600MW发电机定冷水系统的若干分析
600MW 发电机定冷水系统的若干分析
[摘 要] 大型水氢氢汽轮发电机由于定子过热引发的电气事故多次发生, 其根源在于水路故障和缺少有效的监测措施, 分析和试验表明定子水路设计是合理的, 安装错误和运行不当是引起故障的主要原因, 分析引起发电机定子绕组烧毁原因, 提出预防和改进措施, 类似事故是完全可以避免的
[关键词] 汽轮发电机 水路 管路安装 气堵 正反冲洗
前言
随着近几年国民经济的高速发展，国产大容量发电机（600MW ）逐步成为电力生产的主力机组，由于大容量发电机单位容量成本下降，材料消耗降低，其经济性能就越好。但同时发电机在运转过程中存在着能量消耗，这些能量都变成了热能，如不对其采取冷却措施，将引起转子、定子等各部件温度升高，从而导致绝缘绕组老化，出力下降，甚至烧毁发电机。这样发电机的冷却就非常重要。水氢氢汽轮发电机定子冷却水系统发生堵塞的事故时有发生, 对定子温度进行监测是诊断冷却系统故障的重要手段之一, 因此掌握冷却系统的故障状态和发电机中温度分布的对应规律是非常必要的。为此结合水氢氢汽轮发电机的结构特点, 提出了汽轮发电机定子线棒冷却水路发生堵塞时原因。为发电机发生水路堵塞时的故障诊断提供了理论依据。由于600MW 机组已经成为国内的主力机组，所以我们的分析以600MW 发电机组为研究对象。
1. 发电机的冷却方式
首先我们以NH 电厂的上海汽轮发电机有限公司生产的600 MW发电机组为依据进行分析，发电机型号为QFSN-600-2，工作转速3000 r/min，额定功率600 MW ，发电机采用水-氢-氢冷却方式，发电机定子为水冷方式，发电机氢压为0.4 MPa 。机组布置2台定子冷却水泵，额定工况流量为105立方米/小时，发电机定子线圈进水压力至少比氢压低0.035MPa 。略低于发电机氢压（如定子冷却水压力大于氢压，可能会造成定子冷却水进入发电机定子堂）。
定子水内冷的定子线圈是由实心股线和空心导线交叉组成，上层线棒的导电截面积要比下层的大；上层由4排、每排5组空实股线组成，下层为4排4组。这种设计的主要原因是由于漏磁通的原因所以造成发电机定子绕组的上层线棒所产生的涡流要大于下层线棒，所以造成的损失也随之增大。为了使上下层线棒造成的损耗大体一致，所以设计的上层线棒的导线数量要多于下层线棒，以平衡上下层线棒漏磁通造成的影响。另外，发电机的上下层定子线棒均采用540 度罗贝尔空换位结构，空实心铜线之比为1:2，主要是利用电气肌肤效应的原理，来减少绕组附加损耗。
发电机内部定子的冷却水路基本上与电气回路一致，原理图请见图1。