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发电机结构及冷却

(5)额定转速。指正常运行时发电机的转速,用r/min(每分 钟转数)表示。我国生产的汽轮发电机转速均为3000r/min, 水轮发电机转速不超过500 r/min,国产550MW水轮发电机 转速为142.9r/min,长江三峡700MW水轮发电机转速 75r/min。
(6)额定频率。我国电网的额定频率为50Hz(即每秒50周)。
还可分为: 外冷式(冷却介 接质 与不 导直 线接触) 内冷式(冷却介 与质 导直 线接 接触)
3.发电机单机容量不断增长 ,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%。
(1)额定容量(或额定功率)。额定容量是指发电机在设计技术 条件下运行输出的视在功率,用kVA或MVA表示;额定功 率是指发电机输出的有功功率,用kW或MW表示。
(2)额定定子电压是指发电机在设计技术条件下运行时,定子 绕组出线端的线电压,用kV表示。我国生产的300MW和 600MW汽轮发电机组额定定子电压以20kV为主;水轮发电 机额定容量为130~300MVA时,额定电压15.75kV,额定容 量为300MVA以上时,额定电压为18kV及以上,长江三峡 700MW水力发电机组额定电压为20kV。
绝缘等级
A
E
B
F
H
极限温度(ºC) 105
120
130
155
180
(10)效率。指发电机输出与输入能量之百分比,一般额定效率在93%~98%之间, 300MW和600MW大型汽轮发电机组在98%以上,水轮机效率要比汽轮机低,长 江三峡700MW水轮发电机最高效率达95%。
1.2 发电机组的冷却
发电机在运行过程中存在着各种损耗,主要是铁损(铁芯中磁 场变化所产生的磁滞和涡流损耗)、铜损(铜导线中流过电流在 导线电阻上所产生的热损耗)和机械损耗(转子和风扇旋转时轴 承部分的摩擦所产生的损耗)。国产300MW汽轮发电机效率达到 98.8%,其余1.2%的损耗竟有3600kW之巨,这样大的损耗功率 在发电机内部变为热量,由于大容量汽轮发电机定—转子细长, 热量不易散出,所以发电机的散热冷却就成为限制大容量发电 机容量提高的主要因素。不断改进发电机的冷却技术,提高冷 却效果,是大容量发电机制造中一个十分重要的问题。
(7)额定励磁电流。指发电机在额定出力时,转子绕组通过 的励磁电流,用A或kA表示。
(8)额定励磁电压。指发电机励磁电流达到额定值时,额定出 力运行在稳定温度时的励磁电压。
(9)绝缘等级。绝缘等级是按电动机绕组所用的绝缘材料在使 用时容许的极限温度来分级的。所谓极限温度是指电机绝 缘结构中最热点的最高容许温度。
(3)额定定子电流。指发电机定子绕组出线的额定线电流, 单位为A。
(4)额定功率因数(cosφ)。指发电机在额定功率下运行时, 定子电压和定子电流之间允许的相角差的余弦值。300MW 汽轮发电机组的额定功率因数为0.85,600MW汽轮发电机 组的额定功率因数为0.9;水轮发电机额定功率大于 125MVA但不超过350MVA时功率因数,不低于0.85,额定 功率大于350MVA时功率因数不低于0.9。
(2)可降低电厂基建安装费。 200MW 100%;500MW 85%。 (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) 小于1000 1000~10000
大机组经济容量 % 4~6
系统容量
6~10
大于10000 约≥10
华中、华东、东北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。
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
空气
1
1
1
1
散热能力 流速(m/s
1
3
40
5

4.16
1000
0.05
208
2
84
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,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。
发电机结构及冷却
1.6 发电机密封油系统 1.7 发电机氢气系统 1.8 发电机定子绕组水冷系统 1.9 发电机的测温及工况监视设备
1.1 600MW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1步)发按电照机原的动分机类的不同,可以分为:汽水燃轮轮气发发轮电电发机机电机
柴油发电机
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。
空气冷却
按照冷却介质的不同,可分为: 氢气冷却 水冷却
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. 600MW发电机技术参数
引进型和国产化型600MW汽轮发电机:额定电压多为20kV和24kV,功 率因数都为0.9,效率在98.7%以上,短路比都不小于0.5,定子绕组连接法 都为YY结构,冷却方式都为水氢氢。
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:
6.5 l 3 D
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。
发电机的单机功率: PKAD Bi2nl
K为常数;A为定子绕组线负荷,A/mm;B 为气隙磁通密度, T; 为D定i 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。D i 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。
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