600MW发电机结构及其冷却系统 - 图文

第三章 600MW发电机结构及其冷却系统

第一节 概述

我国自20世纪80年代后期起，从国外进口了不同制造厂商生产的600MW汽轮发电机。哈尔滨电机有限公司（原哈尔滨电机厂）生产的引进（美国西屋公司）型600MW汽轮发电机两台，于1989年和1992年先后在安徽平圩电厂投入运行。1994年，我国首台国产化型600MW汽轮发电机也已装于哈尔滨第三发电厂正常运行。到目前为止上海汽轮发电机有限公司引进美国西屋公司已生产QFSN－600－2型发电机近20台。

岱海发电有限责任公司一期工程汽轮发电机是上海汽轮发电机有限公司引进美国西乌公司技术生产的由汽轮机驱动的600MW水氢氢高速汽轮发电机，能与各种型号、规格的600MW亚临界、超临界、核电汽轮机相匹配。本发电机是在电力部对引进技术600MW发电机组提出的优化和机组创优工程要求基础上进行优化设计的： 一 发电机特点

该发电机容量上满足与600MW汽机匹配的最大出力要求，最大的连续出力可达648.4MW ，设计效率高达99％。发电机组沿用了引进的高起始响应的励磁系统，能在电力系统故障时0.1秒内达到顶值电压与额定电压之差的95％。采用静止励磁方式顶值电压可大于2.5倍以上，并用数字式AVR代替模拟式AVR，提高励磁系统的可靠性。

转子采用国内有成熟经验的气隙取气冷却方式，其他主要结构均保留西屋公司原有的成熟可靠结构，如穿心螺杆、磁屏蔽、分块压板固定的定子铁心、上下层不同截面的定子线圈、刚一柔结构的定子端部固定、端盖式轴承、可倾瓦式轴瓦、双流双环式密封瓦等以保证足够的运行可靠性。

改进了转子阻尼结构，提高电机负序电流承载能力。 方便运输：定子最大运输宽度从考核机组4．115米减小到4米，定子运输重量不超过320t。对内陆地区，可采用分段式机座，运输重量为260t。

该发电机具有容量大、效率高、性能好和高可靠性等特点，是一个完全达到电力部门优化要求的、科技含量很高、相当于当代国际先进水平的新产品： 二 遵循的标准

该600兆瓦级优化型水氢氢汽轮发电机的接收、吊运、储存、安装、运行、维护和检修遵循如下标准：

国标GB/T7064“透平型同步电机技术要求” 国标GB755“旋转电机基本技术要求”

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IEC34-1（第八版）“旋转电机第一部分一额定值和性能” IEC34-3“汽轮发电机的特殊要求”

国标GB7409“大中型同步发电机励磁系统技术条件” IEC34-16（1991-02 ）“关于同步电机励磁系统的若于规定” 美标ANSI C50．13“隐极式汽轮发电机的技术要求”

标准编制中，同时也满足我国有关安全、环保等标准和规定，并在消化引进西屋公司300-600兆瓦级氢冷汽轮发电机组技术的有关技术资料（含最新信息）的内容后结合国产(300MW和600MW）定于水内冷技术以及转子气隙取气氢内冷技术编写而成。 三 发电机型号的组成及代表意义 发电机型号QFSN-600-2 所代表意义是： QF―――-代表汽轮发电机 600―――代表600兆瓦额定容量 S――――代表定子水内冷 N――――代表氢内冷 2――――代表二极 四 工作条件及使用环境

发电机长期连续运行的正常工作条件是： 1 安装地点在海拔 1000米及以下的一般室内场所。

2 氢气冷却器、定子水冷却器及励磁机的空气冷却器循环水最高进水温度一般不超过33℃。

3 其它各项技术要求及数据请见第二节。

4 发电机在海拔超过 1000米也能带额定容量运行；其条件是在机内冷却系统中作为初级冷却介质的氢气能保持额定的绝对氢压而与海拔高度无关，但在密封、机壳和辅机等方面应事先与生产单位达成协议。 五 主要技术性能

1 本型发电机具有调峰能力。当电网需要时，发电机允许调峰运行和两班制运行。在寿命期间允许启停次数不少于一万次。 2 发电机在下列情况下能输出额定出力：

a） 冷却氢气进口温度不大于46℃ b） 氢冷却器冷却水进水温度不大于35℃

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c) 定于绕组内冷水进水温度不大于50℃ d） 氢压不低于额定值，氢气纯度不低于95％。

3 发电机在上述情况下，在所提供的出力曲线范围内能在超前0．95功率因数下带额定兆伏安长期连续运行。

4 发电机在额定功率因数、电压变化范围为额定值土5％、频率变化范围为土2％时能按照IEC国际标准上的图形，连续输出额定功率。 5 定子冷却水短时断水运行的持续时间应小于30秒。

6 发电机机座的汽、励两端各有一组氢冷却器，每组在水路上独立地分成两个并联水支路，当停用一个水支路时，发电机能承担80％额定功率连续运行。 7 发电机的定子和转子绕组允许短时过负荷。 六 安全运行条件

发电机必须在其频率、电压、相序与电网完全同步后才能并入电网。新安装发电机组轴系在轴径上的双幅振动值应不大于0．076毫米，在轴承座上的双幅振动值应不大于0.025毫米。运行中的机组轴系在轴颈和轴承座上的双幅振动值如大于上述数值，而不大于国标GB／T7064中有关条款的规定时，机组的运行仍将是安全的。但当运行中轴振大于0.25毫米时，机组应自动停机解列。

控制机内氢气含湿量折算到大气压的露点应＜5℃且不低于一25℃，以维持防止发电机绝缘性能下降发生短路事故和避免护环应力腐蚀而产主裂纹的机内环境。

当发电机机内充有氢气时或在置换氢气时，附近地区不得进行明火作业。

当发电机处于空气状态下，必须把供氢管道中一支可拆卸式氢气管路拆掉。这样做了，即使误操作，也不可能将氢气送入发电机内；可以彻底排除形成爆炸性混合气体的可能性，确保机组的安全。

氢冷发电机机座都是设计成“耐爆”型压力容器，就是指机座应能承受氢气和空气混合体的最强烈的爆炸。这类爆炸不得损伤电机外部的人员、器材和厂房。这种事故只有在气体置换过程中，出现误操作的情况下才可能发生。正常运行时氢压远大于大气压，空气是不可能直接进入机座的，故只要维持必要的氢气纯度，充氢运行时发电机是很安全的。。

在氢气置换过程中必须确认气体的取样分析部位正确无误：在用CO2置换 H2或空

气时；必须在机座顶部取样；在用 H2或空气置换 CO2，一定要在机座底部取样。如取样不当，误报混合气体的成分，造成高纯度的假象，就潜伏着混合气体是爆炸性的可能性，或CO2实际上仍留在机内而使进入机内者有被窒息的危险。

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在运转中，万一发生密封瓦烧毁或密封断油事故，氢气将会从密封支座与轴颈之间喷出。此时，必须立即停机解列低速盘车，排氢降压，在低氢压时再用CO2置换氢气，一般情况由于高压氢气急速扩容，大量吸热，氢气喷出时不至于发生火灾，但在现场要杜绝一切火花以免引爆。如果发生火灾应立即用也只能用CO2气体灭火，以资安全。

