(fā)電機(jī)定子鐵鐵芯常采用導(dǎo)導(dǎo)磁率高、損損耗小、厚度度為0.35～0.5mm的優(yōu)質(zhì)冷冷軋硅鋼片疊疊裝而成。每層硅鋼片由由數(shù)張扇形片片組成一個(gè)圓圓形，每張扇扇形片都涂了了耐高溫的無無機(jī)絕緣漆。。B級(jí)硅鋼絕絕緣漆能耐溫溫130℃，，一般鐵芯許許可溫度為105-120℃。涂F級(jí)絕緣漆，，可耐受更高高的溫度。定子鐵芯的疊疊裝結(jié)構(gòu)與其其通風(fēng)散熱方方式有關(guān)。大大容量電機(jī)鐵鐵芯的通風(fēng)冷冷卻有四種方方式：①鐵芯芯軸向分段通通風(fēng)、②鐵芯芯軸向分段徑徑向通風(fēng)、③③鐵芯內(nèi)軸軸向通風(fēng)、④④半軸向通風(fēng)風(fēng)。29大容量電機(jī)鐵鐵芯的通風(fēng)冷冷卻有四種方方式：①鐵芯軸向分分段通風(fēng)、②鐵芯軸向分分段徑向通風(fēng)風(fēng)、③鐵芯內(nèi)軸向向通風(fēng)、④半軸向通風(fēng)風(fēng)。3031為了減少鐵芯芯端部漏磁和和發(fā)熱，靠兩兩端的鐵芯段段均采用階梯梯形結(jié)構(gòu)，即即鐵芯端部的的內(nèi)徑由里向向外是逐級(jí)擴(kuò)擴(kuò)大的。整個(gè)定子鐵芯芯通過外圓側(cè)側(cè)的許多定位位筋及兩端的的齒壓板(又又稱壓指)和和壓圈或壓板板固定、壓緊緊，見圖3——7(a)、、(b)，再再將鐵芯和機(jī)機(jī)座連接成一一個(gè)整體。32汽輪發(fā)電機(jī)的的鐵芯端部的的發(fā)熱問題比比較突出。由由于定子繞組組端部伸出鐵鐵芯較長，出出槽口后傾斜斜角大形成喇喇叭形，同時(shí)時(shí)其線負(fù)荷大大、磁通密度度高、端部漏漏磁大，形成成一個(gè)較強(qiáng)的的旋轉(zhuǎn)漏磁場場。另方面隱極式式轉(zhuǎn)子繞組，，其端部必須須一排一排地地沿軸向排在在轉(zhuǎn)子本體兩兩側(cè)的大護(hù)環(huán)環(huán)內(nèi)，雖然護(hù)護(hù)環(huán)采用非磁磁性鋼，但在在轉(zhuǎn)子端部仍仍有一個(gè)隨轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的漏漏磁場。33以上兩個(gè)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)磁場在鐵芯芯端部形成一一個(gè)合成的旋旋轉(zhuǎn)磁場，其其中以定子端端部漏磁場為為主要成分。。合成漏磁分分布復(fù)雜，見見圖3—8，，在定子鐵芯芯端部漏磁既既有徑向分量量，又有軸向向分量。漏磁主要集中中在定子的壓壓圈內(nèi)圓、壓壓指和端部最最邊段鐵芯齒齒處，導(dǎo)致這這些部位附加加損耗增大，，溫度升高。。34為了解決大容容量汽輪發(fā)電電機(jī)端部發(fā)熱熱問題，制造造廠主要采取取了下列措施施。(1)把定子子端部的鐵芯芯做成階梯狀狀，用逐步擴(kuò)擴(kuò)大氣隙以增增大磁阻的辦辦法來減少軸軸向進(jìn)入定子子邊段鐵芯的的漏磁通。(2)鐵芯端端部各階梯段段的扇形疊片片的小齒上開開l～2個(gè)寬寬為2～3mm的小槽，，如圖3—9所示，以減減少齒部的渦渦流損耗和發(fā)發(fā)熱。35(3)鐵芯端端部的齒壓板板及其外側(cè)的的壓圈或壓板板采用電阻系系數(shù)低的非磁磁性鋼，利用用其中渦流的的反磁作用，，以削弱進(jìn)入入端部鐵芯的的漏磁通。