水轮发电机的冷却方式

时间: 2018-3-22 17:7:37

    水轮发电机的冷却方式不象汽轮发电机那么繁多主要有空冷、水冷和蒸发冷虽然冷却方 式对水轮发电机的技术经济性能具有密切的关系但还不能算是限制容量的决定因素另外 当电力系统发生故障水轮发电机突然和电网解列即甩负荷时由于水轮机导水机构 关闭需要一定的时间在这段时间内机组的转速将升高为了防止转速上升过多发电机配件设计水轮机的转动惯量GD2要足够大它直接影响到发电机 在甩负荷时的速度上升率和系统负荷突变时发电机的 运行稳定性因此强化冷却减小尺寸的要求由于GD2的限制而显得并不迫切另一方面G D2越大则机组转变化率越小电力系统运行稳定性越高发电机控制器但是GD2过大使发电机 重量增加一方面导致成本提高一方面将加大推力轴承的负荷推力轴承要承受立式水轮发电机的全部轴向负荷所以要具有较高的刚度和强度根据水轮发电机运行的故障统计我 们知道有50%的故障源于推力轴承的缺陷如果水轮发电机的转子尺寸过大重量也相应 较大那么推力轴承的推力负荷就很大若轴承强度不够轴承的结构部件就会发生变形 造成机组运行振动等不稳定现象若将空冷改为内冷可适当减小转子尺寸及重量缓解 推力轴承的负担也有些制造厂设计在相同的GD2限制的情况下增大D从而减小G来缓解推力轴承的负荷再者是出于要提高电机的效率增加电机可靠性的考虑需要改进水 轮发电机的冷却方式继而出现了对水冷及蒸发冷的研究应用
    水轮发电机所采用的传统冷却方式一般都是空冷近年来随着大型水坝和发电机制造业新 技术的发展水轮机的单机容量正向巨型迈进目前已超过80万kW预计还要进一步增长发电机控制器采用传统的空气冷却方式不仅不能满足电机散热的要求而且还限制了容量的增长发电机 的额定容量可由下式计算SN=KABδD2iltnNkVA

    大型发电机是电网的首要设备之一是电能的直接出产者大型电机的开展在整个国民经济 的开展中占有重要地位从电力出产电网运转、办理的经济性和供电质量来看电网中主力机组的单机容量应与电网总容量保持必定的份额例如6~8%单机容量越大则单位容 量本钱下降资料耗费下降其经济功能就越好电机容量的前进首要经过增大电机的线性 尺度和添加电磁负荷两种途径完成可是增大线性尺度一起会增大损耗因为电机的损耗是发电机执行器线性尺度的三次方成正比构成电机功率下降而添加磁负荷因为遭到磁路饱满的限 制也很难完成所曾经进单机容量的首要办法就在于添加线负荷了但添加线负荷就一起会 添加线棒铜损线圈的温度将添加可能到达无法容许的程度这时就有必要选用强化冷却技 术曾经进散热强度然后将电机各部分的温升控制在答应范围内才能确保电机安全可靠 地运转所以冷却技能的前进是电机向大容量开展的确保电机的冷却方法分为气冷和液冷发电机执行器气冷的冷却介质包含空气和氢气液冷的介质有水、油及蒸腾冷却所运用的氟里昂类介质及新式无污染化合物类氟碳介质汽轮发电机所选用的冷却方法较为丰厚包含空冷、氢冷、水冷、油冷及蒸腾冷

    对于大容量的水轮发电机K取发电机调压板35×10-12对应于飞逸转速nr时的发 电机转子周边速度为vmax=KrπDinN6000m/s式中Kr——是飞逸系数Kr=nr nNnr——转子飞逸速度;nN——转子额定转速
    从容量计算式可以看出空冷水轮发电机的极限容量是由电磁负荷、材料强度和定子铁心长 度决定Bδ值受铁心材料饱和的限制不宜取高于
8000Gs线负荷A的取值与采用发电机avr绝缘等级以及冷却方式有关对于空冷效果较好的大容量水轮发电机定子线圈采用F级 绝缘A的取值可为800A/cm叠片铁轭的最大周边速度可取到160m/s对于在水电站进行机 座装焊、定子铁心整圆叠装和下线的水发电机lt的值可取4m在以上各量的极限取值下空冷水轮发电机的极限容量由下式计算Smax=3227×1081Ky2nNkVA
    当额定转速由水轮发电机的转轮形式等因素确定后空冷电机的极限容量也就确定了当空冷电机的单机容量不能满足要求时为了提高电机容量便出现了更有效的其他冷却方式发动机仪表水内冷时由于冷却效果增强了水发的线负荷可提高到1200A/cm气隙磁密可 取8000~9000Gs其利用效率约为空冷发电机的15倍极限容量约为空冷发电机的15~2倍


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