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第二节 600MW发电机的技术参数

引进型和国产优化型600MW汽轮发电机：额定电压多为20KV和24KV，额定功率因数都为0.9，效率在98.7％以上；短路比都不小于0.5；定子绕组联结法都为YY结构。冷却方式都为水氢氢，即定子绕组水内冷、转子绕组氢内冷、定子铁芯及端部构件氢冷。

岱海发电有限责任公司一期工程汽轮发电机设备是上海汽轮发电机有限公司生产的优化QFSN－600－2型，共计两台，总容量1200MW。 一 发电机组技术数据

表3－1所列为经上海汽轮发电机有限公司优化后设计的岱电一期工程QFSN－600－2型汽轮发电机的主要技术数据。表3－2为QFSN－600－2YH发电机与QFQS－200－2发电机技术数据比较

表3－1 岱电一期工程发电机组技术数据

制造厂家 发电机型号 级数 相数 接线方式 额定容量 有功功率 无功功率 定子电压 定子电流 功率因数

额定励磁电压（90℃） 空载励磁电压（75℃） 额定励磁电流 空载励磁电流 额定效率（保证值） 额定频率

上海汽轮发电机有限公司 QFSN-600-2 2 3 YY 667MVA 600MW 290MVAR 20KV 19250A 0.9（滞后） 407V 139V 4145A 1480A 98.85% 50HZ

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额定转速

发电机主要性能参数 定子槽数 转子槽数

定子每相串联匝数 定子绕组对地主绝缘厚度 定子绕组匝间最大电压 定子绕组工频绝缘强度 短路比 发电机波阻抗 定子绕组每相对电容 转子每槽匝数 转子电流密度 转子槽绝缘单边厚度 气隙磁密

转子匝间绝缘厚度 护环直径 护环长度 集电环外径 转子绕组电感

发电机负序承载能力I2(最大稳态值)

I22*t(最大稳态值) 发电机飞轮力矩 发电机临界转速 一阶

二阶 三阶

定子绕组直流电阻（75℃时）转子绕组直流电阻（75℃时）3000r/min 42 32 7 5.4mm 7143V ≥43000V 0.54 74.3Ω

0.213uF（设计值）8

9.23 A/mm2 1.3mm 10160Gs 0.4mm 1228mm 825mm 380mm 0.701H 10%

10S

3.83104Kg2m2 731 r/min 2136 r/min 4483 r/min 1.443310-3Ω 0.0755Ω

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直轴同步电抗Xd 交轴同步电抗Xq

零序电抗XO（非饱和值/饱和值）

负序电抗XZ（非饱和值/饱和值）

定子绕组漏抗XL 转子绕组漏抗XF 发电机噪声水平 发电机容积:

定子铁芯内径 定子铁芯外径 定子铁芯长度 定子外壳压力 定子绕组尺寸 空心m3h－壁厚 实心m3h 每槽线圈股数 空心 实心

定子电流密度 定子线负荷 定子绕组并联支路数 转子本体长度 转子总长度 转子直径

发电机主要部件重量: 发电机总重量 发电机定子总重量

215.5% 210% 10.1/9.59%

22.1/20.3%

15.861% 15.304% ≤85db(A) 未插转子100 M3 插完转子90 M3 1316 mm 2673 mm 6300mm 1.0MPa

4.737.5-1.35mm 2.2437.5mm

上层435，下层434 n 上层4310，下层438 n 上层8.5，下层10.6 A/mm21955 A/cm 2 6250mm 12420 mm 1130 mm 485T 320T

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发电机定子运输总重量 发电机定子运输尺寸L3W3H 转子装配重量 内端盖重量 导风环重量

外端盖重量(汽端/励端) 冷却器外罩重量 出线盒重量 瓷套端子重量 中性点外罩重量 主引线端子重量 发电机冷却方式：

定子线圈、引出线、出线瓷套端子

定子铁芯，转子线圈和气隙 绝缘等级： 定子绕组 转子绕组

定子绕组冷却水流量 定子绕组冷却水压力 发电机各部温度极限： 定子绕组冷却水进口水温 定子绕组冷却水电导率 定子绕组出水

定子绕组上、下层线棒间 定子铁芯 定子端部构件 发电机氢气及冷却系统 气体冷却器数目 每组冷却器百分比容量

345 T

105203402034350mm 66T 440Kg 150Kg

10874/10560 Kg 12066Kg 5154 Kg 287 Kg 258 Kg 138 Kg 水、氢、氢 水冷

氢冷 F级 F级 100t/h 1.5-2.0MPa ≤50℃ 0.5-1.5us/cm 85℃ 90℃ 120℃ 120℃ 2台4组 25%

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退出一组冷却器发电机出力 气体冷却器进水温度 气体冷却器出水温度 气体冷却器水流量 额定氢压(表压力) 最大压力(表压力) 冷氢温度 发电机出口风温 额定纯度 最低允许纯度 含氧量 漏氢量

定子绕组内冷却水 入口处压力(表压) 入口处温度 流量

20℃ 时的导电率 20℃ 时的PH值

480 MW 33℃ 37℃ 900 t/h 0.4MPa 0.5MPa 46-48℃ ≤80 98% 95% ＜1% 10/9 M3/24h

0.15-0.2MPa 45～50℃ 90-105m3/h 0.5～1.5us/cm 6.8～7.3

表3－2 QFSN－600－2YH发电机与QFQS－200－2发电机技术数据比较

型号 额定容量 额定功率 最大连续出力 额定功率因数 额定电压 额定电流 额定数据

QFSN－600－2YH 666.67MVA 600MW 654MW 0.9 20KV 19245A QFQS－200－2 235.3MVA 200MW 0.85 15.75KV 8625A 110

额定转速 额定频率 相数 定子接法 冷却方式 额定工作氢压 短路比 效率 稳态 暂态 定子槽数 每极每相槽数 并联支路数 极数 绕组节距 转子槽数 每根线棒实心导线 每根线棒空心导线 实心导体尺寸W3H 空心导体尺寸W3H3δ（壁厚） 定子电流密度J 定子线负荷Ast 定子铁芯外径Da 定子铁芯内径Di 定子铁芯长度Li 气隙（单边）g 定子总重量 转子重量 3000RPM 50Hz 3 YY 水氢氢 0.4Mpa 0.542 98.94% I2≤8%In （I2／In）22t≤10 42 7 2 2 32 72 36 7.532.24mm 7.534.731.35mm 8.33／10.41 A／mm2 1955A／cm 2673.4mm 1316mm 6300mm 88mm 300T 65T 3000RPM 50Hz 3 YY 水氢氢 0.3Mpa 0.534 98.2% I2≤10%In （I2／In）22t≤10 54 9 2 2 1～23 32 24 6 1290A／cm 1150mm 5370mm 70mm 189T 43T 111