(4)壓圈外外側(cè)加裝環(huán)形形電屏蔽層，，見圖3—7(b)中的的2，用導(dǎo)電電率高的銅板板或鋁板制成成。因鐵芯端端部采用階梯梯形后，壓圈圈處的漏磁會(huì)會(huì)有所增多，，利用電屏蔽蔽層中的渦流流能有效阻止止漏磁進(jìn)入壓壓圈內(nèi)圓部分分，以防壓圈圈局部出現(xiàn)高高溫和過熱。。36(5)鐵芯壓壓緊不用整體體壓圈而用分分塊銅質(zhì)壓板板(鐵芯不但但要定位筋，，還要用穿心心螺桿鎖緊)，這種壓板板本身也起電電屏蔽作用，，分塊后亦可可減少自身的的發(fā)熱。有的的還在分塊壓壓板靠鐵芯側(cè)側(cè)再加電屏蔽蔽層，見圖3—7(c)。(6)在壓圈圈與壓指(鐵鐵芯齒壓板)之間加裝磁磁屏蔽，用硅硅鋼片沖成無無齒的扇形片片疊成，形成成一個(gè)磁分路路[見圖3——7(c)]，能減少齒齒根和壓圈上上的漏磁集中中現(xiàn)象。37(7)轉(zhuǎn)子繞繞組端部的護(hù)護(hù)環(huán)采用非磁磁性的錳鉻合合金制成，利利用其反磁作作用，減小轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子端部漏磁磁對(duì)定子鐵芯芯端部的影響響。(8)在冷卻卻風(fēng)系統(tǒng)中，，加強(qiáng)對(duì)端部部的冷卻。38四、水內(nèi)冷定定子繞組大容量發(fā)電機(jī)機(jī)定子繞組，，都采用三相相雙層短節(jié)距距分布繞組，，目的是為了了改善感應(yīng)電電動(dòng)勢(shì)的波形形，即消除繞繞組的高次諧諧波電動(dòng)勢(shì)，，以獲得近似似的正弦波電電動(dòng)勢(shì)。定子繞組采用用疊式繞組，，每個(gè)繞組都都是由兩根條條形線棒各自自做成半匝后后，構(gòu)成所謂謂單匝式結(jié)構(gòu)構(gòu)，然后在端端部線鼻處用用對(duì)接或并頭頭套焊接成一一個(gè)整單匝式式繞組。繞組組按雙層單疊疊的方式構(gòu)成成繞組的一個(gè)個(gè)極相組。39600MW發(fā)發(fā)電機(jī)的定子子繞組都采用用單匝短距雙雙層疊繞，三三相接成雙星星形(YY)。繞組每匝繞組組的端部(伸伸出鐵芯槽外外部分)都向向鐵芯的外側(cè)側(cè)傾斜，按漸漸開線的形式式展開。端部部繞組向外的的傾斜角為15°～30°左左右，形似花花籃，故稱籃籃形繞組。404142水內(nèi)冷定子繞繞組線棒采用用聚脂雙玻璃璃絲包絕緣實(shí)實(shí)心扁銅線和和空心裸銅線線組合而成。。一般由一根空空心導(dǎo)線和2～4根實(shí)心絕緣緣扁線編為一一組，一根線線棒由許多組組構(gòu)成，分成成2～4排。。國產(chǎn)600MW發(fā)電機(jī)定定子線棒空心心、實(shí)心導(dǎo)線線的組合比為為1：2。圖圖3－10為一種600MW水水內(nèi)冷定子線線棒在定子槽槽中的斷面。。43為了平衡股間間導(dǎo)線的阻抗抗，抑制趨表表效應(yīng)，減少少直線及端部部的橫向漏磁磁通在各股導(dǎo)導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生環(huán)環(huán)流及附加損損耗，使每根根子導(dǎo)線內(nèi)電電流均勻，棒棒在槽內(nèi)各各股線(包括括空心線)要要進(jìn)行換位。。大容量電機(jī)定定子線棒(如如國產(chǎn)600MW汽輪發(fā)發(fā)電機(jī))一般般采用540°換位，如圖3—11所示示。