660MW等級發(fā)電機介紹(水冷+水氫冷)

1、660MW雙水內(nèi)冷發(fā)電機發(fā)電機介紹1、概述QFS-660-2型汽輪發(fā)電機是在總結(jié)135MW、300MW等級雙水內(nèi)冷發(fā)電機制造運行經(jīng)驗基礎上，結(jié)合600MW級水氫冷發(fā)電機設計技術，以及擁有穩(wěn)定運行經(jīng)驗的1000MW火電發(fā)電機成熟結(jié)構(gòu)，吸取了近年來國內(nèi)外大型汽輪發(fā)電機的先進成熟技術，進行的優(yōu)化設計的產(chǎn)品。產(chǎn)品開發(fā)方案于2014年7月8日國內(nèi)行業(yè)資深專家評審會一致通過評審。雙水內(nèi)冷發(fā)電機具有運輸重量輕，成本低，價格便宜，交貨進度快等特點，對電廠安裝、運行、維修、廠房投資也均具有獨特的優(yōu)越性。2、性能參數(shù)660MW雙水內(nèi)冷發(fā)電機設計風格參考有穩(wěn)定生產(chǎn)、運行經(jīng)驗的660MW水氫氫發(fā)電機，性能參數(shù)與660

2、MW水氫冷發(fā)電機相當。序號名稱單位雙水內(nèi)冷發(fā)電機水氫冷發(fā)電機1)額定容量MVA7337332)額定功率MW6606603)額定電壓kV20204)額定電流A21170211695)額定功率因數(shù)0.9(滯后)0.9(滯后)6)發(fā)電機的冷卻方式雙水內(nèi)冷（定子線圈和轉(zhuǎn)子線圈直接水內(nèi)冷，定子鐵心空冷）水氫氫（定子線圈水冷，轉(zhuǎn)子、鐵心氫內(nèi)冷）7)發(fā)電機滿負荷效率%98.9599.008)短路比0.480.59)滿載勵磁電流A4310453410)直軸瞬態(tài)電抗（飽和值）Xd%29.429.611)直軸超瞬態(tài)電抗（飽和值）Xd%2323.112)定子運輸重量t3003253、可靠性660MW雙水內(nèi)冷發(fā)電機采

3、用660MW級水氫冷發(fā)電機和百萬千瓦級水氫冷發(fā)電機相同的先進技術進一步提高性能和可靠性。包括：定子：Ø 全補償、抗蠕變定子鐵心防松技術采用無機涂層的硅鋼片、激光點焊風道板結(jié)構(gòu)，內(nèi)傾式齒壓板結(jié)構(gòu)、階梯段沖片偏小槽結(jié)構(gòu)等全新結(jié)構(gòu)，避免鐵心局部松動。Ø 定子端部整體灌膠技術降低端部線棒應力，提高抗突然短路能力；提高整機防暈性能；防油、防水、防異物。 Ø 定子槽內(nèi)彈性防松技術定子槽內(nèi)緊固采用高強度槽楔、楔下雙層波紋板，槽底和上、下層線棒之間墊有適形墊條，并采用了漲管熱壓工藝，使槽內(nèi)線棒固定更加牢固，直線段端部采用魚尾形關門槽楔就地鎖緊，防止軸向位移。Ø 球形接頭

4、機械式水電連接技術既確保100%電接觸，且抗沖擊能力強，防止松動，可適應定子嵌線過程中鼻端六個方向的裝配誤差，減少線圈所受應力。轉(zhuǎn)子：Ø 轉(zhuǎn)子線圈采用水直接冷卻，冷卻效果好，利于提高絕緣壽命；采用連續(xù)絕緣，無轉(zhuǎn)子匝間短路問題。4、經(jīng)濟性由于660MW雙水內(nèi)冷轉(zhuǎn)子采用水冷卻方式，與傳統(tǒng)水氫冷發(fā)電機相比，沒有與氫氣相關的防護及輔助系統(tǒng)，經(jīng)濟性上相較于傳統(tǒng)水氫冷發(fā)電機有較大優(yōu)勢。Ø 一次性投資制造成本與相同容量的水氫冷發(fā)電機相比價格低。Ø 運行維護 投運后運行維護較水氫冷發(fā)電機維護工作簡單，維護成本低。5、結(jié)論雙水內(nèi)冷發(fā)電機有許多成功的運營業(yè)績，技術是成熟可靠的，不存在