转子外径D2 转子本体有效长度 转子运输长度L2 护环直径Dk 护环长度Lk 集电环外径 定子绕组绝缘等级 定子铁芯绝缘等级 转子绕组绝缘等级 噪音 轴承座最大振动值（水平、垂直） 轴承相对位移值 端部绕组固有振频率合格范围 端部绕组自振频率 发电机转向 励磁方式 1140mm 6250mm 12670mm 1238mm 890mm 380mm F F F ＜85dB ＜0.025mm（双幅值） ＜0.076mm（双幅值） fZ＜94Hz，fZ＞115Hz 避开基频+15%和倍频 －10% 汽侧看顺时针方向 静止自并励 励磁变压器20KV／1010mm 5470mm 10680mm B B B ＜85dB ＜0.025mm（双幅值） ＜0.076mm（双幅值） fZ＜94Hz，fZ＞115Hz 避开基频+15%和倍频－10% 汽侧看顺时针方向 交流主励磁机、中频副励磁机同轴 额定励磁电压 0.893KV 额定容量332000KVAY，D－11（Y／△）接线方式 453V 额定励磁电流 氢气纯度 氢气湿度（露点） 进入定子绕组冷却水水量 进入定子绕组冷却水温度 4202A ≥98%  ≤－5℃ 93M3／h 50℃ 1749A ≥98%  ≤0℃ 30M3／h 40±2℃ 112

定子绕组出水温度 冷却水进水导电率 系统软化器出水导电率 PH值 压力 离子交换柱出水量 二次进水温度 二次水量 氢气冷却器进水温度 发电机进风温度 发电机内部充气容积 密封油压高于氢压 氢气冷却器用水量（4个） 发电机漏氢量（保证值／期望值） ≤90℃ 0.5～1.5μS／cm（常温） 0.1～0.5μS／cm 7～8 0.25～0.36MPa 40～60L／min ≤33℃ 170M3／h 20～33℃ ≤40℃ 110 M3 0.05±0.01Mpa 620T／h 11／8（m3／d） ≤70℃ 0.5～1.5μS／cm（常温） 0.1～0.5μS／cm 7～8 0.1～0.2 MPa ≤33℃ 30M3／h 15～30℃ ≤40℃ 83M3 0.05±0.01Mpa 300T／h 14 m3／d 续表 QFSN－600－2YH发电机设计参数

设计参数 定子每相直流电阻（75℃） 转子绕组直流电阻（75℃） 定子每相对地电容（A、B、C） 转子绕组自感 直轴同步电抗Xd 横轴同步电抗Xq 直轴瞬变电抗（不饱和值）Xdu′ 直轴瞬变电抗（饱和值）Xd′ 横轴瞬变电抗（不饱和值）% % 25.40 44.14 单 位 Ω Ω μF H % % % 数 值 0.00149 0.098 0.22 0.38 228.62 226.58 28.87 113

Xqu′ 横轴瞬变电抗（饱和值）Xq′ 直轴超瞬变电抗（不饱和值）Xdu″ 直轴超瞬变电抗（饱和值）Xd″ 横轴超瞬变电抗（不饱和值）Xqu″ 横轴超瞬变电抗（饱和值）Xq″ 负序电抗（不饱和值）X2u 负序电抗（饱和值）X2 零序电抗（不饱和值）X0u 零序电抗（饱和值）X0 直轴开路瞬变时间常数Tdo′ 横轴开路瞬变时间常数Tqo′ 直轴开路超瞬变时间常数Tdo″ 横轴开路超瞬变时间常数Tqo″ 直轴短路瞬变时间常数Td′ 横轴短路瞬变时间常数Tq′ 直轴短路超瞬变时间常数Td″ 横轴短路超瞬变时间常数Tq″ 灭磁时间常数T 转动惯量（GD2） 失磁异步运行能力 失磁异步运行时间 进相运行能力 s N2M2 MW min MW ＜3 3.73105 240 15 600 s 0.04 s s s 1.35 0.13 0.04 s 0.06 % % % % % s s s 18.94 22.06 20.30 9.94 9.14 8.27 1.14 0.04 % % 21.66 20.59 % % 34.84 23.54 114

进相运行时间 三相短路稳态短路电流 失步功率 额定负荷下的不同步能力 电动机状态运行能力 发电机使用寿命 h % MW s 年 连续运行能力 180 240 20振荡周期 60 ＞30 二 漏氢量

当发电机在额定氢压0.4兆帕下运行，保证漏氢量每天不大于11．3立方米（常压下的体积），当在额定氢压为0．50兆帕下运行时，则不大于13．4立方米。总装后机内的气体容量约为110立方米，上述漏氢量低于能源部规定要低于5％机内气体容量的要求。发电机内定子绕组水支路的容积约为0．36立方米，在额定氢压下做空气气密试验时气体泄漏量每天不超过绕组水支路容积的4％。 三 励磁系统主要特征

岱海电厂QFSN－600－2型发电机采用具有高起始响应性能的静止自并励励磁系统。在额定工况下，发电机励磁电压能在0．1秒内从额定电压值上升到顶值电压与额定励磁电压差值的95％。强励顶值电压：2倍额定励磁电压。采用静态励磁顶值电压可大于2．5倍以上。允许强励时间：10秒

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第三节 发电机的结构

一 发电机的冷却

发电机的发热部件，主要是定子绕组、定子铁芯（磁滞与涡流损耗）和转子绕组。为使这些部件发出的热量散发出去，必须采用高效的冷却措施，保证发电机各部分温度不超过允许值。

在汽轮发电机的发展过程中，冷却方式的发展一直占有主导地位。它关系到整个发电机的技术经济指标以及运行的可靠性，因此，发电机运行中的各部件冷却质量十分重要。对于200MW及以上汽轮发电机组主要是使用冷却效果好的冷却介质，并发展了把冷却介质引入载流导体内的直接冷却技术，即所谓绕组的内部冷却方式。

目前用以大型发电机冷却的介质有氢气、水和油。它们的冷却能力都比空气强，表3－3列出了氢气、油和水与空气之间冷却能力的比较。从表中可以看出，水的冷却能力最好。

表3－3 各种冷却介质的冷却能力比较（设空气＝1.0） 冷却介质 空气 氢气（414Kpa） 油 水 在发电机冷却系统中，冷却介质可以按不同的方式组合。对于容量600MW的汽轮发电机，其定、转子绕组都采用内冷方式。按定、转子绕组和铁芯的冷却介质的不同组合，600MW汽轮发电机的冷却方式主要有以下几种。

1）全氢冷：定、转子绕组采用氢内冷，定子铁芯采用氢冷。

2）水氢氢冷：定子绕组水内冷、转子绕组氢内冷、定子铁芯及定、转子表面构件氢冷。

3）水水氢冷：定子绕组水内冷、转子绕组水内冷、定子铁芯氢冷。

汽轮发电机结构与冷却方式密切相关。国内外生产的600MW汽轮发电机大部分为水氢氢冷却方式，也有全氢冷或水水氢等型式。国内电厂已装设或正在计划装设的，以及国产的600MW汽轮发电机都为水氢氢冷却方式，因此以下几节将分别介绍相关电厂这种型式的

