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

1、第三章 600MW發(fā)電機結(jié)構(gòu)及其冷卻系統(tǒng)第一節(jié) 概述我國自20世紀80年代后期起，從國外進口了不同制造廠商生產(chǎn)的600MW汽輪發(fā)電機。哈爾濱電機有限公司（原哈爾濱電機廠）生產(chǎn)的引進（美國西屋公司）型600MW汽輪發(fā)電機兩臺，于1989年和1992年先后在安徽平圩電廠投入運行。1994年，我國首臺國產(chǎn)化型600MW汽輪發(fā)電機也已裝于哈爾濱第三發(fā)電廠正常運行。到目前為止上海汽輪發(fā)電機有限公司引進美國西屋公司已生產(chǎn)QFSN6002型發(fā)電機近20臺。岱海發(fā)電有限責任公司一期工程汽輪發(fā)電機是上海汽輪發(fā)電機有限公司引進美國西烏公司技術(shù)生產(chǎn)的由汽輪機驅(qū)動的600MW水氫氫高速汽輪發(fā)電機，能與各種型號、規(guī)格的

2、600MW亞臨界、超臨界、核電汽輪機相匹配。本發(fā)電機是在電力部對引進技術(shù)600MW發(fā)電機組提出的優(yōu)化和機組創(chuàng)優(yōu)工程要求基礎(chǔ)上進行優(yōu)化設(shè)計的：一 發(fā)電機特點該發(fā)電機容量上滿足與600MW汽機匹配的最大出力要求，最大的連續(xù)出力可達648.4MW ，設(shè)計效率高達99。發(fā)電機組沿用了引進的高起始響應(yīng)的勵磁系統(tǒng)，能在電力系統(tǒng)故障時0.1秒內(nèi)達到頂值電壓與額定電壓之差的95。采用靜止勵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，提高勵磁系統(tǒng)的可靠性。轉(zhuǎn)子采用國內(nèi)有成熟經(jīng)驗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行可靠性。改進了轉(zhuǎn)子阻尼結(jié)構(gòu)，提高電機負序電流承載能力。 方便運輸：定子最大運輸寬度從考核機組4115米減小到4米，定子運輸重量不超過320t。對內(nèi)陸地區(qū)，可采用分段式機座，運輸重量為260t。該發(fā)電機具有容量大、效率高、性能好和高可靠性等特點，是一個完全達到電力部門優(yōu)化要求的、科技含量很高、相當于當代國際先進水平的新產(chǎn)品：二 遵循的標準該600兆瓦級優(yōu)化型水氫氫汽輪發(fā)電機的接收、吊運、儲存、安裝、運行、維護和檢修遵循如下標準：國標GB/T7064“透平型同步電機技術(shù)要求”國標GB755

4、“旋轉(zhuǎn)電機基本技術(shù)要求”IEC34-1（第八版）“旋轉(zhuǎn)電機第一部分一額定值和性能”IEC34-3“汽輪發(fā)電機的特殊要求”國標GB7409“大中型同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)技術(shù)條件”IEC34-16（1991-02 ）“關(guān)于同步電機勵磁系統(tǒng)的若于規(guī)定”美標ANSI C5013“隱極式汽輪發(fā)電機的技術(shù)要求”標準編制中，同時也滿足我國有關(guān)安全、環(huán)保等標準和規(guī)定，并在消化引進西屋公司300-600兆瓦級氫冷汽輪發(fā)電機組技術(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)編寫而成。三 發(fā)電機型號的組成及代表意義發(fā)電機型號QFSN-600-2 所代表意

5、義是：QF-代表汽輪發(fā)電機600代表600兆瓦額定容量S代表定子水內(nèi)冷N代表氫內(nèi)冷2代表二極四 工作條件及使用環(huán)境發(fā)電機長期連續(xù)運行的正常工作條件是：1 安裝地點在海拔 1000米及以下的一般室內(nèi)場所。2 氫氣冷卻器、定子水冷卻器及勵磁機的空氣冷卻器循環(huán)水最高進水溫度一般不超過33。3 其它各項技術(shù)要求及數(shù)據(jù)請見第二節(jié)。4 發(fā)電機在海拔超過 1000米也能帶額定容量運行；其條件是在機內(nèi)冷卻系統(tǒng)中作為初級冷卻介質(zhì)的氫氣能保持額定的絕對氫壓而與海拔高度無關(guān)，但在密封、機殼和輔機等方面應(yīng)事先與生產(chǎn)單位達成協(xié)議。五 主要技術(shù)性能1 本型發(fā)電機具有調(diào)峰能力。當電網(wǎng)需要時，發(fā)電機允許調(diào)峰運行和兩班制運行。