4445為了抑制趨表表效應(yīng)，使每每根導(dǎo)體內(nèi)電電流均勻，減減少直線及端端部的橫向漏漏磁通在各股股導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生生環(huán)流及附加加損耗，線棒棒各股線(包包括空心線)要進(jìn)行換位位。大容量電電機(jī)定子線棒棒一般采用540°換位位，如國產(chǎn)600MW汽汽輪發(fā)電機(jī)的的定子線棒就就采用直線部部分進(jìn)行540°編織換位。。462．定子繞組組絕緣定子繞組絕緣緣包括：股間間絕緣、排間間絕緣、換位位部位的加強(qiáng)強(qiáng)絕緣和線棒棒的主絕緣。。主絕緣是指指定子導(dǎo)體和和鐵芯間的絕絕緣，亦稱對(duì)對(duì)地絕緣或線線棒絕緣。主絕緣是線棒棒各種絕緣中中最重要的一一種絕緣，它它是最易受到到磨損、碰傷傷、老化和電電腐蝕及化學(xué)學(xué)腐蝕的部分分。主絕緣在在結(jié)構(gòu)上可分分為兩種：一一種是烘卷式式，一種是連連續(xù)式。大容容量發(fā)電機(jī)都都采用連續(xù)式式絕緣。現(xiàn)在國內(nèi)外大大容量汽輪發(fā)發(fā)電定子繞組組的絕緣材料料，普遍采用用以玻璃布為為補(bǔ)強(qiáng)材料的的、環(huán)氧樹脂脂為粘合劑或或浸漬劑的粉粉云母帶，最最高允許溫度度為130°C。其優(yōu)點(diǎn)是耐潮潮性高、老化化慢，電氣、、機(jī)械及熱性性能好，但耐耐磨和抗電腐腐蝕能力較差差。47線棒的制作一一般是將編織織換位后的線線棒墊好排間間絕緣和換位位絕緣，刷或或浸B級(jí)粘合合膠，再用云云母粉、石英英粉和B級(jí)膠膠配成的填料料填平換位導(dǎo)導(dǎo)線處和各股股線間間隙，，熱壓膠化成成一整體，端端部再成型膠膠化。然后，用玻璃璃布為底的環(huán)環(huán)氧樹脂粉云云母帶膠帶，，沿同一方向向包繞，每包包一層表面需需刷漆一次，，直包繞到絕絕緣要求的層層數(shù)，再熱壓壓成型，最后后噴涂防油、、防潮漆及分分段涂刷各種種不同電阻率率的半導(dǎo)體防防暈漆。涂了半導(dǎo)體漆漆后，可以防防止線棒表面面處于槽口和和鐵芯通通風(fēng)槽處的電電場突變。現(xiàn)今流行的大大型電機(jī)絕緣緣是用多膠環(huán)環(huán)氧粉云母帶帶(含膠量為為35.5％％一36.5％)，連續(xù)續(xù)式液壓或烘烘壓成型。48九、氫冷卻器器發(fā)電機(jī)的氫冷冷卻器放在機(jī)機(jī)座兩側(cè)或頂頂部的外罩內(nèi)內(nèi)。每只氫冷冷卻器有獨(dú)立立的水支路。。當(dāng)停運(yùn)一個(gè)個(gè)水支路時(shí)，，冷卻器能帶帶80％一100％的負(fù)負(fù)荷運(yùn)行。49五、定子繞組組水路連接與與水電接頭1．定子繞組組水路連接發(fā)電機(jī)內(nèi)設(shè)有有進(jìn)水母管和和出水母管。。按每匝線圈圈進(jìn)出水方式式及其兩半匝匝線棒的水流流方向，定子子繞組的水路路連接可分串串聯(lián)雙流水路路和并聯(lián)單流流水路兩種形形式。這兩種種水路連接形形式如圖3——14所示。。600MW汽汽輪發(fā)電機(jī)都都采用后一種種方案——并并聯(lián)單流水路路，即一個(gè)繞繞組二條水路路，每半匝線線棒為一條水水路，故又稱稱為半匝水路路。502．定子繞組組水電接頭在水內(nèi)冷的定定子繞組中既既通電又通水水，所以繞組組端部的結(jié)構(gòu)構(gòu)與空冷、氫氫冷的定子繞繞組有所不同同。