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相对比热 1.0 14.35 2.09 4.16 相对密度 1.0 0.35 0.848 1.0 相对流量 1.0 1.0 0.012 0.012 相对冷却能力 1.0 5.0 21.0 50.0

岱海电厂600MW发电机定子线圈在槽内固定于高强度玻璃布卷包模压槽楔下，在铁芯两端用割有倒齿的、行之确有实效的关门槽楔就地锁紧，防止运行中因振动而产生的轴向位移。楔下设有高强度弹性绝缘波纹板，在径向压紧线棒。在部分精楔上开有小孔，以便检修时可测量波纹报的压缩度（有随机测量工具）以控制槽楔松紧度。在槽底和上、下层线棒之间都垫以热固生适形材料，使相互间保持良好接触。又采用了涨管热压工艺，使线棒能在槽内紧固可靠地就位；为了线棒表面能良好接地，防止槽内电腐蚀，在侧面用半导体板紧塞线棒见图3-11。

图3-11 岱电一期600MW发电机定子绕组在槽内的固定

定子绕组的端部全部采用美国西屋公司成熟可靠的刚一柔绑扎固定结构。它由充胶的层间支撑软管、可调节绑环、径向支撑环、绝缘楔块和绝缘螺杆等结构件以及绑带、适形材料等将伸出铁芯槽口的绕组端部固定在绝缘大锥环内。成为一个牢固的整体，绝缘大锥环的小直径端搁在铁芯端部出槽口下的覆盖着滑移层的绝缘环上，而绝缘大锥环的环体则固定在绝缘支架上，支架的下部又通过弹簧板固定在铁芯端部的分块压板上、形成沿轴向的弹性结构，使绕组在径向、切向具有良好的整体性和刚性，而沿轴向却具有自由伸缩的

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能力，从而有效地缓解了由于运行中温度变化而因铜铁膨胀量不同在绝缘中所产生的机械应力，故能充分地适应机组的调峰方式和非正常运行工况。水冷的定于绕组连接线也固定在大锥环和绝缘支架上。为了运行安全，绕组端部上的紧固零件全部为高强度绝缘材料所制成。见图3-12

在绕组端部靠近铁芯出槽口的可调节绑环上，汽、励两端各设有一道气隙挡风环（板），

图3-12 岱电一期600MW发电机定子端部绕组结构示意图

用以限制进入气隙的风量。

日立公司600MW汽轮发电机定子绕组线棒截面及其在槽内的固定见图3-13。在每个槽上、下层线棒层间埋置一支电阻测温元件，每一根上层或下层线棒绝缘引水管的出口水接头上，也各埋有一支热偶测温元件，用来检测相应的部分的温度。

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图3-13定子绕组线棒截面及其在槽内的固定（日立公司600MW汽轮发电机）

1－槽底垫料；2－空心线；3－实心线；4－主绝缘；5－层间垫料（或埋测温元件）； 6－半导体弹性波纹板；7－换位垫片；8－传动、垫条；9－滑动楔动；10－锥形楔销

4 定子绕组绝缘

定子绕组绝缘包括：股间绝缘、排间绝缘、换位部位的加强绝缘、线棒的主绝缘。 主绝缘是指定子导体和铁芯间的绝缘，即对地绝缘。它最易受到磨损、碰伤、老化和电腐蚀及化学腐蚀。其结构上可分为两种：一种是烘卷式，一种是连续式。大容量发电机都采用连续式绝缘。

现在国内外大容量汽轮发电机定子绕组的绝缘材料，普遍采用以玻璃布为补强材料的53841WC牌号环氧树脂为粘合剂或浸渍剂的粉云母带，最高允许温度为130℃。其优点是耐潮性高、老化慢，电气、机械及热性能好，但耐磨和抗电腐蚀能力较差。

线棒的制作一般是将编织换位后的线棒垫好排间绝缘和换位绝缘，刷或浸B级粘合胶，再用云母粉、石英粉和B级胶配成的填料填平换位导线处和各股线间间隙，热压胶化成一

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整体，端部再成型股化。然后，用玻璃布为底的环氧树脂粉云母带胶带，沿同一方向包绕，每包一层表面需刷漆一次，直包绕到绝缘要求的层数，再热压成型，最后喷涂防油、防潮漆及分段涂刷各种不同电阻率的半导体防晕漆。涂了半导体漆后，可以防止处于槽口和铁芯通风槽线棒表面处的电场突变。

现今流行的大型电机绝缘是用多胶环氧粉云母带（含胶量为35.5％～36.5％），连续式液压或烘压成型。

新发展的绝缘的介电强度达25～31KV／mm，热态介质损耗为0.06～0.08，所以其厚度普遍较小，如20KV级为4.5～5.5mm、24KV级为5.5～6.5mrn等，耐热等级一般为B级或F级。我国研制的改型环氧绝缘的平均击穿电场强度也达30KV／mm，130℃时的tgδ为6.36％，并已用在600MW发电机上。 5 定子出线和出线盒

发电机定子出线导电杆是装配在出线瓷套管内的，组成了出线瓷套端子。结构设计使定子出线穿过装在出线盒上的绝缘瓷套管，将定于绕组出线端子引出机座外，”并保证不漏氢又不漏水。出线瓷套端子共有6个。其中3个主出线端子通过金具引出；另外三个斜装的为中性出线端子，由中性点母板及编织铜排连接起来形成中性点；出线瓷套端子和中性点母板均为水内冷。出线瓷套端子对机座和对水路都是气密的。以每个出线瓷套端子为中心，从出线盒向下吊装着4个同心的电流互感器提供给仪表测量或继电保护用。 出线盒外形像长筒形压力容器由不锈钢板拼焊而成，既“耐爆”又有足够的刚度，可安全地支撑着定子出线瓷套端子及套装在瓷套管外的电流互感器。每个出线盒亦要通过与机座相同等级的水压及气密试验的严格考核，具有良好的强度、刚度和气密性能。不锈钢板．为反磁性，故大大减少了主出线导电杆上大电流在其周围的钢板上所产生的涡流损耗。见图3-14. 在出线盒上与机座结合的大平面上开有T型密封槽，用以加压注入液态密封胶，杜绝氢从合面上的缝隙中渗漏出来的可能性。

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6 定子水路

6.1 总进出水汇流管

总进、出水汇流管分别装在励端和汽端的机座内，对地设有绝缘，运行时需接地。盯住

它们的进、出水口及排气管分别放在汇流管上方，这是为了防止绕组在断水情况下失水的措施。但它们的法兰设在机座的上侧面，便于和机座外部总进出水管相联接。排放水管口分别放在机座两端的下方，具有特殊设计的结构；它对机座是密封的但能适应温度变化而产生的变形，对机座和相连接的外部管道都是可靠地绝缘的。在外部 总进、出水管上装有测温及报警元件。在用水冷专用摇表测量定于绕组绝缘电阻时，要求总进、出水汇流管对地有一定的绝缘电阻，而在做绕组耐电压试验时又要求把它们接地；为了试验时方便，“在接线端子板上各设有接地接线柱，专为变更总进、出水汇流管及出线盒内出水小汇流管对地绝缘或接地之用。

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图3－14 岱电一期600MW发电机定子出线盒和主出线结构示意图