6、在壽命期間允許啟停次數(shù)不少于一萬次。2 發(fā)電機在下列情況下能輸出額定出力：a） 冷卻氫氣進口溫度不大于46b） 氫冷卻器冷卻水進水溫度不大于35c) 定于繞組內(nèi)冷水進水溫度不大于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)下帶額定兆伏安長期連續(xù)運行。4 發(fā)電機在額定功率因數(shù)、電壓變化范圍為額定值土5、頻率變化范圍為土2時能按照IEC國際標準上的圖形，連續(xù)輸出額定功率。5 定子冷卻水短時斷水運行的持續(xù)時間應(yīng)小于30秒。6 發(fā)電機機座的汽、勵兩端各有一組氫冷卻器，每組在水路上獨立地分成兩個并聯(lián)水支路，當停用一個水支路時，發(fā)電

7、機能承擔80額定功率連續(xù)運行。7 發(fā)電機的定子和轉(zhuǎn)子繞組允許短時過負荷。六 安全運行條件發(fā)電機必須在其頻率、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)電機組軸系在軸徑上的雙幅振動值應(yīng)不大于0076毫米，在軸承座上的雙幅振動值應(yīng)不大于0.025毫米。運行中的機組軸系在軸頸和軸承座上的雙幅振動值如大于上述數(shù)值，而不大于國標GBT7064中有關(guān)條款的規(guī)定時，機組的運行仍將是安全的。但當運行中軸振大于0.25毫米時，機組應(yīng)自動停機解列?？刂茩C內(nèi)氫氣含濕量折算到大氣壓的露點應(yīng)5且不低于一25，以維持防止發(fā)電機絕緣性能下降發(fā)生短路事故和避免護環(huán)應(yīng)力腐蝕而產(chǎn)主裂紋的機內(nèi)環(huán)境。當發(fā)電機機內(nèi)充有氫氣時或在

8、置換氫氣時，附近地區(qū)不得進行明火作業(yè)。當發(fā)電機處于空氣狀態(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)電機內(nèi)；可以徹底排除形成爆炸性混合氣體的可能性，確保機組的安全。氫冷發(fā)電機機座都是設(shè)計成“耐爆”型壓力容器，就是指機座應(yīng)能承受氫氣和空氣混合體的最強烈的爆炸。這類爆炸不得損傷電機外部的人員、器材和廠房。這種事故只有在氣體置換過程中，出現(xiàn)誤操作的情況下才可能發(fā)生。正常運行時氫壓遠大于大氣壓，空氣是不可能直接進入機座的，故只要維持必要的氫氣純度，充氫運行時發(fā)電機是很安全的。在氫氣置換過程中必須確認氣體的取樣分析部位正確無誤：在用CO2置換 H2或空氣時；

9、必須在機座頂部取樣；在用 H2或空氣置換 CO2，一定要在機座底部取樣。如取樣不當，誤報混合氣體的成分，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實際上仍留在機內(nèi)而使進入機內(nèi)者有被窒息的危險。在運轉(zhuǎn)中，萬一發(fā)生密封瓦燒毀或密封斷油事故，氫氣將會從密封支座與軸頸之間噴出。此時，必須立即停機解列低速盤車，排氫降壓，在低氫壓時再用CO2置換氫氣，一般情況由于高壓氫氣急速擴容，大量吸熱，氫氣噴出時不至于發(fā)生火災(zāi)，但在現(xiàn)場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)電機的技術(shù)參數(shù)引進型和國產(chǎn)優(yōu)化型600MW汽輪發(fā)電機：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)電有限責任公司一期工程汽輪發(fā)電機設(shè)備是上海汽輪發(fā)電機有限公司生產(chǎn)的優(yōu)化QFSN6002型，共計兩臺，總?cè)萘?200MW。一 發(fā)電機組技術(shù)數(shù)據(jù)表31所列為經(jīng)上海汽輪發(fā)電機有限公司優(yōu)化后設(shè)計的岱電一期工程QFSN6002型汽輪發(fā)電機的主要技術(shù)數(shù)據(jù)。表32為QFSN6002YH發(fā)電機與QFQS2002發(fā)電機技術(shù)數(shù)據(jù)比較表31 岱電一期工程發(fā)電機組技術(shù)數(shù)據(jù)制造廠家上海汽輪發(fā)電機有限公司發(fā)電機型號QFSN-60

