灯泡贯流式机组定子局部温升过高现象及其消除措施

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1、第32卷第2期水电站机电技术Vo1．32NO．2562009年4月Mechanical＆ElectricalTechniqueofHydropowerStationApr．2009灯泡贯流式机组定子局部温升过高现象及其消除措施郑玉民，石小平，黄一申(1．武汉大学动机学院，湖北武汉430072；2．湖北汉江王甫洲水力发电有限责任公司，湖北老河口441800)摘要：通过分析发电机定子散热的途径，找出了发电机定子铁芯温度高影响发电机出力的原因，并通过加装水流导流器的方法，利用水力射流原理把水流引入铁芯外壁的

2、死水区，解决了定子局部温升高影响发电机出力的问题。关键词：王甫洲；灯泡贯流式机组；定子铁芯；导流器；温升中图分类号：TM303．3文献标识码：B文章编号：1672—5387(2009)02—0056—042．1定子局部温升高的现象0引言发电机温度分布表(表1)和定子温度分布图王甫洲水力发电厂位于湖北省老河口市，距离(图1)分别是王甫洲电厂1号、2号、4号机组的温上游的丹江口水库约30km。电厂装有4台灯泡贯度记录。从中可以看出，每台机都有一个测点，而且流式机组，总装机容量10．9万kW，单机容量2．7

3、25都是69号槽的铁心RTD2和绕组RTD3出现了高万kW，全套机组设备都是引进奥地利依林公司的温升的记录。而69号槽对应的位置为发电机的顶产品，2000年5～11月4台机组相继投产发电。机部，说明发电机普遍存在定子顶部温度异常升高的组在投产后均存在发电机定子顶部温升高于其它部缺陷。位的现象，在夏季高温季节机组因定子顶部温度高表1各发电机的温度分布表出现报警信号，有时接近了设定的机组跳闸温度，不得不减负荷运行。本文从理论上分析了发电机定子散热的途径，找出了发电机定子铁芯温度高影响发电机出力的原因，并通

4、过具体实践解决了定子局部温升高影响发电机出力的问题。1发电机的有关技术参数额定功率30．28MVA额定电压10．5kV额定电流1665A2．2定子局部温升高的原因额定频率50Hz机组厂家ELIN公司对发电机铁心的报警温度绝缘等级定子F；转子F设定为9O℃，跳闸温度设定为95℃；绕组的报警温定子槽数414度设定为130℃，跳闸温度设定为135℃，说明两者额定工况温升定子绕组(检温计法)温升正常铜铁温差应为4O℃。max．90K；转子绕组(电阻法)温升max．100K实际表明，除了69号槽所代表的定子顶部

5、的不结构贴壁结构正常温升外，其余各测点的温升曲线表现是正常的，损耗热量额定功率时绕组铜损和铁心铁损额定功率时的铁心温度不超过7O℃，绕组温度不超共计338kW制造厂奥地利ELIN公司机组形式灯泡贯流式收稿日期：2008—12-10作者简介：郑玉民(1974一)，男，博士研究生，研究方向；流体机械状2发电机定子温度的状况态监测与诊断。第2期郑玉民，等：灯泡贯流式机组定子局部温升过高现象及其消除措施57过11O℃，即铜铁温差接近4O℃。这就像欧姆定律即128～138℃了。可以认为ELIN公司在发电机E—I

6、R那样，理解为结构材料的热阻不变时，热路定子的散热冷却设计计算时，总体来说是成功的，而中的温降大小与热流大小成正比。局部效果上是有疏忽的，所以产生了以69号槽所代Ijr钒D，表的定子顶部温升过高的现象。3灯泡贯流式发电机贴壁式铁心定子冷却的理念3．1定子散热分析灯泡贯流式机组整体结构如同一个灯泡，借助于管型座的支撑安装在过水流道里。其发电机的定子铁心为贴壁式结构，由于定子外壁直接与水流接触，定子本身产生的热量也主要由水流带走。则如2jr部冀，图2所示，铁心为贴壁式结构的定子热量的产生来源于铁心轭损、铁

7、心齿损、槽内铜损、端部铜损。这些热量分为P1、P2、P5＼6、P8、PIO(参数定义见图噩注)向外界传递，其中P1为贴壁铁心向流道水体散发的热量，P2、P5＼6、P8、PIO为定子铁心向空气散发的热量，机组内的空气再通过热交换装置把热量传递到外界。定子铁心向空气散发热量集中在发电机内部，由于发电机内部为以机组主轴为圆心辐向《jr部冀，均匀分布结构，也就是说这种散热途径是沿圆周均匀散热，不会产生定子的不均匀温升。而定子铁心向流道水体散发热量的效果取决于流道内定子外围水体的温度和流速，往往就是因为外围水体

8、的温度和流速沿定子圆周存在不同，就造成了定子局部温升过高的现象。图1三台发电机的定子温度分布图由于夏季机组流道中河水温度上升到25℃时，tw帆麈外流遒水澄＼、＼铁心辘按铁心商损懂内铜授螨部钢损满载时69号槽的铁心温度随之达到了报警温度90usIuE：℃(绕组为125℃，铜铁温差小于35℃)，于是不得一不将发电机减载运行，造成了电量损失。被迫将铁辩P1ol宁亭。o心的报警和跳闸温度设定值分别提高到105℃和110℃后，才能在夏季维持发电机满载运行。t^帆内