6.2 定子绕组水路与水电接头

发电机内设有进水母管和出水母管。按每匝线圈进出水方式及其两半匝线棒的水流方向，定子绕组的水路连接可分两种形式：串联双流水路和并联单流水路。两种水路连接形式如图3－15所示。

600MW汽轮发电机都采后一种方案。并联单流水路即一个线圈二条水路，每半匝线棒为一条水路，故又称为半匝水路。由于这种水路的进水和出水母管分别布置在电机内的励磁侧和汽轮机侧，故又称这种水路为双边进出方式。这种方案水路短、水压降小、进水压力低（与方案1比较）。上层和下层线棒内的水流方向相同，进水侧线棒温升较出水侧低。这种方案适用于容量大和铁芯长的发电机。

岱电600MW发电机冷却水从励端或集电环端的总进水汇流管通过连接的聚四氟乙烯绝缘引水管流入定子线棒，再从线棒出水接头通过绝缘引水管流入总出水汇流管。每根上层或下层线棒各自形成一个独立的水支路，共有84个并联的线棒水支路。每一个独立的水支路单独进入总进、出水汇流管。与图3－15b所示水路不同之处是每一个独立的水支路进入汇流管前不并列。另有六路冷却水从励磁机端或集电环端的总进水汇流管进入，也通过绝缘引水管流经绕组引线，即线圈端部连接线，主引线及出线瓷套端子或中性点母线后，进入出线盒中的小汇流管，再从外部管道流入汽端总出水汇流管，然后一起引出到外部总出水管，流回定子水箱。

在水内冷的定子绕组中既通电又通水，它必须有一个可靠的水电接头，使定子绕组按电路接通，又让水方便地引入和排出。因此水电接头是水冷发电机中关键的部件。绕组鼻端上下层两线棒间的水电联结必须十分可靠，若发生渗水或漏水，则会严重影响电机安全

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(a) (b)

图3－15 定子绕组内冷水路连接方式

(a)串联双流水路；(b)并联单流水路

1－空心导线；2－水电接头；3－绝缘水管；

4－进水母管；5－出水母管

可靠运行，甚至造成重大事故。

目前，国内外一些水冷定子绕组的水电接头不尽相同，主要可分为三种类型。 第一种类型如图3－16所示。一个绕组的上层、下层线棒端的鼻部，将两线棒的多股实心导线分别弯曲，用银焊焊在一起，构成两线棒实心导线电的通路。鼻端两线棒的空心导线抽出向同一方向弯曲，各自焊在一起后，放入各自的水接头盒内封焊，然后将两个水

图3－16 定子绕组水电接头图（一）

1－实心导线；2－空心导线；3－水接头；

4－三通接头；5－绝缘引水管

图3－17 定子绕组水电接头图（二）

1－导电并头套；2－导电楔块；3－水接头盒；

4、5、6－接头零件

接头通过一段铜管连至三通接头，构成空心导线电的通路，三通接头再经绝缘引水管接至水母管。这类水电联结(水电合一水接头)的特点是，结构简单可靠、易于装配和检修。我国目前水电接头以及美国西屋公司等有与此类似结构。

第二种类型如图3－17所示。绕组上层、下层线棒鼻端通过导电并头套把两线棒的空心与实心导线一起套住，套内线棒间用导电的斜楔楔紧，保持电的良好通路。每根线棒的端头伸出并头套外，伸进各自的水接头盒（导水并头套）进行封焊。两个线棒的水接头各自经绝缘引水管接至进或出水母管。这种水电联结的特点是：水、电完全分家，水接头完全不导电，

接头部位的股线不会发生不填实问题，运行中断股的可能性基本不存在。岱电一期600MW发电机与之类似,不同的是电接头部分, 它的上、下线棒之间是靠L形紫铜块用螺丝在线棒端头压紧(5排12层截面为2.538mm

图3－18 KWU厂生产的水电接头示意图

1－聚四氟乙烯管；2－波形密封套筒；3－螺帽；

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4－管形接头；5－水接头盒；6－把紧螺杆； 7－连接套管；8－带穿孔的压板；9－间隔垫块；

10－带丝孔的压板；11－下层线棒；12－上层线棒；13、14－弹簧垫圈；15－O型垫圈；＊接触面

已挂锡)实心扁铜线,中频加热锡料灌焊。

德国Siemens公司KWU厂生产类似的水、电接头（水接头与电接头分家），如图3－18所示。这种结构的水、电接头在KWU厂已有长期的生产和运行经验，其与图3－17的不同之处，是电接头部分，它的上、下线棒之间是靠间隔垫块的接触导电，由上、下压板、螺杆和弹簧可保证接触压力，对两个接触面不作特殊的加工要求，间隔垫块可以随线棒间隔的大小进行调整。这种结构在运行中需要解开上、下线棒时，十分简便，易于维修。

这类水接头亦可通过三通接头将上、下线棒的水接头连接后，再经绝缘引水管接至进或出水母管，此时水接头和三通接头都成了通电的部分，较易受电化腐蚀。

第三种类型如图3－19所示。水电并头套（水套）上除焊有与引水管连接的接头外，还焊有一组长短依次排列的导电片。每根线棒空心和实心导线分成两排，中间填放一块斜楔，并排放进水电并头套内，楔紧后焊封。焊在水电并头套上的导电片，经弯曲与另一根线棒端的并头套上的导电片逐一焊接成电的通路这种水电接头具有轴向长度短、焊接简单、嵌线后装配方便等优点。但水接头焊接工艺要求高，加热后用银或锡焊接，严防内孔堵塞。法国阿尔斯通600MW发电机与此相同。

图3－19 定子线圈水电接头图（三）

1－水电并头套（水套）；2－引水管；3－导电片（钢排）；4－搭焊；

5－斜楔；6－水套；7－导电片；8－斜楔

7 岱电600MW发电机氢气漏入定子水路问题

由于氢压大于水压，在管道、绝缘引水管、水接头或空心铜线内如存在微细裂纹或毛细小孔，一般情况下定子水路不会漏水，但氢气会从小孔细纹处漏入定子水系统。漏入水系统的氢气积蓄在储水箱的顶部，通过安全阀设定在0．03 5兆帕压力下释放，排人大气。岱电600MW发电机在储水箱的排气管上装有一只氢气流量表。可以测定氢气漏量。安装表时，不能让凝结在排气管内的冷凝水流进氢气流量表。决不能忽视氢气漏入定于水

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路问题，每星期至少检查并记录一次氢气漏量。由于氢气对塑料管壁的渗透作用，预期经常性的漏氢量每天会有0.14立方米。如果经常性的漏氢量每天超过0．57立方米，则是一个明确的漏氢的信息，要安排在下次有合适的停机期间找漏并予以修复。 8 岱电600MW发电机的氢冷却器及其外罩

发电机的氢冷却器卧放在机座顶部的氢冷却器外罩内。在汽、励两端的氢冷却器外罩内各有一组氢冷却器，每组分成二个独立的水支路。当停运一个水支路时，冷却器能带80％的负荷运行。