11、0-2級數(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）額定勵磁電壓（90）407V空載勵磁電壓（75）139V額定勵磁電流4145A空載勵磁電流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度43000V短路比0.54發(fā)電機波阻抗74.3定子繞組每相對電容0.213uF（設(shè)計值） 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護環(huán)直徑1228mm護環(huán)長度825mm集電環(huán)外徑380mm轉(zhuǎn)子繞組電感0.701H發(fā)電機負序承載能力I2(最大穩(wěn)態(tài)值)10% I22*t(最大穩(wěn)態(tài)值)10S發(fā)電機飛輪力矩3.8×104Kg·m2發(fā)電機臨界轉(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）1.443×10-3轉(zhuǎn)子繞組直流電阻（75時）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)電機噪聲水平85db(A)發(fā)電機容積: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定子線負荷1955 A/cm定

14、子繞組并聯(lián)支路數(shù)2轉(zhuǎn)子本體長度6250mm轉(zhuǎn)子總長度12420 mm轉(zhuǎn)子直徑1130 mm發(fā)電機主要部件重量:發(fā)電機總重量485T發(fā)電機定子總重量320T發(fā)電機定子運輸總重量345 T發(fā)電機定子運輸尺寸L×W×H10520×4020×4350mm轉(zhuǎn)子裝配重量66T內(nèi)端蓋重量440Kg導風環(huán)重量150Kg外端蓋重量(汽端/勵端)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中性點外罩重量258 Kg主引線端子重量138 Kg發(fā)電機冷卻方式：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：定子繞組F級轉(zhuǎn)子繞組F級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)電機各部溫度極限：定子繞組冷卻水進口水溫定子繞組冷卻水電導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)電機氫氣及冷卻系統(tǒng)氣體冷卻器數(shù)目2臺4組每組冷卻器百分比容量25%退出一組冷卻器發(fā)電機出力480 MW氣體冷卻器進水溫度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)電機出口風溫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 時的導電率0.51.5us/cm20 時的PH值6.87.3表32 QFSN6002YH發(fā)電機與QFQS2002發(fā)電機技術(shù)數(shù)據(jù)比較 額定數(shù)據(jù)型號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每根線棒實心導線7224每根線棒空心導線366實心導體尺寸W×H7.5×2.24mm空心導體尺寸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)子本體有效長度6250mm5470mm轉(zhuǎn)子運輸長度L212670mm10680mm護環(huán)直徑Dk1238mm護環(huán)長度Lk890mm集電環(huán)外徑380mm定子繞組絕緣等級FB定子鐵芯絕緣等級FB轉(zhuǎn)子繞組絕緣等級FB噪音85dB85dB軸承座最大振動值（水平、垂直）0.025mm（雙幅值）0.025mm（雙幅值）軸承相對位移值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基頻+15%和倍頻10%避開基頻+15%和倍頻10%發(fā)電機轉(zhuǎn)向汽側(cè)看順時針方向汽側(cè)看順時針方向勵磁方式靜止自并勵交流主勵磁機、中頻副勵磁機同軸額定勵磁電壓勵磁變壓器20KV0.893KV 額定容量3×2000KVAY，D11（Y）接線方式453V額定勵磁電流4202A1749A氫氣純度98%98%氫氣濕度（露點） 5 0進入定子繞組冷卻水水量93M3h30M3h進入定子繞組冷卻水溫度5040±2定子繞組出水溫度9070冷卻水進水導電率0.51.5Scm（常溫）0.51.5Scm（常溫）系統(tǒng)軟化器出水導電率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二次進水溫度3333二次水量170M3h30M3h氫氣冷卻器進水溫度20331530發(fā)電機進風溫度4040發(fā)電機內(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）620Th300Th發(fā)電機漏氫量（保證值期望值）118（m3d）14 m3d續(xù)表 QFSN6002YH發(fā)電機設(shè)計參數(shù)設(shè)計參數(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負序電抗（不飽和值）X2u%22.06負序電抗（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直軸開路瞬變時間常數(shù)Tdos8.27橫軸開路瞬變時間