它必須有有一個(gè)可靠的的水電接頭，，使定子繞組組按電路接通通，又讓水方方便地引入和和排出。因此此，水電接頭頭是水冷電機(jī)機(jī)中關(guān)鍵的部部件。繞組鼻端上下下層兩線棒間間的水電連接接必須十分可可靠，若發(fā)生生滲水或漏水水，則會(huì)嚴(yán)重重影響電機(jī)安安全可靠運(yùn)行行，甚至造成成重大事故。。515253轉(zhuǎn)子汽輪發(fā)電機(jī)的的轉(zhuǎn)子，主要要由轉(zhuǎn)子鍛件件、勵(lì)磁繞組組、護(hù)環(huán)、中中心環(huán)和風(fēng)扇扇等組成。1）轉(zhuǎn)子鐵心心（轉(zhuǎn)軸）大容量發(fā)電機(jī)機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵心心采用導(dǎo)磁性性能好和機(jī)械械強(qiáng)度高的優(yōu)優(yōu)質(zhì)合金鋼鍛鍛件。轉(zhuǎn)子鐵鐵心有良好的的導(dǎo)磁性能，，并能承受很很大的離心力力作用。沿轉(zhuǎn)軸的中心心線膛一個(gè)中中心孔，用于于將轉(zhuǎn)子繞組組引線通過它它引向滑環(huán)，，轉(zhuǎn)子鐵芯外外圓表面銑出出的槽用于放放置直流勵(lì)磁磁繞組，從而而構(gòu)成主磁極極。 轉(zhuǎn)子子上沿軸向銑銑有安放轉(zhuǎn)子子繞組的的槽槽，有的轉(zhuǎn)子子為了削弱電電機(jī)運(yùn)行時(shí)氣氣隙磁通和轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子軛部磁通通在近磁極中中心部分的局局部飽和，在在靠近大齒兩兩側(cè)的兩個(gè)槽槽銑成較寬較較淺的槽，槽槽中導(dǎo)線數(shù)也也比其他槽的的少。5455若轉(zhuǎn)子上裝設(shè)設(shè)阻尼繞組，，大齒極面上上銑有和轉(zhuǎn)子子槽距相等的的淺形阻尼繞繞組槽。如裝裝全阻尼，極極面上淺槽長長和轉(zhuǎn)子本體體長相等。如如裝半阻尼，，淺槽只在轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子本體兩端端沿軸向向中中心銑幾厘米米長。二極轉(zhuǎn)子表面面銑出嵌線槽槽后，磁極軸軸線上的大齒齒部分剛度比比極間開槽區(qū)區(qū)內(nèi)的大，當(dāng)當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)時(shí)，受自重和和慣性轉(zhuǎn)矩影影響，依轉(zhuǎn)子子位置的不同同，轉(zhuǎn)軸彎曲曲程度(撓度度)也不相同同。轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)一圈，彎曲曲程度的大小小要變化兩個(gè)個(gè)周期，將產(chǎn)產(chǎn)生雙倍頻振振動(dòng)。56為此，對(duì)大型型的細(xì)長轉(zhuǎn)子子，常在大齒齒表面上沿軸軸向銑出一定定數(shù)量的圓弧弧形橫向月牙牙槽，使大齒齒區(qū)域和小齒齒區(qū)域兩個(gè)方方向的剛度接接近相等，降降低轉(zhuǎn)子雙倍倍頻振動(dòng)，見見圖3-26。57國產(chǎn)優(yōu)化型600MW發(fā)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子本本體上共有32個(gè)繞組槽槽，大齒附近近兩個(gè)槽比其其他線槽寬，，但較淺。