发电机结构及冷却

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1、1.11000MW发电机的技术参数一.发电机概述1.同步发电机的功能将原动机上的动能通过发电机转子与定子间的磁场耦合作用，转换到定子绕组上变成电能。2.同步发电机的分类（1）按照原动机的不同，可以分为：水轮发电机和柴油发电机转速较低，极数较多，多采用凸极式转子；汽轮发电机和燃气轮发电机转速很高，采用隐极式转子。水轮发电机组、燃气轮机组启动迅速，宜承担电力系统峰荷；火电机组及核电机组（均为汽轮发电机）不能快速启动，只宜于承担系统基荷。按照冷却介质的不同，可分为：还可分为：3.发电机单机容量不断增长，

2、300MW、600MW已成为主力机组，部分电厂已有1000MW机组投运。优点：（1）可降低发电机的造价和材料消耗量。800MW机组比500MW机组单位成本降低17％；600MW材料消耗只有100MW机组的60％。（2）可降低电厂基建安装费。200MW100％；500MW85％。（3）可降低运行费用。运行人数、厂用电电力系统大机组的单机容量应与系统总容量相匹配，合理比例如下表。系统容量（MW）大机组经济容量系统容量小于10001000～10000大于100004～66～10约≥10％华中、华东、东北

3、和华北四大区域电网电力系统容量均超过40000MW，故适于装置300～600MW以上的单机容量。发电机的单机功率：K为常数；A为定子绕组线负荷，A/mm；为气隙磁通密度，T；为定子内径，m；n为额定转速，r/min；l为定子铁心有效长度，m。K与n不可能大幅提高。增大则转子直径增大，会使转子受到很大的离心力，特别是轴中心孔受到的应力最大，故受到转子材料的机械强度限制。转子本体最大直径1.25m。转子长度和直径的比例不能过大，否则刚度不够，挠度太大，使气隙不均匀，产生不平衡的磁拉力。大型汽轮发电机：

4、目前硅钢片最大磁密只能达2T，气隙磁密不能超过1T，否则会过度饱和。综上，只有通过冷却技术的发展来提高线负荷A，才有较大的可能。几十年来，冷却介质由空气到氢气，又发展到水，使发电机的单机容量大幅上升。冷却介质相对比热相对密度吸热能力体积流量相对吸热量散热能力流速（m/s）相对散热系数空气氢气水114.354.1610.211000110.0513208304021584当定、转子均采用氢表冷时，汽轮发电机单机极限容量只能达100MW；转子氢内冷、定子氢表冷可达250MW；转、定子绕组均为氢内冷时，

5、可达1000MW；目前普遍采用的是转子绕组采用氢内冷、定子铁心采用氢表冷、定子绕组为水冷（简称水氢氢冷却）方式，单机极限容量可达1200MW。超导化：定子绕组采用常导材料导电，转子绕组采用超导材料。超导励磁绕组能产生高于常导励磁绕组所能产生的气隙磁通密度，而不需定子、转子铁心的存在，定子电枢绕组可做成无巢气隙绕组，去掉了铁齿，定子的空间利用率及线负荷都大大提高，单机容量提高3倍，达3600MW。二、发电机工作原理右图为最简单的两极同步发电机。定子上有AX、BY、CZ三相对称绕组，转子是直流励磁的主

6、磁极。当转子磁极上的激磁绕组通以直流励磁电流时，转子形成N与S极的主磁极磁场，磁通Φ0从N极出来，经气隙－定子铁芯－气隙，进入S极而形成回路，如图中虚线所示。若发电机转子由原动机拖动逆时针方向以速度n旋转时，主极磁通Φ0切割定子绕组而感应出对称的三相电势，其电势频率为f=np/60.定子每相绕组电势的有效值为：E=4.44fWKWФ式中W－每相绕组匝数，KW－电势绕组系数，Ф－每极磁通（Wb）每相绕组电势的波形，取决于气隙磁密沿圆周的分布以及定子绕组的具体结构。电力系统中应用的同步发电机，线电势波

7、形都具有很好的正弦性。但是，由于高次谐波的存在，实际线电势波形与正弦波形有一定偏差，只要高次谐波的幅值限制在规定范围内，即可认为线电势是正弦波形。当发电机带上负载，三相定子绕组中将产生电流，三相电流又产生一个合成的旋转磁场，该磁场与转子以相同的转速和方向旋转，这就叫“同步”。百万级发电机技术介绍发电机主要技术数据型号THDF125/67额定功率1000MW功率因数0.9（滞后）最大连续输出功率与汽轮机相匹配额定电压27kV定子电流23778A额定转速3000r/min额定氢压0.5MPa(g)冷却

8、方式水氢氢通风方式定子轴向,转子轴向-径向效率98.95％短路比SCR0.48绝缘等级F（B级温升）励磁电压437V励磁电流5887A励磁方式无刷或静态定子绕组接线方式YY漏氢量≯12Nm3/24h1.2发电机定子的结构特点目前我国热力发电厂的发电机皆采用二极、转速为3000r/m的卧式结构。如下图所示，发电机最基本的组成部件是定子和转子。1-发电机主体；2-主励磁机；3-永磁副励磁机；4-气体冷却器；5-励磁机轴承；6-碳刷架隔音罩；7-电机端盖；8-连接汽轮机背靠轮；9-电机接