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

23、大于113立方米（常壓下的體積），當在額定氫壓為050兆帕下運行時，則不大于134立方米。總裝后機內(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機內(nèi)氣體容量的要求。發(fā)電機內(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時氣體泄漏量每天不超過繞組水支路容積的4。三 勵磁系統(tǒng)主要特征岱海電廠QFSN6002型發(fā)電機采用具有高起始響應(yīng)性能的靜止自并勵勵磁系統(tǒng)。在額定工況下，發(fā)電機勵磁電壓能在01秒內(nèi)從額定電壓值上升到頂值電壓與額定勵磁電壓差值的95。強勵頂值電壓：2倍額定勵磁電壓。采用靜態(tài)勵磁頂值電壓可大于25倍以上。允許強勵時間：10秒第三節(jié) 發(fā)電機的結(jié)構(gòu)一 發(fā)電

24、機的冷卻發(fā)電機的發(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)電機各部分溫度不超過允許值。在汽輪發(fā)電機的發(fā)展過程中，冷卻方式的發(fā)展一直占有主導地位。它關(guān)系到整個發(fā)電機的技術(shù)經(jīng)濟指標以及運行的可靠性，因此，發(fā)電機運行中的各部件冷卻質(zhì)量十分重要。對于200MW及以上汽輪發(fā)電機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)電機冷卻的介質(zhì)有氫氣、水和油。它們的冷卻能力都比空氣強，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)相對比熱相對密度相對流量相對冷卻能力空氣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)電機冷卻系統(tǒng)中，冷卻介質(zhì)可以按不同的方式組合。對于容量600MW的汽輪發(fā)電機，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)電機結(jié)構(gòu)與冷卻方式密切相關(guān)。國內(nèi)外生產(chǎn)的600MW汽輪發(fā)電機大部分為水氫氫冷卻方式，也有全氫冷或水水氫等型式。國內(nèi)電廠已裝設(shè)或正在計劃裝設(shè)的，以及國產(chǎn)的600MW汽輪發(fā)電機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)電機組成部分的結(jié)構(gòu)特點。圖31是上海汽輪發(fā)電機有限公司為岱圖31 QFSN6002水氫氫冷汽輪發(fā)電機結(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、導風環(huán)及內(nèi)端蓋；7、風扇；8、引出導線海電廠生產(chǎn)的引進美國西屋公司技術(shù)優(yōu)化設(shè)計制造的QFSN型600MW水氫氫冷汽輪發(fā)電機

27、的結(jié)構(gòu)與外形。岱海電廠QFSN6002型汽輪發(fā)電機采用氫氣為冷卻介質(zhì)。其特點如下：1 氫氣密度很小，純氫僅為空氣的7；即使在發(fā)電機機座內(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損耗。2 氫氣具有高導熱性（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)熱導體接觸，提高氫壓可使發(fā)電機容量顯著地提高。3 氫氣冷卻都為密閉循環(huán)系統(tǒng)，機內(nèi)長期運行干凈無塵，減少檢修費用。4 機內(nèi)無氧無塵，減少了異常運行狀態(tài)下發(fā)生電暈所導致的對絕緣的有害影響，有利于延長絕緣壽命。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，而且不會助燃，所以使用是安全的；但亦必須指出當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)，可能會發(fā)生爆炸。所以在發(fā)電機結(jié)構(gòu)設(shè)計、安裝及運行規(guī)程中必須確保在任何運行工況下，氫混合氣體的比例遠高達到爆炸的危險比例范圍。為此在機座兩端的端蓋上裝有軸密封裝置。本型發(fā)電機采用了供油量較少，耗氫量也小，隨動性好，運行安全的雙環(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)，將氫與外界大氣嚴密隔離開來。同時，必須考慮到誤操作可能導致爆炸事故，故把機座設(shè)計成為“耐爆型”。本型水氫氫汽輪發(fā)電機采用焊接的機座結(jié)構(gòu)

