新3MW水氢氢汽轮发电机结构介绍、技术交底

1、新 300MW水氢氢汽轮发电机现场技术交底资料一、概述本型汽轮发电机为三相二极同步发电机，由汽轮机直接拖动。本型汽轮发电机的冷却采用“水氢氢”方式，即定子线圈（包括定子引线，定子过渡引线和出线）采用水内冷，转子线圈采用氢内冷，定子铁心及端部结构件采用氢气表面冷却。集电环采用空气冷却。机座内部的氢气由装于转子两端的轴流式风扇驱动，在机内进行密闭循环。励磁采用“机端变压器静止整流的自并励励磁系统”。二、总体结构发电机定子机座由三段把合而成，即机座、汽端端罩及励端端罩，三者分别运输至工地，再连接成一整体。连接处设有橡皮圆密封及气密罩，气密罩在发电机安装时，在现场与机座和端罩相焊接。四组氢气冷却器水平

2、安装在两端罩的顶部冷却器包内。循环冷却水管从侧面与氢气冷却器相连接。内端盖固定在端罩内，风扇导风环则固定在内端盖上，内端盖和导风环采用高强度环氧树脂及高强度玻璃布和玻璃毡模压成型。内端盖及风扇罩是构成电机风路的主要部件之一，过去一般采用金属件。由于它们位于定子绕组端部，需考虑放电距离和漏磁场产生的涡流而引起的额外损耗。采用玻璃钢后，不但降低了损耗，也有利于机组的安全运行。内外挡油盖、油密封座及过渡环和轴承均固定在端盖上。励端内外挡油盖、油密封座及过渡环和轴承均设有对地绝缘。碳刷架与集电环相对应，置于发电机励端。发电机转子与汽轮机转子之间采用刚性连接，联轴器置于汽轮机轴承箱内。在碳刷架和稳定轴承

3、处设有隔音罩，隔音罩上开有调整碳刷用的操作门。隔音罩采用引风式通风结构，冷空气自运行层进入，热空气经风道从运行层部排出。1、通风冷却发电机以氢气作为主要冷却介质，采用完全密闭循环通风方式，定子绕组采用单独的水冷却系统，而氢气冷却系统，包括风扇和氢气冷却器则东方电机股份有限公司1新 300MW水氢氢汽轮发电机现场技术交底资料完整地置于发电机内部。发电机采用径向多流式密闭循环通风，定子铁心沿轴向分为 71 段，各段之间的通风高度为 8mm，与机座的相应幅板构成九个风区，其中四个风区为进风区，五个风区为出风区。装在转子上的两个轴流式风扇（汽、励端各一个），将氢气分别鼓入气隙和铁芯背部。进入铁芯背部的

4、氢气，沿铁芯径向风道冷却进风区铁芯后，进入气隙；少部分氢气进入转子槽内风道，冷却转子绕组；其他大部分氢气再折回铁心，冷却出风区铁心，最后从机座风道进入冷却器。被冷却器冷却后的冷风进入风扇前，进行再循环。这种交替进出的径向多流通风，保证了发电机铁心和绕组的均匀冷却，减少了结构件热应力和局部过热。原机型定子风路中，中段铁芯冷却风路风阻较大，风量较小，温升偏高。而新的设计采用直达中段铁芯的风路，使各风区风量分配更加合理，从而有效地降低了中段铁芯的温升。2、定子机座机座是用钢板焊成的壳体结构，有足够的强度和刚度。其作用是支承定子铁心和定子绕组，并构成特定的冷却气体流道。作为氢气的密闭容器，能承受机内意

5、外氢气爆炸产生的冲击。机座由端板，外皮和风区隔板等组焊而成，并形成特定的环行进风区。机座设计成三段，即一个中段和两个端罩，以减少定子运输尺寸及重量。其中段（含铁芯和绕组）是发电机最重最大的部件，运输重量194t 起吊重量 188t。机座与端罩之间、端罩与出线罩之间及冷却器包与端罩之间的结合面用焊接进行密封（在安装时进行） ，端罩与端盖之间用鸽尾槽嵌装橡皮条并抹密封胶的方式进行密封。机座上有四个可拆式吊攀，端罩侧面布置有若干测温接线板，机内的测温元件引线经过测温接线板引出。所有机外的油、水、气管道均用法兰与发电机联接。3、定子铁芯定子铁芯是用相互绝缘的扇形冲片叠装压紧制成的。为了提高机组的短路比

