发电机的冷却方式

2020-04-23  来自: 恒威动力

发电机发热元件主要有定子绕组、定子铁心(磁滞和涡流损耗)和转子绕组。必须采取有效的冷却措施,使这些部件发出的热量向外辐射,并确保发电机各部分的温度不超过允许值。

目前,大型发电机的冷却介质是氢、水和油。它们比空气有冷却能力。


在发电机冷却系统中,冷却介质可以以不同的方式组合。对于大容量汽轮发电机,定子和转子绕组是内部冷却的。根据定子、转子绕组和铁芯冷却介质的不同组合,大容量汽轮发电机的冷却方式主要有:


1。全氢冷却:定转子绕组为氢内冷,定子铁芯为氢冷却。

2。水氢氢冷却:定子绕组内部水冷却、转子绕组内部氢冷却、定子铁芯氢冷却。

3。水冷氢冷:定子绕组水冷,转子绕组水冷,定子铁芯氢冷。


汽轮发电机的结构与冷却方式密切相关。国内外生产的1000MW汽轮发电机大多采用水氢氢冷却。国内电厂、计划或国产1000MW汽轮机均采用水氢氢冷,因此本节将主要介绍这类汽轮发电机。


1。定子内部冷却水路径

定子冷却水首先从水系统进入发电机励磁端汇管,然后通过绝缘水管分别进入上、下定子线棒,然后通过蒸汽端的绝缘水管进入蒸汽端回流汇管,回流到外部水系统。

定子绕组引线、发电机引线和出线瓷套端子的冷却水回路相互串联,然后与定子绕组冷却水回路并联。冷却水自励端母线槽先经绝缘水管进入定子绕组引线,再经绝缘水管进入发电机引线,再经绝缘水管进入出线瓷套端子,进入出线箱小母线槽通过瓷套内的绝缘水管,并通过小母线槽的外部连接管与发电机蒸汽端的出水口母线槽平行,与定子组的风冷却水一起返回外部水系统。

2。发电机氢冷却空气路径

发电机定转子沿轴向分为11个通风区。其中进(冷)风区5个,出(热)风区6个,进、出风区交替分布。发电机定子采用多重通风。首先,被风扇加压的冷氢气由机座端部通过机座隔板上的轴向通风管进入备冷风区。然后,氢气通过铁芯的径向通风通道进入气隙。进入气隙的氢气大部分由转子槽模上的导风口引至转子绕组的通风孔,其余氢气分别引至相邻的两个热风区。在热风区,转子槽模上的风勺将转子绕组冷却后的热氢排放到气隙中,再与相邻风区的氢一起通过铁芯的径向通风道流回铁芯背面,然后通过轴流通风管在空气区收集,然后热氢气进入冷却器冷却。从冷却器冷却后,氢气由风扇加压并循环使用。


定子铁芯端部的磁屏蔽处有一个单独的冷却空气通道。首先,冷氢通过磁屏蔽的内锥进入磁屏蔽两端磁屏蔽上的四个径向通风通道冷却磁屏蔽,并通过底板上的轴向通风孔从后面进入第二风区,与其他氢。出口箱还形成单独的通风回路,热空气通过第二空气区进入冷却器。

为了提高风机的效率和压头,该型发电机在风机进口处装有静导叶导向环。同时,为了减少冷热空气区的横风,提高转子的冷却效果,在定子铁芯孔内风区的间隔位置设置径向气隙隔环,并腾出隔环底部ω的角度范围,以便于转子的装卸。

3。发电机出线及氢冷回路

发电机各相出线及中性点通过集电端下出线罩引出机座,出线罩与定子外机座之间放置密封垫,保持气密性。采用非磁性材料降低定子电流引起的涡流损耗。出线盖板下设有放油孔,防止油或水在导线周围积聚。


定子出线和氢冷却回路。定子出线通过高压绝缘套管穿过外壳,高压绝缘套管由整体陶瓷和铜导电杆组成,导电杆两端镀银。过渡导线和出线套管为氢气内冷,套管内装有电流互感器进行测量和保护。氢气从铜导电杆上端的进风口进入导电杆的内管,在底部变成双层铜管的圆形空间,通过上部的特殊接头排列过渡导线,再由空心磁套带固定过渡导线进入内、外端盖之间的低压风区,进入出口盖的夹层风管。


4。测温元件及出线板热阻:在定子绕组各相热点处嵌入一个温度检测器(RTD)测量绕组温度。而线棒温度,通过每个槽内上下层线棒间埋置的电阻检温计来测量堆芯温度采用埋置热电偶测量。此外,在冷却器的进气区嵌入一个电阻温度计,以测量进出冷却器的空气温度。机器中的所有温度计都通过机座下部的接线板引出。

热电偶:由于发电机欠励时定子端部的温度会很高,所以在这些端部嵌入热电偶来测量温度。安装在定子压环、铜屏蔽、铁芯齿部和轭部的热电偶为铜康热电偶,传感部分焊接在测点。定子线圈出水温度由安装在出水接头上的热电偶测量。轴瓦温度采用钨热电偶测量。钢绞线与热电偶保护套之间的间隙填充陶瓷材料,使钢绞线与外部空气绝缘,防止热电偶在空气中和高温下腐蚀。热电偶引线(玻璃丝包线)引至测温接线盒出线板。


5。氢冷汽轮发电机的优缺点

优点:

当发电机氢气纯度为97%时,其密度小于空气的1/10,发电机的通风损失和转子表面对空气的摩擦损失大大降低到空气的1/10。

增加氢气压力也可以增加0.8倍压力的散热能力。

在氢气中,噪声小,绝缘材料不易被氧化和电晕损坏。

缺陷:

发电机必须密封更紧密,以防止氢气泄漏。因此,必须在机罩与端盖的连接面和轴穿过端盖孔的地方采取适当的密封措施。

发电机内的氢气必须维持规定的纯度,以保证发电机运行性能和避免发生爆炸,为此必须设置一套供氢装置.

氢冷发电机的机座和端盖需采用防爆结构,比空冷发电机更为复杂。

通风系统结构复杂,增加了投资或维护成本。 

关键词: 发电机           

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