在在轉(zhuǎn)子本體兩兩個(gè)磁極的大大齒部分，各各開有22個(gè)個(gè)橫向月牙槽槽，以均衡轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子d軸和q軸的剛度。。二、氫內(nèi)冷轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子氫內(nèi)冷轉(zhuǎn)子是是指氫氣對(duì)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子繞組導(dǎo)體體進(jìn)行直接冷冷卻的轉(zhuǎn)子。。按氫氣流通通方式，廣泛泛應(yīng)用的主要要有分段氣隙隙取氣斜流通通風(fēng)式(屬自自通式)和兩兩側(cè)高壓強(qiáng)迫迫軸向通風(fēng)式式兩種。58轉(zhuǎn)子59(三)轉(zhuǎn)子子護(hù)環(huán)及阻阻尼措施1．轉(zhuǎn)子護(hù)護(hù)環(huán)·護(hù)護(hù)環(huán)對(duì)轉(zhuǎn)子子繞組端部部起著固定定、保護(hù)、、防止變形形的作用。。承受著轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的彎曲曲應(yīng)力、熱熱套應(yīng)力和和繞組端部部及本身的的巨大離心心力。護(hù)環(huán)環(huán)通常用非非磁性高合合金奧氏體體鋼鍛制而而成。602．阻尼措措施為了提高汽汽輪發(fā)電機(jī)機(jī)承受不對(duì)對(duì)稱負(fù)荷的的能力，提提高阻尼作作用和有效效地削弱負(fù)負(fù)序電流對(duì)對(duì)轉(zhuǎn)子發(fā)熱熱等不利影影響，在發(fā)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子子上都采取取了一定的的措施———安裝阻尼尼繞組。阻尼繞組有有全阻尼和和半阻尼之之分。全阻阻尼繞組是是指在轉(zhuǎn)子子各槽的槽槽楔下都?jí)簤褐桓秃娃D(zhuǎn)子本體體一樣長的的銅制阻尼尼條，大齒齒上若干淺淺槽內(nèi)也放放有阻尼條條，所有阻阻尼條在兩兩端用銅導(dǎo)導(dǎo)體連接在在一起，構(gòu)構(gòu)成形似鼠鼠籠的短路路環(huán)。半阻尼繞組組是指只在在轉(zhuǎn)子兩端端裝梳齒狀狀的阻尼環(huán)環(huán)，其梳齒齒伸進(jìn)每個(gè)個(gè)槽(包括括大齒上的的阻尼槽)的槽楔下下，由槽楔楔壓緊。兩兩端護(hù)環(huán)直直接壓在短短路環(huán)上(有的短路路環(huán)經(jīng)過鍍鍍銀處理)。61也有利用電電氣上良好好連接的槽槽楔結(jié)構(gòu)或或利用轉(zhuǎn)子子本體與護(hù)護(hù)環(huán)套裝處處的鍍銀處處理來達(dá)到到一定的阻阻尼效果。。國產(chǎn)600MW汽輪輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子采用全全阻尼結(jié)構(gòu)構(gòu)，槽楔下下放置整根根的阻尼銅銅條。每個(gè)大齒極極面也設(shè)置置4個(gè)全長長槽來放阻阻尼銅條(這是與WH公司的的不同之處處)，兩端端利用護(hù)環(huán)環(huán)與本體的的搭接面形形成短路環(huán)環(huán)，以滿足足發(fā)電機(jī)承承擔(dān)不平衡衡負(fù)荷的能能力。