氢冷却器外罩为钢板焊接的圆拱形结构，横向对称布置安装在发电机机座的两端顶部。这样既可减少发电机轴向长度，运输时另行包装，又可减少定子运输尺寸和重量。

外罩是用螺钉把合在机座上，并在结合面的密封槽内充胶密封，连接成为整体。外罩热风侧的进风口跨接在铁芯边端的热风出风区的机座顶部，其冷风侧的出风口座落于机座边端冷风进风区的上部，由机座边端第一隔板和与其结合在一起的内端盖和导风环构成设在转子上的风扇前后的低、高压冷风区。外罩的顶部处于发电机的最高位置，故在该处内部设置了充、排氢管道，在励端外罩顶部内还设有氢气纯度风扇的两根取样管，在汽端则有一根气体分析取样管，这些管道的进出口都设在发电机机座的底部。

冷却器在出厂前要承受1.4兆帕的水压试验，在现场的工作压力或验收试验压力不得大于0.8兆帕。为了防漏，采用耐腐蚀能力极好的B10镍铜管以防管材腐蚀，并对冷却管逐根进行涡流探伤，确保其材质。管板用防腐蚀的海军铜板制成。采用了胀管工艺，严格控制铜管与管板配合尺寸并精心胀管，确保质量。在冷却器结构上则充分考虑了热膨胀、排污、密封、安装、检修等问题。

冷却器的前水室端是用螺栓刚性地固定在（发电机机座顶部的）氢冷却器外罩右侧边框上，进出水管都连接在前水室前部的进出水管口上。在前水室顶邹设有四个排气孔，底部设有两个排水孔。在冷却器后端的后水室则用不锈钢垫片支撑在氢冷却器外罩左侧边框上，该垫片使冷却器能随温度变化而自由胀箱。后水室的外端用框形隔板及钢板顶盖密封，在这个空间设有一个放气阀。为了确保安全，在拆顶盖之前必须先打开放气阀，释放盖内压力。在拆卸了顶盖和后水室的盖板之后，才能检查冷却器内的翅片管。此外在冷却器后水室端面的外罩框口上侧，有一个通孔接有一个旁路阀通往后水宝顶盖内的空间，在正常运行时用以平衡不锈钢薄垫片两侧氢气压力。当发电机充氢升高压力时，应打开平衡阀，关闭排气阀使不锈钢垫片的两侧压力均等。在气密盖板上有一专用的注意事项标牌，在铭牌上刻有安全操作的说明。冷却器结构见图3-20。

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图3-20 岱电一期600MW发电机氢气冷却器

1－阀门盖 2－均压阀 3－排气阀 4、14－框架 5－冷却器外罩 6、15－弹性隔膜及密封垫

7、16－冷却器框架装配 8－返回端水箱 9－返回端水箱盖 10、11－框架盖 12－铭牌 13－密封垫 17、

22－进水箱 18、21－进水箱盖 19－连接水管 20－管板

为了防止冷却水直接漏入机内，在冷却器与机座之间采用迷宫式挡水隔皈，并在前、后水室二端的冷却器外罩底部设有ZG1/2〃螺孔，可接出浮子式液泣控制器（检漏报警仪）的排放管道供检测冷却器有无漏水情况。 三 转子

发电机转子由转轴、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，各部分的详细结构特点见以下说明。 1 转轴

1.1 转子本体（转轴）

大容量发电机的转子铁芯采用导磁性能好和机械强度高的优质含金钢锻件，如镍铬钼钒（NiCrMoV）、镍铬钒、铬镍钼等合金钢的单一锻成体，经校验合格后，加工制成。汽轮发电机转子直径最大已达1.25m ，其中心孔的切向应力已接近目前锻件允许应力的极限。我国引进考核型600MW汽轮发电机转子外径为1.0922m ，本体长5.893m 。国产优化型600MW汽轮机转子直径为1.13m，本体长6.25m，总长12.025m，重量为72T，转轴材料为

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冷氢自位于进风区的靠近转子本体的导线侧面进风孔分别进入绕组端部和槽部的各匝导线后，端部的冷却气体流至磁极中心处沿轴向出风口流出导线进入出风区，然后通过本体上靠近护环的通风槽排往气隙，再被高压风扇抽出。磁极引线的冷氢自励端导电螺钉处附近的进风孔进入磁极引线，然后在位于转子绕组端部出风区的出风孔排出，再经转子本体的通风槽进入气隙。 3 转子护环及阻尼措施 3.1 转子护环

护环对转子端部绕组起着固定、保护、防止变形、位移和偏心作用。护环承受转子绕组端部及本身的巨大离心力、弯曲应力及热套应力等，通常用非磁性高合金奥氏体钢制成，所用钢种大多属Mn－Cr系列（鉴于18Mn5Cr、18Mn4Cr这类Mn－Cr系列钢护环在实际运用中易于萌生应力，腐蚀裂纹并在潮湿环境中易于扩展，目前国际上一致推荐采用18Mn18Cr（18︰18）材料代替原护环材料）。前苏联用密度较轻的钛合金护环，已成功地用在800MW发电机上。 护环的嵌装有三种基本形式：

（1）护环只通过中心环嵌装，护环端头与转子本体脱离，叫分离式嵌装。 （2）护环同时嵌装在转子本体和中心环上，叫两端固定式嵌装。 （3）护环只嵌装在转子本体上，叫悬挂式嵌装。

分离式嵌装的护环边端与绕组之间有相对位移，只适用于小容量电机。两端固定式嵌装的护环，采用弹性中心环后，如图3－31（a）所示，可用于较大容量电机。大容量汽轮发电机常采用悬挂式嵌装的护环，见图3－31（b）。

图3－31 转子护环组件

（a）两端固定式嵌装组件 （b）悬挂式嵌装护环组件

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进口和国产600MW汽轮发电机的转子护环都是悬挂式嵌装结构。图3－32所示为山东邹县电厂600MW汽轮发电机（日立造）端部图，从中可见其悬挂式嵌装的护环结构。 3.2 阻尼措施

为了提高汽轮发电机承受不对称负荷的能力，提高阻尼作用和有效地削弱负序电流对转子发热等不利影响，发电机转子上都采取了一定的阻尼措施（阻尼绕组）。

阻尼绕组有全阻尼和半阻尼之分。全阻尼绕组是指在转子各槽的槽楔下都压着一根全长铜制阻尼条，大齿上若干浅槽内也放有阻尼条，所有阻尼条在端部用铜导体连接在一起，构成形似鼠笼的短路环。半阻尼绕组是指只在转子两端装梳齿状的阻尼环，其梳齿伸进每个槽及大齿上阻尼槽的槽楔下，由槽楔压紧。护环有直接压在短路环上的，也有压在

端面镀银的短路环上的，也有的利用电气上良好连接的槽楔结构或利用转子本体与护环套装处的镀银处理来达到一定的阻尼效果。在600～700MW以下的发电机上多采用局部阻尼（半阻尼）绕组，容量更大的发电机上则多采用全阻尼绕组。