29、。兩端焊接式端蓋支撐著對地絕緣的可傾式分塊軸承。機座底腳與底板（臺板）之間設(shè)置階梯形墊片使機座的負荷集中作用在基礎(chǔ)的兩端，對稱分布在兩側(cè)，很快向中間衰減，并在現(xiàn)場測試發(fā)電機底腳應(yīng)力分布加以復核調(diào)整，確保定子機座兩端的載荷分布，以改善與定子機座相聯(lián)接的端蓋軸承的支承剛度來降低機組的振動。定子機座與鐵心間采用高強度彈簧板高效隔振裝置，大大減輕鐵芯電磁倍頻振動對基礎(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，進一步縮小了定子的運輸尺寸及重量。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而端部為軸向兩路通風的氫內(nèi)冷方式。定、轉(zhuǎn)子各有多路并聯(lián)風區(qū)，冷熱風區(qū)相間定、轉(zhuǎn)子，并相互對應(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)置氣隙擋風環(huán)，并在氣隙中設(shè)置冷熱風區(qū)隔環(huán)以加強對轉(zhuǎn)子的通風冷卻。由于氣隙取氣斜流通風為自通風方式，故發(fā)電機內(nèi)氫氣可由對稱地裝在轉(zhuǎn)子兩端的單級軸流式低壓風扇在發(fā)電機內(nèi)形成氫氣流動的閉合回路，因此這種通風形式具有風摩損耗較小，轉(zhuǎn)子繞組溫度較均勻。最高溫度及平均溫升較低的特點，具有提高發(fā)電機的效率和出力的潛力。熱氫經(jīng)兩端氫冷卻器冷卻，除了勵端的出線盒外，氫氣流動的兩個回路幾乎是對稱的。為不使機座和轉(zhuǎn)子過長，氫冷卻器設(shè)置在定子汽、勵端的上部，橫向裝

31、配在冷卻器外罩內(nèi)，同時也減輕了定子、轉(zhuǎn)子的運輸重量和尺寸。發(fā)電機的結(jié)構(gòu)與外形與圖31相似。二 定子結(jié)構(gòu)汽輪發(fā)電機的定子主要由機座、定子鐵芯、定子繞組、端蓋等部分組成。1 機座、機座隔振定子彈性支撐機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。同時在結(jié)構(gòu)上還要滿足電機的通風和密封要求。水氫氫冷發(fā)電機的機座除滿足上述一般電機要求外，對600MW發(fā)電機，機殼內(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。機座由高強度優(yōu)質(zhì)鋼板焊接而成。機殼和定子鐵芯背部之間的空間是電機通風（氫氣）系統(tǒng)的一部分，它的結(jié)構(gòu)和氣流方向隨通風系統(tǒng)的不同

32、而異。對于定子鐵芯為軸向通風的系統(tǒng)，機殼與鐵芯背部之間的空間為簡單風道。對于定子軸向分段、徑向通風冷卻的系統(tǒng)，常將機殼和鐵芯背部之間的空間沿軸向分隔成若干段，每段形成一個環(huán)形小風室，各小風室相互交替地分為進風區(qū)和出風區(qū)。各進風區(qū)之間和各出風區(qū)之間分別用圓形或橢圓形鋼管連通，也有的將每個進風區(qū)都設(shè)有獨自的進風管，以減小各進風區(qū)（室）的壓力差。進風孔設(shè)在風扇送出的高壓風區(qū)，出風口通向風扇背側(cè)的低壓風區(qū)并途經(jīng)冷卻器。為了減少氫冷發(fā)電機通風阻力和縮短風道，冷卻氫氣的冷卻器常安放在機座內(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)電機兩端的兩側(cè)、立放在發(fā)電機中部的兩側(cè)、橫放在發(fā)

33、電機上部兩端（背包式）。端蓋是電機密封的一個組成部分，為了安裝、檢修、拆裝方便，一般端蓋由水平分開的上下兩半構(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)電機常采用端蓋軸承，軸承裝在高強度的端蓋上。 端蓋分有外端蓋、內(nèi)端蓋和導風環(huán)（擋風圈）。內(nèi)端蓋和導風環(huán)與外端蓋間構(gòu)成風扇前或后的風路。對于大容量機組，為了減低由于轉(zhuǎn)子磁通對定子鐵芯的磁拉力引起雙頻振動，以及短路等其他因素引起的定子鐵芯振動對機座和基礎(chǔ)的影響，發(fā)電機定子鐵芯和機座之間多采用彈性聯(lián)結(jié)。其結(jié)構(gòu)形式有多種，其中以整體機座軸向組合式定位筋彈性隔振結(jié)構(gòu)和采用內(nèi)外機座切向彈簧板隔振結(jié)構(gòu)兩種形式，對大容量機組有較好的效果，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)），也稱為臥式隔振結(jié)構(gòu)，又有幾種形式。 （l）在定位筋兩側(cè)開槽的彈性隔振結(jié)構(gòu)如圖32所示。定位筋開槽后，本身就成為彈性部件用以完成定子鐵芯與機座之間的彈性連接，這是一種最簡單的彈性隔振結(jié)構(gòu)。（2）在定位筋背部裝彈簧板，結(jié)構(gòu)如圖33所示。彈簧板通過墊塊，用螺栓固定在定位筋的背部，彈簧板中部與機座內(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)開槽 彈性隔振結(jié)構(gòu)1壓圈；2機座壁；3定位筋；4槽；5有效鐵芯（3）在定位筋兩側(cè)裝彈簧板，通過彈簧板再與機座連接。北侖港電廠#1機和石