5、技術風險?？傮w經(jīng)濟效益由于水氫冷機組，因無氫氣重大危險源，雙水內(nèi)冷發(fā)電機在安全方面也占明顯優(yōu)勢，并且具有安裝、運行、維護方便等優(yōu)點。660MW級QFSN型水氫冷汽輪發(fā)電機的技術特點介紹QFSN型水氫氫660MW級汽輪發(fā)電機是在上海電氣和西門子合資公司的技術基礎上進行自主開發(fā)的產(chǎn)品。上海發(fā)電機廠通過不斷的自我研發(fā)，并對西門子引進技術進行有效融合，實現(xiàn)了產(chǎn)品的升級。1. 發(fā)電機主要性能參數(shù)參數(shù)單位QFSN-600-2QFSN-660-2QFSN-660-2額定容量MVA667733776額定功率MW600660660功率因數(shù)-0.90.90.85短路比-0.530.50.51額定電壓kV20202

6、2額定電流A192452116920377氫壓MPa(g)0.40.50.45勵磁電壓V409445491勵磁電流A416345344669勵磁方式-靜態(tài)無刷勵磁靜態(tài)效率%99.099.098.9絕緣等級-F 級F 級F 級最大運輸重量t325325365定子運輸尺寸m10.52×4.02×4.3510.52×4.02×4.3510.99×4.02×4.35轉(zhuǎn)子運輸尺寸m12.42×2.14×2.1712.42×2.14×2.1712.97×2.14×2.17使用壽命年302

7、. 主要結(jié)構(gòu)特點2.1通風系統(tǒng)通風系統(tǒng)為整個發(fā)電機提供均勻冷卻。氫氣依靠安裝在轉(zhuǎn)子兩端的單極軸流式風扇進行循環(huán)。轉(zhuǎn)子線圈、定子鐵心、端部磁屏蔽和出線盒采用氫冷，其中，定子鐵心的風路為6進7出，轉(zhuǎn)子采用氣隙取氣斜流式通風的冷卻方式，風區(qū)和定子鐵心一一對應；定子繞組、并聯(lián)環(huán)和出現(xiàn)套管采用水內(nèi)冷。圖1660MW等級發(fā)電機通風系統(tǒng)示意圖2.2定子機座660MW等級汽輪發(fā)電機采用整體式機座，這種結(jié)構(gòu)可以減少安裝的費用和在運輸及安裝期間保護內(nèi)部的零部件。機座采用優(yōu)質(zhì)鋼板焊接而成，鐵心是通過彈簧板組成的高效隔振裝置固定在機座內(nèi)的。2.3定子鐵心鐵心采用高導磁率、低損耗的無取向冷軋硅鋼片迭裝而成。在扇形硅鋼片

8、的兩側(cè)表面涂有F級環(huán)氧絕緣漆。定子鐵心軸向用支持筋螺桿和對地絕緣的高強度反磁鋼穿心螺桿，通過兩端的壓指、分塊壓板用螺母擰緊成為整體，經(jīng)過數(shù)次冷態(tài)和熱態(tài)加壓、并緊固螺母而成為一個結(jié)實的鐵心整體。磁屏蔽結(jié)構(gòu)有效地減少了端部漏磁引起的附加損耗。圖2鐵心結(jié)構(gòu)示意圖2.4定子線圈660MW級發(fā)電機定子線圈是由實心股線和絕緣空心導線交叉組成，包含多股單匝水內(nèi)冷的線圈，并且有玻璃纖維環(huán)氧樹脂楔形條提供保護。定子繞組的端部采用成熟可靠的剛?cè)峤壴潭ńY(jié)構(gòu)，它和一個絕緣大錐環(huán)由絕緣螺桿和支撐環(huán)固定形成一個牢固的整體，繞組端部所有的間隙都灌注環(huán)氧樹脂并且由壓板固定。圖3 定子線圈端部整體灌膠技術 圖4 定子線圈端部