62發(fā)電機(jī)機(jī)的的冷冷卻發(fā)電機(jī)的發(fā)發(fā)熱部件，，主要是定定子繞組、、定子鐵芯芯(磁滯與與渦流損耗耗)和轉(zhuǎn)子子繞組。必必須采用高高效的冷卻卻措施，使使這些部件件發(fā)出的熱熱量散發(fā)出出去，保證證發(fā)電機(jī)各各部分溫度度不超過允允許值。600MW汽輪發(fā)電電機(jī)的冷卻卻方式主要要有以下幾幾種。1)全氫冷冷：定、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子繞組采采用氫內(nèi)冷冷，定子鐵鐵芯采用氫氫冷。2)水氫氫氫冷：定子子繞組水內(nèi)內(nèi)冷、”轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子繞組氫氫內(nèi)冷、定定子鐵芯氫氫冷。3)水水氫氫冷：定子子繞組水內(nèi)內(nèi)冷、轉(zhuǎn)子子繞組水內(nèi)內(nèi)冷、定子子鐵芯氫冷冷。(4)雙水水內(nèi)冷：定定子繞組水水內(nèi)冷、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子繞組水水內(nèi)冷、定定子鐵芯空空冷。63國內(nèi)外生產(chǎn)產(chǎn)的600MW汽輪輪發(fā)電機(jī)大大部分為水水氫氫冷卻卻方式，也也有全氫冷冷或全水冷冷等型式。。國內(nèi)電廠裝裝設(shè)或正在在計(jì)劃裝設(shè)設(shè)的，以及及國產(chǎn)的600MW汽輪發(fā)電電機(jī)都為水水氫氫冷卻卻方式，6465第六節(jié)發(fā)發(fā)電機(jī)氫氫氣系統(tǒng)一、氫氣系系統(tǒng)特性大容量水氫氫氫冷汽輪輪發(fā)電機(jī)，，為冷卻定定子鐵芯和和轉(zhuǎn)子繞組組，要求建建立一套專專門的供氣氣系統(tǒng)。這這種系統(tǒng)應(yīng)應(yīng)能保證給給發(fā)電機(jī)充充氫和補(bǔ)氫氫，自動(dòng)監(jiān)監(jiān)視和保持持電機(jī)內(nèi)氫氫氣的額定定壓力、規(guī)規(guī)定的純度度以及冷卻卻器冷端的的氫溫。其主要特性性如下。(1)氫氣氣由中央制制氫站或儲(chǔ)儲(chǔ)氫罐提供供。(2)輸氫氫管道上設(shè)設(shè)置有自動(dòng)動(dòng)氫壓調(diào)節(jié)節(jié)閥，保持持機(jī)內(nèi)為額額定氫壓。。當(dāng)機(jī)內(nèi)因因氫氣溶于于密封回油油被帶走或或泄漏而使使氫壓下降降和機(jī)內(nèi)氫氫氣純度下下降需要進(jìn)進(jìn)行排污換換氣時(shí)，可可通過調(diào)節(jié)節(jié)閥自動(dòng)補(bǔ)補(bǔ)氫。66(3)設(shè)置置一只氫氣氣干燥器，，以除去機(jī)機(jī)內(nèi)氫氣中中的水分，，保持機(jī)內(nèi)內(nèi)氫氣干燥燥和純度。。(4)設(shè)置置一套氣體體純度分析析儀及氣體體純度計(jì)，，以監(jiān)視氫氫氣的純度度。有的系系統(tǒng)中可能能專設(shè)一套套換氣分析析儀和換氣氣純度計(jì)，，專門用于于監(jiān)視換氣氣的完成情情況。(5)在發(fā)發(fā)電機(jī)置換換氫氣的過過程中，采采用二氧化化碳(或氮氮?dú)?作為為中間介質(zhì)質(zhì)，用簡接接方法完成成，以防止止機(jī)內(nèi)形成成空氣與氫氫氣混合的的易爆炸氣氣體。