WH公司600MW汽轮发电机转子，为了对感应的负序电流起阻尼作用，在槽楔下面装有阻尼条，阻尼电流通路是护环、铍青铜槽楔、阻尼铜条和槽的中间部位槽楔（黄铜材料制

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图3－32 日立公司600MW汽轮发电机端部结构（悬挂式嵌装结构）

1－定子铁芯端部；2－定子线圈端部；3－铁芯端板；4－铜护板；5－线圈支架；

6－端部防护层；7－风扇叶片；8－磁场绕组端部；9－转子护环

作），形成阻尼系统。

国产600MW汽轮发电机转子采用全阻尼绕组结构，槽楔下放置整根的阻尼铜条。每个大齿极面也设置4个全长槽来放阻尼铜条（这是与WH公司的不同之处〉，两端利用护环与本体的搭接面形成短路环，以满足发电机承担不平衡负荷的能力。 4 岱电600MW发电机转子转子护环及阻尼措施

岱电600MW发电机转子槽楔、护环、中心环、风扇环、联轴器、风扇叶片的强度和寿命均按起停机1万次要求设计，因此在寿命罪间具有足够的可靠性和调峰能力：

转子槽楔由铝合金制成，在径向开通风道，并在顶部按科研成果所优选的形状及尺寸加工成风斗形，具有气隙取气进、出风斗的作用，槽楔上的风斗结合楔下垫条中特殊风孔型式形成一斗二路，并具有两路流量均匀分配的通风方式。护环下端头槽楔则由铍钴锆铜合金制成。

转子线圈端部由具有良好的耐应力腐蚀能力的18 Mn18Cr整体锻制的高强度反磁合金钢护环来支撑，护环热套在转子本体端部的配合面上为悬挂式结构。中心环、风扇环、联轴器均为合金钢锻件，风扇叶片为铝合金锻件。单级螺浆式风扇对称布置在转子两端向定子铁芯背部及转子护环内部送风。

转子本体大齿上月牙槽边缘处的负序涡流发热的温度最高，而发电机负序能力的大小主要取决于这个部位的温升。故岱电600MW发电机参照了西屋900兆瓦发电机的阻尼系统，并为此专门与上海工业大学共同完成了上海市重点攻关项目“汽轮发电机转子负序温度场计算分析”。开发了三维计算软件，经过系统地进行三维线性稳态负序转子涡流场和三维瞬态负序转子温度场的分析计算，以解决月牙槽两端的过热问题，提出了大齿上开阻尼槽方案，并对其负序能力作了实测，证明其负序能力为I22t=10s和I2=10%。，验证了计算程序和论证60O兆瓦级发电机所采用的阻尼系统是能满足设计规范所提出的负序能力I22t=10s和I2=10%。，而新产品出厂前的工程试验结果则验证了这个大齿阻尼槽方案。

故岱电600MW发电机大齿上的阻尼：在发电机转子本体大齿部分每极开了三个阻尼槽。槽内放置高导电率、高强度的铍钴锆铜槽楔，可以分流较多的负序电流；但如各段槽楔间连接不好，电流势必从一根槽楔经过齿部流向另一根，导致在槽楔连结处的齿部电流集中而局部过热。因此还要在两根阻尼槽楔的连接处设置一个镀银的铍钴锆铜搭接块，并在搭接块底部的凹槽内放入两个弹簧以顶住槽楔，保证搭接块和两极增楔之间有良好的电连接。嵌线槽内的阻尼：发电机转子嵌线槽的槽楔材料为LY12高强度铝合金（除大齿旁的槽楔材料为铍钴锆铜外）。在每两根槽楔的连接处也设置镀银的搭接块，以保证槽楔之间有

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良好的电连接。 5 转子绕组

转子绕组由线圈、槽内绝缘及固定、端部绝缘及固定、引出线等组成。下面以岱海电厂600MW发电机为例，介绍大型国产发电机的转子绕组。 5.1 转子线圈

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。每一磁极有8组转子线圈，每匝线圈由上下两根铜线组成，其中＃l线圈6匝，＃2～＃8各为8匝。每圈导线由两个直线部分、四个弯角和端部圆弧所组成。直线部分有8种规格，端部有12种规格总共有20种规格。这些零件都是采用精密加工成形的舌畴接头用中频钎焊拼接而成形，在出厂前还要测转子绕组在不同转速下的交流阻抗以检查转子有无匝间短路，以保证质量。加工过程中用工具来控制通风孔加工，在嵌线过程中又用塞棒检查风道的深度，以防缺孔或堵孔。嵌线以后还要按国标规定的方法在套护环前和超速后各进行一次通风道检验，以检验转子通风道有无堵塞现象，防止运行中发生热不平衡事故。 5.2 转子线圈槽内绝缘及固定

转子绕组在槽内的对地绝缘为高强度F级复合箔热压成形槽衬厚为1.30mm，匝间绝缘为按国外引进技术生产的特殊F级绝缘带状玻璃布板，粘贴在每匝导线的底部。护环下的绝缘由绝缘漆浸渍的玻璃布卷成的绝缘玻璃布筒加工而成。在转子铜线与糟绝缘、护环绝缘和楔下垫条间均各压粘有聚四氟乙烯滑移层，使铜线在离心力高压下能自由热涨冷缩，避免永久性残余变形，以适应调峰运行工况的需要。

转子线圈槽内固定由槽楔、楔下垫条和槽底垫条构成。槽底垫条置放在槽衬底部，防止在径向压紧线圈时槽衬受机械损伤。楔下垫条置放在槽楔和转子线圈顶匝之间，使槽楔与线圈径向夹紧。

5.3 转子线圈端部绝缘及固定

转子线圈端部用高强度F级环氧玻璃布制成的横、顺轴垫块使线圈端部相互间绝缘并固定。为适应发电机调峰运行，护环下绝缘套筒（F级绝缘）与线圈端部铜排接触面粘有滑移层。同时，在绝缘端环上设置了轴向弹性结构，可使线圈端部能轴向伸缩。 5.4 转子引出线

转子绕组的电气连接件的设计充分考虑了减少循环应力以及密封可靠性的要求： 转子绕组的极间连接线由弯成两半圆的对扣凹型导线构成。两半圆之间的联结由高强度含银铜箔构成柔性联接，这种结构有利于转子两极的重量均衡，具有良好的变形能力从

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而减少应力。

转子磁极引线由开有凹槽的两半J型导线和Ω型的柔性连接线组成。引线的一端通过含银铜片组成Ω型柔性连接线与转子励端一号线圈底匝相连接，另一端与径向导电螺杆相连接。引线放置在线圈端部下的引线槽内，用槽楔和压板加以固定。引线采用柔性连接，使其具有良好的热变形能力和抗弯能力。

轴向导电杆，径向导电螺杆采用了高强度的锆铜合金等材料，使其能承受结构件离心力所产生的高应力。导电螺钉外表面热滚包环氧玻璃布绝缘，导电螺钉与转轴之间的密封采用人字型特制橡胶密封圈的压紧螺帽结构，密封效果良好，可经受1.4兆帕气密试验。轴向导电杆在励端轴端处形成L型由含银铜片钎焊接成的柔性连接板，与集电环L型引线构成电气联结。在导电杆中部分段处也采用柔性联接结构，以吸收由于温度变化引起的变形，保护密封，在其L型端面联结螺孔内设置不锈钢衬圈，以防止损伤基本金属。