9、示意圖2.5轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子繞組、轉(zhuǎn)子繞組的電氣連接件、護環(huán)、中心環(huán)、風扇、聯(lián)軸器和阻尼系統(tǒng)等部件構(gòu)成。圓柱型轉(zhuǎn)子鍛件由25Cr2Ni4MoV合金鋼在真空狀態(tài)下澆鑄而成。轉(zhuǎn)子線圈由冷拉含銀無氧銅線加工而成，因此既抗蠕變，又防氫脆。轉(zhuǎn)子線圈端部由材料為Mn18Cr18的無磁性的轉(zhuǎn)子護環(huán)固定在轉(zhuǎn)子本體上。圖5 轉(zhuǎn)子線圈端部及磁極引線結(jié)構(gòu)示意圖2.6端蓋、軸承、油密封發(fā)電機的軸承為端蓋式軸承，具有良好的運行穩(wěn)定性，采用單流環(huán)系統(tǒng)配超超臨界機組，采用雙流環(huán)系統(tǒng)配超臨界機組，具有優(yōu)異的密封性能。軸承、油密封均設有可靠的，能在運行中連續(xù)監(jiān)測的對地絕緣，以防止軸電流。3. 新技術、新材料、新工藝提高發(fā)電

10、機運行可靠性為提高發(fā)電機運行可靠性，結(jié)合引進型660MW級發(fā)電機運行中出現(xiàn)的質(zhì)量問題，2009年上海發(fā)電機廠組織設計人員對該型發(fā)電機進行了設計優(yōu)化。在提高可靠性方面，采取了以下主要改進：3.1 通過采取多項措施優(yōu)化定子鐵心，防止定子鐵心局部松動：Ø 采用不銹鋼通風條激光點焊的風道板，控制風道板平整度；Ø 鐵心硅鋼片漆采用水溶性漆，可以減小鐵心的蠕變；Ø 按CrownTest對鐵心本體齒部、背部進行補償；Ø 根據(jù)齒壓板彎曲度，采用內(nèi)傾式齒壓板對鐵心端部階梯進行過補償；Ø 階梯沖片采用Donuts結(jié)構(gòu)，小槽交叉式布置，提高鐵心剛度；Ø 通

11、過合理分配支持筋和穿心螺桿的受力，保證鐵心齒部和背部的緊力。點焊式風道板階梯鐵心偏小槽結(jié)構(gòu)內(nèi)傾式齒壓板 圖6 鐵心主要結(jié)構(gòu)優(yōu)化示意圖3.2 優(yōu)化過程中采取了多項改進措施，提高發(fā)電機防電暈能力和抗異常事故能力。Ø 線圈端部采用了整體灌膠固定結(jié)構(gòu)n 使定子線圈端部結(jié)構(gòu)件固定良好，提高了抗發(fā)電機短路沖擊能力；n 提高了定子線圈端部整體抗電暈能力；n 能有效防水、防油及防異物進入定子線圈端部。Ø 發(fā)電機定子線圈防暈結(jié)構(gòu)改為一次成型防暈，提高了發(fā)電機防暈能力。Ø 定子線棒上下層連接采用球型接頭技術，并采用絕緣盒灌膠固化代替手包云母帶絕緣結(jié)構(gòu)，絕緣可靠性更好，免去了端部電位外

12、移法測量絕緣表面電位。 圖7 定子線圈端部整體灌膠技術和鼻端的球形接頭結(jié)構(gòu)3.3 我廠轉(zhuǎn)子繞組匝間無短路事故，但在制造上仍精益求精，不斷優(yōu)化工藝，確保轉(zhuǎn)子線圈防匝間短路技術可靠：Ø 合理的匝間絕緣結(jié)構(gòu)(與銅排等寬)Ø 線圈彎形過程中采用銅排等高工藝技術 Ø 匝間絕緣與銅排間采用耐高溫的粘結(jié)材料 Ø 轉(zhuǎn)子嵌線過程中采用大電流加熱工藝 Ø 整體嵌線在清潔房內(nèi)進行。 圖8 轉(zhuǎn)子線圈結(jié)構(gòu)示意圖3.4 優(yōu)化過程采取了多項措施，防止并聯(lián)環(huán)氣堵的問題：Ø 增大發(fā)電機定子冷卻水的流量，提高了并聯(lián)環(huán)冷卻水流速；Ø 明確發(fā)電機外部水管的結(jié)構(gòu)和尺寸要求，防止安裝時產(chǎn)生偏差；Ø 加強并聯(lián)環(huán)制造過程中的內(nèi)部清潔度控制和檢查。