35、洞口二廠的600MW發(fā)電機（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鐵芯軸向通風孔內(nèi)外機座切向彈簧板隔振結(jié)構(gòu) 在采用內(nèi)外機座切向彈簧板隔振結(jié)構(gòu)中，機座分為內(nèi)機座和外機座。定子鐵芯先組裝在內(nèi)機座（內(nèi)殼）中，內(nèi)外機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，見圖35和圖36。圖35 定子彈性支撐1彈性

36、構(gòu)件；2定子機座；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外機座；2內(nèi)機座；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（分別為哈爾濱電機廠引進西屋技術(shù)、哈爾濱電機廠國產(chǎn)優(yōu)化型、日本日立公司產(chǎn)品），都采用內(nèi)外機座切向彈簧板隔振結(jié)構(gòu)，有的稱其為立式彈簧板隔振結(jié)構(gòu)。國產(chǎn)優(yōu)化型QFSN6002YH型汽輪發(fā)電機出廠試驗結(jié)果，其隔振系數(shù)（鐵芯和機座的振動比）約為10。岱海電廠一期600MW發(fā)電機定子機座和隔振結(jié)構(gòu)：用氫冷卻的發(fā)電機的機座必須考慮到萬一發(fā)生爆炸時的安全性。雖然氫既不自然亦不助燃，但當氫氣與空氣混合起來則極易發(fā)生爆炸，其爆炸

37、的強烈程度與兩種氣體混合比的關(guān)系接近正弦曲線。當氫氣含量分別為百分之五及百分之七十時，爆炸強度趨于零，在此兩者中間的比例時則達到最強烈程度。把機座設(shè)計成“耐爆”型壓力容器，就是指機座應(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烈的爆炸。這類爆炸不得損傷電機外部的人員、器材和廠房。這種事故只有在氣體置換過程中，出現(xiàn)誤操作的情況下才可能發(fā)生。正常運行時氫壓遠大干大氣壓，空氣是不可能直接進入機座的。機座是用優(yōu)質(zhì)中厚鋼板及鍋爐鋼板冷作拼焊而成，氣密性焊縫均通過焊縫氣密試驗的考核。每個機座都經(jīng)過水壓試驗和消除應(yīng)力處理和04·050兆帕氣密試驗的嚴格考核，因此氫冷發(fā)電機的運行是十

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。鐵芯是通過高強度彈簧鋼板組成的高效隔振裝置固定在機座內(nèi)的。當發(fā)電機運行時，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，為此在本發(fā)電機的定于鐵芯裝配和發(fā)電機機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)，就使鐵芯傳到機座和基礎(chǔ)上的倍頻振動減少到很小。在機座的頂部，汽、勵兩端各設(shè)有一個安裝冷卻器外罩用的長周邊矩形法蘭結(jié)合面，在結(jié)合面上開有矩形密封槽，內(nèi)充滿密封膠以防氫氣泄漏之用；在勵端底部另設(shè)有一個長周邊法蘭結(jié)合面用以聯(lián)接出線盒。機座的頂部還設(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。定子機座有整體式及三段組裝式兩種結(jié)構(gòu)設(shè)計。整體式機座便于安裝，整體運輸重量為345噸，便于船運，也可裝專用鉗夾車在鐵道上運輸。而三段式機座的優(yōu)點在于其運輸重量較輕，約260噸，可用特制的平板車裝載，更適合內(nèi)陸鐵路運輸?shù)男枰?。岱海電廠一期600MW發(fā)電機采用三段式機座，氫冷器橫放在發(fā)電機上部兩端（背包式）。2 定子鐵芯定子鐵芯是構(gòu)成發(fā)電機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