6、、降低瞬变电抗提高机组的静态与动态稳定能力改 60 槽为 54 槽。东方电机股份有限公司2新 300MW水氢氢汽轮发电机现场技术交底资料为保持各部位磁密的合理性，铁芯长度增加100mm定转子间的气隙由85mm 改为 75mm，以降低励磁功率。为了减少电气损耗，扇形片用高导磁、低损耗的冷轧硅钢片冲制而成。冲片两面涂刷加有无机填料的热固性绝缘。冲片上冲有嵌放线圈的下线槽及放置槽楔用的鸽尾槽。扇形片利用定子定位筋定位，通过低磁性的球墨铸铁压圈施压，夹紧成一个刚性圆柱形铁芯，用定位筋固定在机座上。齿部是靠压圈内侧的非磁性压指来压紧的。边端铁芯涂有粘接漆，在铁芯装压后加热使其粘结成一个牢固的整体，进一步

7、提高了铁芯的刚度。为了降低端部漏磁通在压圈和边端铁芯中引起的发热，减少端部铁芯中附加电气损耗，在压圈上装有整体的全铜屏蔽。边端铁芯布置成阶梯状，以增大铁芯内圆与转子间的气隙。 。定子铁芯冷却所需要的通风，是通过使冷却介质进入布置在铁芯段之间的通风槽钢形成的径向通风道来完成的。铁芯背部机座上的环板与机座外皮组成的风区段，将定子机座隔成高压区和低压区。这些高低压风区分别对应于铁芯的进风区和出风区。4、定子绕组定子绕组由嵌入槽内的绝缘条形线棒连接组成。 绕组端部为蓝式结构，并且由连接线连接成规定的相带组。线棒由绝缘空心股线和实心股线混合编织换位组合而成。定子线棒是通过空心股线中的水介质来冷却的。冷却

8、水从励端的汇流管和绝缘引水管通过线棒端头进入线圈，冷却线圈后再经过汽端的绝缘引水管和汇流管排入外部水系统。线圈与汇流管之间的绝缘引水管，保证了线圈与汇流管之间的对地绝缘。定子上下层线棒在槽中的位置不同，所铰链的漏磁通不一样。上层线棒中的附加损耗由于铰链集中于槽口的漏磁通而远大于下层线棒，总损耗大，温升也相应高于下层线棒。这较高的温升将限制发电机出力的进一步提高。新设计采用上下层线棒不等截面，增加上层线棒的面积，降低其基本铜损，使上下层线棒温升相当，增加了出力裕度，延长了线棒的绝缘寿命。为了约束线棒上的电动力的不利影响，绕组在槽部和端部妥善固定。本机槽部采用槽楔、楔下波纹板以及层间和槽底垫适形材

9、料作为径向固定；采用半导体斜楔作为侧面固定，端部用涤玻绳绑扎在由玻璃钢支架和绑环东方电机股份有限公司3新 300MW水氢氢汽轮发电机现场技术交底资料组成的端部固定件上。 玻璃钢支架由轴向柔度较大的 L 形 4mm 不锈钢板压弯成型的弹性支架与压圈联接，使整个端部可以较自由的在轴向位移，以适应调峰运行的需要（这一结构采用日立 60 万结构）。固定和绑扎工序后，整体定子进行烘焙固化。出厂前，定子绕组（包括出线部分）按照有关标准和规定进行水压试验和耐压试验。5、测温元件和出线为了监测定子线圈的温度，在每个出水接头上装设了铂电阻，并且在每个槽内的上下层线棒之间埋设了电阻检温计。铁心温度也用埋置在铁心内

10、（包括齿部和轭部）的铂电阻来测量。线棒层间及铁芯测温元件为双支，一支工作，一支备用。轴瓦温度采用埋置在钨金下的铂电阻测量。此外，还设置有测量机内气体温度的电阻检温计。所有机内检温计的引出线，均通过发电机端罩侧面具有氢气密封结构的接线端子板引出机外。发电机各相和中性点出线，均通过励端机座下部的出线罩引出机外。出线罩与励端端罩之间用螺钉把合，两者之间设置永久性气密焊结构。出线罩板采用非磁性材料制成，以减少定子电流产生的涡流损耗。出线罩板下方开有排泄孔，以防止引出线周围积存油或水。定子出线通过高压绝缘套管穿出机壳引出机外。高压绝缘套管由整体的陶瓷和铜导电杆组成（铜导电杆为空心，内部通水冷却） 。定子

