水氢氢300 MW发电机介绍

5.3.1 转轴 转轴由高机械性能和导磁性能良好的合金钢整体锻件 加工而成。为改善磁场波形，靠近大齿的1、2号线圈线 槽分别为不等间距分布的槽，且1号线槽槽的深度较浅。 转轴大齿表面上设有平衡转轴刚度的横向槽，大齿两 端开有供通风用的月亮形通风槽、供平衡用的平衡螺钉 孔等。此外，在大齿上开有阻尼槽，有效地提高了发电 机承受负序电流的能力。
2. 性能特点 2.1 发电机出力裕度大 水氢氢300MW等级汽轮发电机的电磁计算主要尺 寸按照出力350MW选取，发电机结构防爆及密封均按 350MW时的额定氢压0.41MPa设计。所以发电机的出 力裕度大。 当氢压0.31MPa时，额定出力300MW，发电机最 大出力与汽轮机的VWO工况相匹配；当氢压0.41MPa 时，额定出力350MW，发电机最大出力与汽轮机的 VWO工况相匹配。
2.6
调峰能力强 本发电机按调峰和二班制运行要求设计，寿命不小 于30年。在发电机运行寿命期间，允许机组开停机 10000次。 2.7 承受负序电流能力强 为提高汽轮发电机的承受负序电流能力，在设计中 采取以下措施： （1）在转子线槽槽楔下设计有阻尼铜条，它在本体 二端通过导电性能良好的铜合金槽楔和护环连接成一个 阻尼系统。 （2）在转子大齿上设计有阻尼槽，装有导电性能良 好的阻尼条。 300MW发电机能承受暂态I22t=10秒及稳态I2=10%的 负序电流能力。
2.3
效率高 300MW发电机效率设计值为98.94%（无刷励磁）、 99%（静态励磁），国标GB/T7064-2002规定值为98.7% 。 2.4 强励顶值电压高 发电机机组的励磁系统设计成高起始响应，使在电 力系统事故时发电机的励磁电压能在0.1秒内达到顶值 电压与额定负载时励磁电压之差的95 %，有利于提高系 统暂态稳定。除此之外，顶值电压数值按2倍额定励磁 电压设计，平均励磁电压上升速度可达3.58倍/秒。 2.5 进相运行能力强 该型发电机定子端部设计有磁屏蔽和整块冲压成的 铜屏蔽，因此进相运行能力强，能在超前0.95功率因数 下，带额定负荷连续运行。
端部绕组采用久经考验的绝缘压板、氟橡胶板、线圈 绝缘支架和反磁钢螺杆的紧固结构。其中线圈绝缘支架是 用L形反磁弹簧钢板固定在压圈上，并在线圈支架与压圈 间垫有滑移层组成刚柔性伸缩结构。
5.2.4 端盖、轴承、油密封 发电机端盖为钢板焊接结构，具有良好的刚度和气密 性。轴承装设在端盖中，由于轴承中心线距机座端面较近， 使端盖在支承重量和承受机内氢压时变形最小，以保证可 靠的气密性。 发电机的油密封采用先进的双流双环式油密封结构， 该结构能减少密封瓦对轴的扰动，且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，以防止轴电流对轴瓦和密封瓦的损伤。
5.3.2 转子绕组 转子绕组槽为开口平行槽，在槽底下开有轴向并向 两端倾斜的通风槽，以便将冷氢从转子本体两端通风槽 口引入绕组的直线段并使段内沿轴向的各个径向通风支 路内的风量分配均匀。 转子线圈每匝由上下两根含银铜线组成，在转子本 体长度范围内为实心铜线，铜线沿宽度方向有两排腰圆 形通风孔；端部全长为п 形槽的铜排，当两根相对地拼 在一起时，就在中间形成一个矩形通风风道；在线圈直 线与端部转角相互连接处附近侧面开有进风孔，在近磁 极中心处的铜排侧面开有出风孔。 转子线圈的绝缘为155（F）级。转子线圈槽内楔下 垫条与铜线接触的一面及线圈端部的护环绝缘内表面均 有四氟滑动层，以便于铜线自由胀缩。 在槽楔下面，埋置有镀银的阻尼铜排，使发电机具 有良好的承受负序电流的能力。