40、定子鐵芯常采用導磁率高、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)張扇形片組成一個圓形，每張扇形片都涂有耐高溫的無機絕緣漆。B級硅鋼絕緣漆能耐溫130，一般鐵芯許可溫度為105120。涂F級絕緣漆，可耐受更高的溫度。定子鐵芯的疊裝結(jié)構(gòu)與其通風散熱方式有關(guān)。大容量電機鐵芯的通風冷卻有三種方式：鐵芯軸向分段徑向通風、鐵芯內(nèi)軸向通風、半軸向通風。軸向分段徑向通風式，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。國產(chǎn)QFSN6002YH型汽輪發(fā)電機屬此種結(jié)構(gòu)，沿定子鐵芯全長分為106段，構(gòu)成105個徑向風道。全軸向通風式鐵芯，沿

41、軸向是不分段的，鐵芯軛部沖有幾排孔徑較大的通風孔，鐵芯齒部也沖有幾排孔徑較小的通風孔，通風孔全軸向貫通。平圩電廠發(fā)電機（西屋技術(shù)）定子鐵芯屬此種結(jié)構(gòu)。半軸向通風式鐵芯，與全軸向通風式不同之處是：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入軛部和齒部的軸向風道，經(jīng)過其中的若干徑向風道流向氫氣冷卻器。石洞口二電廠發(fā)電機（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，靠兩端的鐵芯段均采用階梯形結(jié)構(gòu)，即鐵芯端部的內(nèi)徑由里向外是逐級擴大的。岱海電廠一期國產(chǎn)QFSN6002型發(fā)電機（上海發(fā)電機廠引進西屋技術(shù)）鐵芯采用05毫米厚扇形高導磁率、低損耗的無取向冷軋硅鋼

42、片分段迭裝而成。在扇形硅鋼片的兩側(cè)表面涂有F級環(huán)氧絕緣漆。B級硅鋼絕緣漆能耐溫130，一般鐵芯許可溫度為105120。涂F級絕緣漆，可耐受更高的溫度。定子鐵芯軸向用反磁支持筋螺桿和對地絕緣的高強度反磁鋼穿心螺桿，通過兩端的壓指、壓圈及分塊壓板用螺母擰緊成為整體，經(jīng)過數(shù)次冷態(tài)和熱態(tài)加壓、并緊固螺母而成為一個結(jié)實的鐵芯整體見圖37（a）、（b）。由于穿心螺桿位于旋轉(zhuǎn)磁場中，各螺桿內(nèi)會感生電動勢，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)見圖37（c）。在鐵芯的兩邊端齒上開有分隔槽如圖39所示在鐵芯端部各階梯段的扇形疊片的小齒上

43、開1個寬為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)起來形成內(nèi)圓為階梯形看臺式的磁屏蔽，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)電機具有良好的進相運行的能力。岱海電廠600MW發(fā)電機屬于軸向分段徑向通風式，鐵芯內(nèi)設(shè)有許多徑向通風道組成氫氣表面冷卻、多路并聯(lián)通風。對應(yīng)轉(zhuǎn)子進風和出風相互間隔的十一個風區(qū)。還在鐵芯內(nèi)圓上進風和出風風區(qū)之間、環(huán)繞氣隙上部六分之五的圓周上鑲裝風區(qū)隔環(huán)以減少串風，提高通風散熱的效能。在安裝和檢修過程中，要特別注意保護鐵芯內(nèi)圓表面不讓碰傷而形成片間短路。由于本型轉(zhuǎn)子磁勢很大，鐵芯軛部又較高，

