660MW等级发电机介绍(水冷+水氢冷)

660MW双水内冷发电机发电机介绍
1、概述
QFS-660-2型汽轮发电机是在总结135MW、300MW等级双水内冷发电机制造运行经验基础上，结合600MW级水氢冷发电机设计技术，以及拥有稳定运行经验的1000MW火电发电机成熟结构，吸取了近年来国内外大型汽轮发电机的先进成熟技术，进行的优化设计的产品。

产品开发方案于2014年7月8日国内行业资深专家评审会一致通过评审。

双水内冷发电机具有运输重量轻，成本低，价格便宜，交货进度快等特点，对电厂安装、运行、维修、厂房投资也均具有独特的优越性。

2、性能参数
660MW双水内冷发电机设计风格参考有稳定生产、运行经验的660MW 水氢氢发电机，性能参数与660MW水氢冷发电机相当。

3、可靠性
660MW双水内冷发电机采用660MW级水氢冷发电机和百万千瓦级水氢
冷发电机相同的先进技术进一步提高性能和可靠性。

包括：
定子：
➢全补偿、抗蠕变定子铁心防松技术
采用无机涂层的硅钢片、激光点焊风道板结构，内倾式齿压板结构、阶梯段冲片偏小槽结构等全新结构，避免铁心局部松动。

➢定子端部整体灌胶技术
降低端部线棒应力，提高抗突然短路能力；提高整机防晕性能；防油、防水、防异物。

➢定子槽内弹性防松技术
定子槽内紧固采用高强度槽楔、楔下双层波纹板，槽底和上、下层线棒之间垫有适形垫条，并采用了涨管热压工艺，使槽内线棒固定更加牢固，直线段
端部采用鱼尾形关门槽楔就地锁紧，防止轴向位移。

➢球形接头机械式水电连接技术
既确保100%电接触，且抗冲击能力强，防止松动，可适应定子嵌线过程中鼻端六个方向的装配误差，减少线圈所受应力。

转子：
➢转子线圈
采用水直接冷却，冷却效果好，利于提高绝缘寿命；采用连续绝缘，无转子匝间短路问题。

4、经济性
由于660MW双水内冷转子采用水冷却方式，与传统水氢冷发电机相比，没有与氢气相关的防护及辅助系统，经济性上相较于传统水氢冷发电机有较大优势。

➢一次性投资
制造成本与相同容量的水氢冷发电机相比价格低。

➢运行维护
投运后运行维护较水氢冷发电机维护工作简单，维护成本低。

5、结论
双水内冷发电机有许多成功的运营业绩，技术是成熟可靠的，不存在技术风险。

总体经济效益由于水氢冷机组，因无氢气重大危险源，双水内冷发电机在安全方面也占明显优势，并且具有安装、运行、维护方便等优点。

660MW级QFSN型水氢冷汽轮发电机的技术特点介绍QFSN型水氢氢660MW级汽轮发电机是在上海电气和西门子合资公司的技术基础上进行自主开发的产品。

上海发电机厂通过不断的自我研发，并对西门子引进技术进行有效融合，实现了产品的升级。

1.发电机主要性能参数
2.1 通风系统
通风系统为整个发电机提供均匀冷却。

氢气依靠安装在转子两端的单极轴流式风扇进行循环。

转子线圈、定子铁心、端部磁屏蔽和出线盒采用氢冷，其中，定子铁心的风路为6进7出，转子采用气隙取气斜流式通风的冷却方式，风区和定子铁心一一对应；定子绕组、并联环和出现套管采用水内冷。

图1 660MW等级发电机通风系统示意图
2.2 定子机座
660MW等级汽轮发电机采用整体式机座，这种结构可以减少安装的费用和在运输及安装期间保护内部的零部件。

机座采用优质钢板焊接而成，铁心是通过弹簧板组成的高效隔振装置固定在机座内的。

2.3 定子铁心
铁心采用高导磁率、低损耗的无取向冷轧硅钢片迭装而成。

在扇形硅钢片的两侧表面涂有F级环氧绝缘漆。

定子铁心轴向用支持筋螺杆和对地绝缘的高强度反磁钢穿心螺杆，通过两端的压指、分块压板用螺母拧紧成为整体，经过数次冷态和热态加压、并紧固螺母而成为一个结实的铁心整体。