端部线圈为轴向氢内冷，由二根冷拉成形的П形铜线上下对叠而成，中间形成冷却风道，迎风侧开有进风孔，为了降低端部统组的最高温度采用缩短风路的办法，将冷氢从迎风侧吸入风道后分成两路；其中一路沿轴间流问槽部的斜向出风道，再从槽楔经过甩风风斗排入边端出风区气隙：另一路沿端部横向弧形风道流问磁极中心；从极心圆弧段上侧面的出风孔排入端部的低压热风区，然后从大齿两端的月牙形通风槽甩入边端出风区的气隙。这种端部两路通风结构有效地降低了端部大号线圈的最高温度，使整个转子绕组温差较小而且温度较低。转子引出线结构详见图3－33。

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图3-33 岱海电厂600MW发电机转子径向－轴向引线

1－绝缘 2－内部轴向引线 3－发电机励端 4－连轴器螺栓和剪切套筒并用制动套筒 5－直角形挠性引线 6－集电环引线 7－集电环连轴器 8－密封塞子 9－连轴器螺栓（2处） 10－引线连接螺钉 11－配对标记 12－排气孔 13－发电机轴 14－径向引线 15－J形引线 16－橡胶密封圈

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第四节 水氢氢600MW汽轮发电机的通风系统

前面两节已分别介绍了汽轮发电机定子铁芯和转子绕组典型的通风（氢）冷却系统。在此基础上，介绍几种典型的600MW水氢氢冷汽轮发电机整体的通风冷却系统。 一 半轴向通风的冷却系统

定子铁芯和转子绕组都采用半轴向通风的冷却系统。此种通风系统如图3－34所示。冷却器5置于电机中部，经冷却器冷却后的冷氢，由汽端（即汽轮机侧的发电机端部）风扇4迫使其分成两路。其中一路直接进入汽端铁芯2和转子绕组轴向冷却风道，另一路经机壳上的风道送至励端（即发电机的励磁机侧）进入铁芯和转子绕组的另一半轴向冷却风道。汽励两端进入铁芯和转子绕组的氢气都从铁芯中段径向风道排出。排出的热氢再进入冷却器，这就完成了机内氢气的循环冷却功效。

图3－34 石洞口二电厂水氢氢冷汽轮发电机通风系统

1一机壳；2一铁芯；3一定子绕组；4一风扇；5一冷却器

这种发电机冷却结构在石洞口二电厂的进口机组美国ABB公司生产的600MW发 电机上采用，意大利ANSADO公司等厂家也采用。 二 定子铁芯轴向通风和转子绕组半轴向通风的冷却系统

平圩电厂600MW水氢氢冷汽轮发电机（引进美国WH公司技术）采用这种冷却系统。其通风冷却结构类似图3－35所示（平圩电厂发电机的两组立式氢气冷却器布置在发电机汽端两侧）。风路由转子护环6外汽端的五级轴流式高压头风扇5抽的热氢，首先进

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图3－35 定子铁芯轴向和转子绕组半轴向通风冷却系统

1－转子绕组；2一励端水母管；3一定子铁芯；4一冷却器；5一风扇；6－转子护环

入设置在汽端的冷却器4，冷却器出来的冷风分为两路：一路经铁芯背部流到励端水母管2 ，一部分进入定子铁芯3的全轴向通风道，在汽端排出，另一部分进入转子绕组1的端部和轴向风道，分别在转子本体端部排气槽和转子中部径向排至气隙；另一路冷风转弯经风路隔板和汽端端盖间的风路进入汽端转子绕组端部和轴向风道，分别在转子本体端排气槽和转子中部径向排至气隙。铁芯的轴向出风和转子的气隙出风（热氢）都被高压头风扇抽出再进入冷却器，完成氢气的机内循环冷却功效。为防止励端风路短路，在励端铁芯端部的气隙处设有气隙隔环。

三 定子铁芯径向通风和转子绕组气隙取气斜流通风的冷却系统

这种通风系统也称为定、转子耦合的径向多流式通风系统。

哈尔滨电机有限公司生产的600MW水氢氢冷汽轮发电机的通风系统如图3－36所示(内蒙古岱海电厂一期由上海汽轮发电机有限公司引进美国西乌技术生产的QFSN－600－2型水氢氢冷汽轮发电机与之相同)。定子铁芯径向通风冷却，转子绕组采用气隙取气双排斜流通风（一风斗二路）冷却方式。定子铁芯和转子绕组采用“五进六出”相对应的通风结构，即沿发电机轴向长度分为五个进风区和六个出风区，进出风区交替布置。机座内设有四个冷却器，分别布置在励端和汽端两侧。经冷却器冷却后出来的冷氢，由汽端和励端的风扇送到各个进风区，冷却定子铁芯和转子绕组后都经铁芯的径向风道排向出风区，再进入冷却器，完成机内氢气循环冷却功效。

采用这种通风冷却方式的发电机，为了防止风路的短路，常在定转子之间气隙中冷热风区间的定子铁芯上（或定、转子上）加装气隙隔环，以避免由转子抛出的热风吸入转子再循环。图3－37为一种具有气隙隔环的转子斜流内冷通风结构。

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图3－36 QFSN型600MW水氢氢汽轮发电机的通风系统

图3－37 具有气隙隔环的转子斜流内冷通风结构

1一转子隔环；2一定子隔环；3一定子轴向隔板

四 岱海电厂通风冷却系统

内蒙古岱海电厂(上海汽轮发电机有限公司引进美国西乌技术生产的)QFSN－600－2型水氢氢冷汽轮发电机，定、转子沿轴向有11个风区，为带有气隙隔环的“五进六出”的定、转子径向耦合的多路（流）通风系统见图3－38。转子本体采用了气隙取气斜流通风方式。线圈在槽内的直线部分沿轴向分成十一个进、出风区相间的区段，在宽度方向各为

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二排反方向斜流的径向风孔，是用铣刀加工而成的。在转子线圈的槽楔上加工形成风斗，风斗有两种形式：放在进风区的为吸风风斗，在出风区的为甩风风斗。来自定于铁芯径向风道的氢气，被转子进风区的吸风风斗从气隙吸入转子线圈中两条反问的斜流风道（称为一斗两路），再从线圈底部进入左右两侧反向的斜流风道，进入出风区，热风则从左右两条对称的斜流风路出来，相遇于一个甩风风斗后被甩出槽楔，排入气隙的转子出风区，再进入定于铁芯的径向风道；这样就形成了与定子相对应的进、出风区相间的气隙取气斜流通风系统。国内实践证明气隙取气通风的转子绕组在槽内的温度分布较均匀，平均温度与最高温度都较低。特别适用于大容量、长转子的发电机通风系统。东方电机厂生产的（采用GE技术）和北仑港电厂的（日东芝产－GE技术）600MW汽轮发电机，则是采用带有气隙隔环的“六进七出”的多路通风结构，定、转子沿轴向共有13个风区。

图3－38 内蒙古岱海电厂汽轮发电机的通风系统

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