44、氣隙又較大（達93毫米），一旦短路，該處短路損耗較大，溫度會有較大的升高，并促使鄰近的硅鋼片絕緣受到破壞，因而會使短路逐步擴展，導致嚴重的鐵芯燒傷事故。汽輪發(fā)電機的鐵芯端部的發(fā)熱問題比較突出。由于定子繞組端部伸出鐵芯較長，出槽口后傾斜角大，形成喇叭形，同時其線負荷大、磁通密度高、端部漏磁大，形成一個圖38 發(fā)電機端部漏磁場分布(a)空載時端部漏磁分布；(b)三相短路時漏磁分布圖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磁屏蔽較強的旋轉(zhuǎn)漏磁場。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)的大護環(huán)內(nèi)，雖然護環(huán)采用非磁性鋼，但在轉(zhuǎn)子端部仍有一個隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的漏磁場。以上兩個旋轉(zhuǎn)磁場在鐵芯端部形成一個合成的旋轉(zhuǎn)磁場，其中以定子端部漏磁場為主要成分。合成漏磁分布復雜，見圖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)電機端部發(fā)熱問題，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，用逐步擴大氣隙以增大磁阻的辦法來減少軸向進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12個寬為23mm的小槽，如圖3圖39 階梯

46、鐵芯扇形片齒上開槽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，見圖37（b）中的2，用導電率高的銅板或鋁板制成。因鐵芯端部采用階梯形后，壓圈處的漏磁會有所增多，利用電屏蔽層中的渦流能有效阻止漏磁進入壓圈內(nèi)圓部分，以防壓圈局部出現(xiàn)高溫和過熱。（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，用硅鋼片沖成無齒的扇形片疊成，形成一個磁分路見圖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)電機定子繞組和一般交流發(fā)電機定子繞組的共同點，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勢，以獲得近似的正弦波電動勢。定子繞組采用疊式繞組，每個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接或并頭套焊接成一個整單匝式線圈。線圈按雙層單疊的方式構(gòu)成繞組的一個帶。600MW發(fā)電機的定

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，按漸開式展開端部繞組向外的傾斜角為15°30°左右，形似花籃，故稱藍型繞組。水內(nèi)冷定子繞組線棒采用聚脂玻璃絲包絕緣實心扁銅線和空心裸銅線組合而成。一般由一根空心導線和24根實心絕緣扁線為一組，一根線棒由許多組分成24排構(gòu)成。國產(chǎn)600MW發(fā)電機定子線棒空心、實心導線的組合比為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滑動楔塊；3填充物；4空心導線；5實心導線；6對地絕緣；7側(cè)面填充物；8互換墊片；9填充物（埋電

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

50、組實心線組成組，空心線為4.7×7.5 mm，壁厚為1.35mm，實心線為2.24×7.5mm。這種設(shè)計可明顯地降低線棒附加損耗。為了抑制趨表效應(yīng)，使每根導體內(nèi)電流均勻，減少直線及端部的橫向漏磁通在各股導體內(nèi)產(chǎn)生環(huán)流及附加損耗，槽內(nèi)股線間進行了540度羅貝爾空換位。定子線棒端部為漸開線式，采用鼻端不等距的結(jié)構(gòu)，縮小同相距離，擴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

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心銅線，用中頻加熱軟釬焊而成，并逐只進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絕緣盒外的表面電壓，使保證水電接頭的絕緣強度。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。定子線圈的空心導線內(nèi)通過冷卻水以冷卻銅線，因此線圈溫升很低，但定子線圈對地絕緣采用F級環(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

52、行了表面防電暈處理。岱海電廠600MW發(fā)電機定子線圈在槽內(nèi)固定于高強度玻璃布卷包模壓槽楔下，在鐵芯兩端用割有倒齒的、行之確有實效的關(guān)門槽楔就地鎖緊，防止運行中因振動而產(chǎn)生的軸向位移。楔下設(shè)有高強度彈性絕緣波紋板，在徑向壓緊線棒。在部分精楔上開有小孔，以便檢修時可測量波紋報的壓縮度（有隨機測量工具）以控制槽楔松緊度。在槽底和上、下層線棒之間都墊以熱固生適形材料，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)面用半導體板緊塞線棒見圖3-11。圖3-11 岱電一期600MW發(fā)電機定子繞組在槽內(nèi)的固定定子繞組的端部全部采用美國西屋

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)生的機械應(yīng)力，故能充分地適應(yīng)機組的調(diào)峰方式和非正常運行工況。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)電機定子端部繞組結(jié)構(gòu)示意圖為高強度絕緣材料所制成。見圖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、勵兩端各設(shè)有一道氣隙擋風環(huán)（板），用以限制進入氣隙的風量。日立公司600MW汽輪發(fā)電機定子繞組線棒截面及其在槽內(nèi)的固定見圖3-13。在每個槽上、下層線棒層間埋置一支電阻測溫元件，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溫元件，用來檢測相應(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）1槽底墊料