67圖3-47為600MW水氫氫氫冷汽輪輪發(fā)電機(jī)的的供氣系統(tǒng)統(tǒng)簡圖。從中央氫氣氣罐來的氫氫氣經(jīng)減壓壓至650kPa，，通過壓力力調(diào)節(jié)閥使使壓力保持持在414kPa后后進(jìn)入發(fā)電電機(jī)。（（補(bǔ)－布））68二、氫氣純度要要求氫氣是易燃易爆爆性氣體。在密密閉容器中，當(dāng)當(dāng)氫氣與空氣混混合，氫的含量量在4％～75％范圍內(nèi)，即即形成易爆炸的的混合氣體。一般要求發(fā)電機(jī)機(jī)內(nèi)氫氣純度保保持在96％以以上，低于此值值時(shí)，應(yīng)進(jìn)行排排污。大容量氫冷發(fā)電電機(jī)內(nèi)要求保持持高純度的氫氣氣，其主要目的的是提高發(fā)電機(jī)機(jī)的效率。因?yàn)闉闅錃饣烊肟諝鈿舛辜兌认陆到禃r(shí)，混合氣體體的密度增大，，發(fā)電機(jī)的風(fēng)摩摩耗也隨著上升升。在發(fā)電機(jī)運(yùn)行中中，氫氣純度下下降的主要原因因是，密封瓦的的氫側(cè)回油帶人人溶解于油的空空氣，或密封油油箱的油位過低低時(shí)從主油箱的的補(bǔ)充油中混入入空氣，即氫側(cè)側(cè)油與空側(cè)油發(fā)發(fā)生相互串流時(shí)時(shí)就會(huì)降低氫氣氣的純度。69濕度是表示氣體體中水蒸氣含量量的一個(gè)物理量量。氫氣濕度的的表示方法主要要有以下三種。。(1)絕對(duì)濕度度：是指單位體體積氣體中所含含水蒸氣的質(zhì)量量，單位為g／／ms。(2)相對(duì)濕度度：是指在某一一溫度下，單位位體積氣體所含含水蒸氣的質(zhì)量量與同溫度同體體積下飽和水蒸蒸氣的質(zhì)量之比比。相對(duì)濕度常常用％表示。(3)露點(diǎn)：是是指氣體在水蒸蒸氣含量和氣壓壓不變的條件下下，冷卻到蒸汽汽飽和(出現(xiàn)結(jié)結(jié)露)時(shí)的溫度度。氣體中的水水蒸氣含量愈少少，露點(diǎn)越低。。反之，水蒸氣氣含量愈多，露露點(diǎn)就高。因此此，露點(diǎn)的高低低是衡量氣體中中水蒸氣含量的的一個(gè)尺度。70對(duì)機(jī)內(nèi)氫氣的濕濕度也有嚴(yán)格的的規(guī)定。濕度過過高，不僅影響響繞組絕緣的電電氣強(qiáng)度，而且且還會(huì)加速轉(zhuǎn)子子護(hù)環(huán)的應(yīng)力腐腐蝕，以致出現(xiàn)現(xiàn)裂紋。我國對(duì)氫冷發(fā)電電機(jī)氫氣濕度也也規(guī)定了新的技技術(shù)要求。根據(jù)據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《透透平型同步電機(jī)機(jī)技術(shù)要求》(GB／T7064—1996)，停機(jī)機(jī)時(shí)不排氫狀態(tài)態(tài)下且最低環(huán)境境溫度為5‘C時(shí)發(fā)電機(jī)內(nèi)的的氫氣濕度不應(yīng)應(yīng)超過4g／rn3。我國電力行業(yè)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)《氫冷發(fā)電電機(jī)氫氣濕度的的技術(shù)要求》(DL／T651—1998)，規(guī)定機(jī)內(nèi)內(nèi)氫氣和供發(fā)電電機(jī)充、補(bǔ)氫用用的新鮮氫氣，，濕度均以露點(diǎn)表示示，其標(biāo)準(zhǔn)如下下：(1)發(fā)電機(jī)在在運(yùn)行氫壓下的的氫氣允許濕度度高限，應(yīng)按發(fā)發(fā)電機(jī)內(nèi)的最低低溫度由表3——5查得；允許許濕度的低限為為露點(diǎn)溫度cd＝一25~C。