水氢氢300mw发电机介绍.ppt

水氢氢300 MW发电机介绍 l 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 l 2. 性能特点 l 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 l 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：℃） 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 发电发电 机部件名称300MW设计值设计值 /实测实测 值值 限值值 定子绕组出水温度64.1/65 85 转子绕组平均温度86/86 110 定子铁心温度76/65.1 120 l2.3 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% 。

l2.4 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 l2.5 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 l2.6 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 l2.7 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 l 2.8 发电机转子动力特性好 QFSN型300MW等级汽轮发电机转子及励磁机转子（或 集电环轴）的临界转速远离工作转速15%。

发电机、励磁 机的转子（或集电环轴）平衡都达到了高标准，工厂内试 验各轴瓦处在额定转速时的轴振峰-峰值能达到0.05 mm的 水平，现场运行实测值与之相近 l 2.9 发电机的漏氢量小 该型发电机引进了先进的双流双环油密封技术，定子 密封结构和密封材料均采用最新的引进技术结构和进口材 料，因而其动密封和静密封结构经长期运行验证，密封性 能良好、漏氢量小当额定氢压为0.31MPa时发电机漏氢 量≯10 Nm3/day,当额定氢压为0.41MPa时发电机漏氢量 ≯11.4 Nm3/day l 2.10 运输方便 发电机定子最大运输宽度为3.8米，最重运输件即定 子重量不超207 吨，可以从制造厂通过公路、水路、铁路 直接发运到现场，运输方便 l 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 l 转子线圈槽内采用副槽通风（图2），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。

l 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 l 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 l 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 l 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 l 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 l 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） l 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 l 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 l5.2. 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 l 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 l 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 l 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，并圈支架与压圈 间垫有滑移层组成刚柔性伸缩结构 l 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 l 5.2.5 定子出线和出线盒 定子出线盒由不锈反磁钢板装焊构成，具有良好的强 度、刚度和气密性能 定子出线瓷套端子为6个，每个瓷套端子的外面可吊装 4个套管式电流互感器 l 5.2.6 定子水路 定子冷却水进入励磁机端或集电环端的总进水管后， 通过聚四氟乙烯绝缘水管，以三种不同形式的水支路流入 ： n直接进入励端或集电环端的线圈端部、槽部，再流经 汽端端部线圈及绝缘水管而至汽端总出水管，水路流 过半匝线圈，这种水路占水路种类的大部分 n冷却水先进入定子励端或集电环端的端部连接线，然 后再与半匝线圈串联后经绝缘水管流到汽端总出水管 n对定子机座下部出线盒中的主引线和出线瓷套管的冷 却，另有独立冷却水支路冷却水也从励端或集电环 端的总进水管进入，经过上述部件后引至出线盒中的 出水小汇流管，最后汇流至汽端总出水管 l 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 l 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 l5.3.1 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 l5.3.2 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；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。