11、出线部分在工地安装完毕后，与定子绕组一起进行水压试验、耐压试验及整体气密试验。出线部分手包绝缘和绝缘支架（按现场实配尺寸加工）的工作由安装单位在现场安装，安装材料由我公司提供。6、转子和电刷转子由整锻高强度，高磁导率的合金钢锻件加工，将原热套联轴器改为整体联轴器。采用半梯形槽，以便充分利用转轴的横截面空间，增加励磁绕组的面积，降低励磁损耗。采用隐式风斗，降低风磨损耗。转子本体上沿径向加工出许多纵向槽，用以放置转子线圈。转子线圈放入槽内后槽口用铝合金槽楔和钢槽楔固紧，以抵御离心力。非磁性槽楔和磁性槽楔应保证合理的磁通分布。转子冷却方式为气隙取气斜流式通风方式用氢气直接冷却。转子利用自泵风作用，从

12、进风区气隙吸入氢气。氢气从进风区的气隙进入转子槽楔后，再进入两排斜流风道，以冷却转子线圈铜线。氢气在到达底匝铜线后，东方电机股份有限公司4新 300MW水氢氢汽轮发电机现场技术交底资料转向进入第一排风道，冷却铜线后再经过槽楔，从出风区排入气隙。转子本体上沿轴向分布了几个进风区，氢气从多条并联风路进入转子线圈。转子线圈端部由进入护环下部的氢气来冷却，并从转子本体端部排入气隙。转轴两端装有单级轴流式风扇，以提供全机通风所需要的压头。现场风扇叶的安装： 1#叶片对应外集电环两导电螺钉中心位置，顺时针排列安装。转子线圈端部通风采用冷却效果较好的“两路”风路结构。一路沿转子铜线上的轴向通风道到达槽部，从

13、出风区槽楔甩出，另一路进入铜线的切向风道，从大齿甩风槽进入气隙。这种端部通风系统风路短，温升低。为了减少不平衡负荷产生的负序电流在转子上引起的发热，提高发电机承受不平衡负荷的能力，在转子护环下设有阻尼绕组。为了防止离心力对转子线圈端部的破坏，采用了用非磁性、高强度的合金钢 18Mn18Cr（双 18）锻件加工成的护环，保护转子线圈端部。护环装配在转子本体两端，一头与转子本体热套配合，另一头为悬挂式。转子线圈与护环之间，采用模压扇形绝缘瓦，为了提高发电机的调峰能力，转子槽绝缘（槽衬）和护环下绝缘均设一层具有低摩擦系数的干性润滑剂，以利于负荷变化时转子线圈能自由地热胀冷缩。转子的励磁电流通过电刷、

14、热套在转子外伸端上的滑环及滑环相联的径向和轴向导电杆，进入转子线圈。滑环是一对经绝缘后热套在转轴上的带沟槽的钢环。滑环的材料为耐磨的合金钢。两滑环间设有同轴离心式风扇，以对滑环及电刷进行强迫冷却。转子装配后进行动平衡试验和120%额定转速、历时2min 超速试验。此外还要进行规定的绝缘试验并测量转子绕组交流阻抗。运行时，用接地装置在汽端将转子接地，励端有供装设接地保护的装置。7、端盖、轴承和油密封发电机采用端盖式轴承。端盖沿水平方向分为两半，以方便装配。所有静止接缝面经过精加工，确保了具有良好的接触配合。这些合缝面上还有密封沟，沟内填充密封条以保证具有良好的气密性。轴承安装在端盖上。端盖由钢板

15、焊成，有足够的强度和刚度，除了支持转子外，还能承受机内氢气压力甚至氢气爆炸产生的压力。东方电机股份有限公司5新 300MW水氢氢汽轮发电机现场技术交底资料本机采用水平中分面椭圆轴承。轴承与轴承座（端盖）的配合面为球面，以使轴承可以根据转子绕度自动调节自己的位置。励端轴承设有对地绝缘以防轴电流烧伤轴颈和轴承合金。对地绝缘为双层结构，可在运行时检测绝缘电阻。润滑油来自汽轮机供油系统。起动和停机时的低转速下提供高压顶轴油以避免损伤轴承合金。机座内的氢气是靠转轴与密封瓦之间的压力油密封的。密封油压高于机内氢气压力 0.05MPa 左右。油密封系统为单流环式。位于密封座内的密封瓦在轴向与径向分瓣，用弹簧连接，有较好的随动性。该系统具有配置简单，运行维护方便的特点。尤其在油系统中设置有真空净油装置，能有效去除油中水分，对保持机内氢气干燥有明显的作用。励端油密封对地为双层绝缘结构。在密封瓦旁靠机内侧同时装置了梳式挡油盖和辅助油挡，可避免机内受到油污染。8、氢气冷却器四个氢气冷却器水平安装在两个端罩的顶部冷却器包