71(2)供發(fā)電機(jī)機(jī)充氫、補(bǔ)氫用用的新鮮氫氣在在常壓下的允許許濕度：對(duì)新建建、擴(kuò)建發(fā)電廠廠，露點(diǎn)溫度Jd≤一50~C(相當(dāng)于飽飽和水蒸氣含量量0．037g／m’)；對(duì)對(duì)已建發(fā)電廠，，露點(diǎn)溫度2d≤一25~C(相當(dāng)于飽和和水蒸氣含量0．55z／m3)。在新的濕度標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)中，不但規(guī)定定了機(jī)內(nèi)允許濕濕度的高限，而而且規(guī)定了機(jī)內(nèi)內(nèi)允許濕度的低低限。72第七節(jié)發(fā)電電機(jī)定子水冷卻卻系統(tǒng)對(duì)大容量汽輪發(fā)發(fā)電機(jī)，定子繞繞組水冷系統(tǒng)有有如下基本要求求：(1)供給額額定的冷卻水流流量。(2)控制進(jìn)水水溫度達(dá)到要求求值。(3)保持高質(zhì)質(zhì)量的冷卻水質(zhì)質(zhì)。一般要求冷冷卻水的電導(dǎo)率率低于5μS／cm(S為為西門子)，最最高不大于10μS／cm(25°C時(shí))，否則則應(yīng)停機(jī)。水氫氫冷發(fā)電機(jī)機(jī)定子繞組的水水冷系統(tǒng)都大同同小異，其基本本組成是：一只只水箱、兩臺(tái)100％互為備備用的冷卻水泵泵、兩只100％的冷卻器、、兩只過濾器、、一至兩臺(tái)離子子交換樹脂混床床(除鹽混床)、進(jìn)入定子繞繞組的冷卻水的的溫度調(diào)節(jié)器以以及一些常規(guī)閥閥門和監(jiān)測儀表表。73一、定子繞組水水冷系統(tǒng)實(shí)例600MW水氫氫氫冷發(fā)電機(jī)定定子繞組水冷系系統(tǒng)，其典型原原理如圖3—50所示。水冷系統(tǒng)的有關(guān)關(guān)參數(shù)如下：進(jìn)水壓力：0.392MPa；冷卻水流量：80m3／h；電機(jī)內(nèi)的水容積積：0.38m3；進(jìn)水電導(dǎo)率：0.5—1.5μS／cm(25°C時(shí))；進(jìn)水溫度：45—50°C(60°C報(bào)警警)；出水溫度：?5～80°C(90°C報(bào)警警)；水泵出口壓力：：0．8MPa。74752.1.4定定子冷卻水系系統(tǒng)2.1.4.1定子冷卻卻水系統(tǒng)供發(fā)電電機(jī)定子繞組冷冷卻，采用閉式式水系統(tǒng)并采用用集裝式結(jié)構(gòu)，，冷卻器冷卻水水進(jìn)水設(shè)計(jì)溫度度為38℃，定定子冷卻系統(tǒng)集集裝設(shè)備由賣方方供貨。2.1.4.2定子線圈圈內(nèi)的冷卻水的的進(jìn)水溫度范圍圍為40～50℃、進(jìn)水溫度度有自動(dòng)調(diào)節(jié)裝裝置，冷卻水溫溫度波動(dòng)范圍±±5℃，出水溫溫度不大于85℃。2.1.4.3水質(zhì)透明明純凈，無機(jī)械械混雜物，在水水溫為20℃時(shí)時(shí)：電導(dǎo)率為0.5～1.5μμS/cm（定定子