5.3.3 护环、中心环、风扇环、联轴器、风扇叶片 这些部件的强度和寿命均按开停机1万次要求设计， 因此在寿命期间具有足够的可靠性和调峰能力。 护环采用18Mn18Cr整体合金钢锻件加工而成，材质 具有耐应力腐蚀性能。护环采用悬挂式结构。 中心环、风扇环、联轴器均为合金钢锻件。具有足 够的强度。 风扇叶片为铝合金锻件，螺桨式风扇对称布置在转 子两端，风扇设置有后置式导风环，使风扇具有较高效 率 。
5.2.7 氢气冷却器 热的氢气通过竖向对称布置在定子机座的汽、励端4个 角上的4台氢冷却器，把热量传递给冷却器水管中的冷却 水而冷却。冷却管采用耐腐蚀能力好的镍铜管材。冷却器 在结构上充分考虑了热膨胀，排污、密封、检修等问题。
5.3 转子 转子由转轴、转子绕组、转子绕组电气连接件、护环、 中心环、风扇、联轴器等部件构成。
氢气依靠装在转轴两端的单级螺旋桨式风扇的抽风作 用在发电机内进行循环流动，它所吸收的损耗（热量）经 由装在发电机两端的氢气冷却器传出，然后重复进入循环。
由冷却器出来的冷风分为二路：一路冷却定子，冷风 经铁心外圆，流入铁心的径向通风道，再经气隙回到风扇。 上述风路中，小部分冷风经端部压指、压圈与铜屏蔽后直 接到气隙以加强端部结构件的冷却，另一小部分冷风则在 冷却定子出线盒后再流过定子线圈端部，与气隙的出风混 合由风扇抽出送至冷却器。 另一路冷却转子的冷风自转子端部线圈底部的空间进 入，大部分风量进入绕组槽下面的通风副槽内，经铜线上 的腰圆形径向通风孔，冷却转子线圈直线部分后，由槽楔 上的通风孔逸出。 进入转子的冷氢一小部分风量从线圈直线与端部转角 连接处附近侧面风孔进入端部线圈铜线内的通风道；这是 由每匝二根开有矩形通风沟的铜线对叠而成。此风亦分为 二路：一路经端部直线内轴向的“п ”形风道流向槽内径 向通风孔，在靠近本体边端的槽楔处出风。另一路则切向 通过“п ”形风道流向极中心处，在铜线侧面出风孔排出， 再通过转子磁极中心大齿端面的月亮沟到气隙处出风。
水氢氢300 MW发电机介绍
1. 技术背景 QFSN型300MW等级水氢冷汽轮发电机是在1981年引 进美国西屋公司300MW和600MW汽轮发电机设计、制造技 术的基础上，于1985年5月～1986年5月，由中国与美国 西屋公司工程技术人员联合优化设计的产品。 第一台300MW水氢冷汽轮发电机于1989年第3季度制 造完成。在制造厂内进行了全面的型式试验。试验结果 表明：该型发电机性能优良，效率高，温升低，漏氢量 小，转子振动小，各项性能均优于IEC60034-3和国标 GB/T7064等标准的规定。1990年1月在中国国内汉川电 厂顺利投运，至今已安全运行19年。
2.2. 定、转子和结构件运行温度低，使用寿命长 发电机主要构件运行温度（单位：℃）
发电机部件名称
定子绕组出水温度 转子绕组平均温度 定子Байду номын сангаас心温度
300MW设计值/实测值
64.1/65 86/86 76/65.1
限值
85 110 120
注：按冷氢46℃，定子绕组冷却水进水50℃，循环水进水温度不高于 38℃计
4.3 主要部件重量 定子总重（包括端盖、端罩、冷却器、底板、出线盒、吊 攀）：262吨 转子总重 ：53吨 端盖每只总重 ：约10吨 冷却器每只重 ：2.1吨 底板总重 ：3.35吨 轴瓦每只重 ：1.2吨 出线盒（包括主出线套管） ：4.7吨 发电机总重： 317吨