磁屏蔽结构有效地减少了端部漏磁引起的附加损耗。

图2 铁心结构示意图
2.4定子线圈
660MW级发电机定子线圈是由实心股线和绝缘空心导线交叉组成，包含多股单匝水内冷的线圈，并且有玻璃纤维环氧树脂楔形条提供保护。

定子绕组的端部采用成熟可靠的刚－柔绑扎固定结构，它和一个绝缘大锥环由绝缘螺杆和支撑环固定形成一个牢固的整体，绕组端部所有的间隙都灌注环氧树脂并且由压板固定。

图3 定子线圈端部整体灌胶技术图4 定子线圈端部示意图
2.5转子
转子由转轴、转子绕组、转子绕组的电气连接件、护环、中心环、风扇、联轴器和阻尼系统等部件构成。

圆柱型转子锻件由25Cr2Ni4MoV合金钢在真空状态下浇铸而成。

转子线圈由冷拉含银无氧铜线加工而成，因此既抗蠕变，又防氢脆。

转子线圈端部由材料为Mn18Cr18的无磁性的转子护环固定在转子本体上。

图5 转子线圈端部及磁极引线结构示意图
2.6端盖、轴承、油密封
发电机的轴承为端盖式轴承，具有良好的运行稳定性，采用单流环系统配超超临界机组，采用双流环系统配超临界机组，具有优异的密封性能。

轴承、油密封均设有可靠的，能在运行中连续监测的对地绝缘，以防止轴电流。

3. 新技术、新材料、新工艺提高发电机运行可靠性
为提高发电机运行可靠性，结合引进型660MW 级发电机运行中出现的质量问题，2009年上海发电机厂组织设计人员对该型发电机进行了设计优化。

在提高可靠性方面，采取了以下主要改进：
3.1 通过采取多项措施优化定子铁心，防止定子铁心局部松动：
➢ 采用不锈钢通风条激光点焊的风道板，控制风道板平整度； ➢ 铁心硅钢片漆采用水溶性漆，可以减小铁心的蠕变； ➢ 按CrownTest 对铁心本体齿部、背部进行补偿；
➢ 根据齿压板弯曲度，采用内倾式齿压板对铁心端部阶梯进行过补偿； ➢ 阶梯冲片采用Donuts 结构，小槽交叉式布置，提高铁心刚度； ➢ 通过合理分配支持筋和穿心螺杆的受力，保证铁心齿部和背部的紧力。

图6 铁心主要结构优化示意图
3.2 优化过程中采取了多项改进措施，提高发电机防电晕能力和抗异常事故能力。

➢ 线圈端部采用了整体灌胶固定结构
⏹ 使定子线圈端部结构件固定良好，提高了抗发电机短路冲击能力； ⏹ 提高了定子线圈端部整体抗电晕能力； ⏹ 能有效防水、防油及防异物进入定子线圈端部。

点焊式风道板
内倾式齿压板
➢发电机定子线圈防晕结构改为一次成型防晕，提高了发电机防晕能力。

➢定子线棒上下层连接采用球型接头技术，并采用绝缘盒灌胶固化代替手包云母带绝缘结构，绝缘可靠性更好，免去了端部电位外移法测量绝缘
表面电位。

图7 定子线圈端部整体灌胶技术和鼻端的球形接头结构
3.3 我厂转子绕组匝间无短路事故，但在制造上仍精益求精，不断优化工艺，确保转子线圈防匝间短路技术可靠：
➢合理的匝间绝缘结构(与铜排等宽)
➢线圈弯形过程中采用铜排等高工艺技术
➢匝间绝缘与铜排间采用耐高温的粘结材料
➢转子嵌线过程中采用大电流加热工艺
➢整体嵌线在清洁房内进行。

图8 转子线圈结构示意图
3.4 优化过程采取了多项措施，防止并联环气堵的问题：
➢增大发电机定子冷却水的流量，提高了并联环冷却水流速；
➢明确发电机外部水管的结构和尺寸要求，防止安装时产生偏差；
➢加强并联环制造过程中的内部清洁度控制和检查。

3.5此外，通过优化定子线圈截面结构，减小了定子线圈铜耗；优化轴瓦结构，降低轴承损耗，提高了发电机效率。

4.主要技术特点
（1）发电机容量裕度大。

（2）发电机功率因数为0.90时，效率保证值达到99%。

（3）先进的转子阻尼结构，具有较高的负序电流承载能力。

（4）定子铁心端部的磁屏蔽结构，附加损耗少、温度低。

（5）发电机转子动力特性好，轴瓦的轴振峰-峰值小于0.076mm。