5. 结构简介 5.1. 总体结构 发电机机座采用焊接的结构，两端焊接式端盖支撑着 对地绝缘的端盖轴承。定子机座与铁心间采用卧式弹簧板 隔振装置。定子铁心及其端部结构件为氢表面冷却。由于 水内冷效果比氢内冷更好，故在发电机中采用水内冷的定 子绕组、连接线、主引线和出线瓷套管，进一步缩小了定 子的运输尺寸及重量。采用合金钢整体转子锻件。在转子 两端对称地套有单级轴流式风扇，使在发电机内形成氢气 流动循环回路；转子绕组为轴向副槽进冷风，径向风孔出 热风的氢内冷方式。热氢由风扇抽出，经装在机座两端四 个角上的共四个冷却器冷却成为冷氢。发电机总体结构如 下图所示。
3. 发电机冷却方式 发电机采用水氢氢冷却方式，即定子线圈为水内冷， 转子线圈为氢内冷，定子铁心及结构件为氢冷，连接线和 出线瓷套管均为水内冷。
转子线圈槽内采用副槽通风（图2），在线槽下面开 有轴向具有斜度的通风副槽，使各个沿轴向分布的径向通 风支路风量分配均匀。转子铜排二根并联为一匝，铜线直 线段有二排径向腰圆形通风孔，端部每匝铜线由二根п 形 铜排拼在一起，中间形成一个通风风道。
5.2.3. 定子绕组装配 定子线圈由实心股线和空心导线编织而成，空、实心 导线均具有玻璃丝绝缘层，空心导线内通过冷却水以冷却 铜线，因此线圈温升很低。槽内股线间进行540度换位， 有效地减少定子绕组的附加损耗。 定子线圈在槽内固定于槽楔下，楔下设有弹性波纹板， 以压紧线棒，并在部分槽楔上开有小孔，以便检修时可测 量波纹板的压缩度以了解松紧度。结构示意参见下图。。 在槽底和上、下层线棒之间都放有适形材料，使相互间保 持良好接触，紧固可靠。
4. 技术数据 4.1 发电机型号QFSN－300－2代表的意义： QF —— 代表汽轮发电机 S —— 代表水内冷 N —— 代表氢内冷 300 —— 代表兆瓦额定容量 ２ —— 代表二极
4.2 主要参数 额定容量：353 MVA 极数：2 额定电压：20 KV 相数：3 额定功率因数：0.85（滞后） 定子绕组接线：Y 额定氢压：0.31 MPa 额定频率：50 Hz 额定转速：3000 r/min 绝缘等级：155（F）（按130（B）级温度考核 短路比: 0.58效率规定值（静态/无刷） 额定转速下振动值（双幅）:轴承座振动≯0.025 mm 轴振 ≯0.076 mm 漏氢量:≯10 Nm3/day 噪音：≯90 dB(A）
5.2. 定子 发电机定子由定子机座、定子铁心、隔振结构、定 子绕组、定子引线、绕组冷却水路部件、定子出线盒、 端盖及氢气冷却器等构成。 5.2.1 定子机座及隔振结构 定子机座由优质中厚钢板及锅炉钢板装焊而成，气 密性焊缝均通过焊缝气密试验的考核，具有足够的强度、 刚度和气密性。机座的外形尺寸和结构充分考虑了定子 运输的要求和铁路运输的限制条件。 机座与定子铁心间采用隔振性能较好且结构较为简 单的卧式弹簧板结构，以减小定子铁心的倍频振动对机 座和基础的影响。
5.2.2. 定子铁心 定子铁心由高导磁率、低损耗的冷轧无取向硅钢片的 扇形冲片迭装而成。扇形冲片的两侧表面涂有耐热等级为 155（F）级环氧绝缘漆。 定子铁心轴向用反磁支持筋螺杆并通过整体无磁性铸 钢压圈将铁心压紧。在端部压圈外侧装有铜屏蔽，在压圈 内侧和齿压板之间装有磁屏蔽。这样的屏蔽结构使发电机 具有较低的杂散损耗，故结构件运行温度较低，能满足进 相运行的要求。