《华能玉环1000MW讲义第1章 1000MW汽轮发电机 2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《华能玉环1000MW讲义第1章 1000MW汽轮发电机 2（23页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第一章 1000MW汽轮发电机 邰能灵上海交通大学上海交通大学 电气工程系电气工程系 2006.82006.81000MW发电发电 机的定子主要由定子机座、定子铁铁芯 和定子绕组绕组 构成。其中，定子机座可与定子铁铁芯和绕组绕组 分开制造。在安装绕组绕组 前采用扁簧将铁铁芯连连接到定子机 座上。汽轮发电轮发电 机的机座和端盖既是机械上的主要支撑， 又是风风路系统统的主要组组成部分，其构件也是整个发电发电 机 所有部件中尺寸最大的，机座要通过过端盖支承转转子质质量。 氢氢冷发电发电 机的机座既要能承受氢氢气爆炸时时的压压力，还还要 能满满足强度和振动动的要求。 (一) 外机座 定子机座为具有气密
2、性且耐压的焊接结构，用于安 置定子铁芯、定子绕组以及氢冷却器，氢冷却器垂直 布置在汽轮机端单独的冷却联箱中（图1-4-1）。为 保证壳体的刚度，外机座内部设计成圆形和轴向加强 肋笼式结构。带有轴封和轴承部件的端盖通过螺栓固 定在定子机座上。密封槽中注有高粘度的密封剂，以 保证法兰联接部分的气密性。定子机座的铁芯部分被 分成几个间隔，其中安装有用于悬挂定子铁芯的弹簧 。用于冷却定子铁芯和励磁机端转子绕组的冷气体在 焊接于壳体内表面上的风道中流动。定子机座上焊有 底座以支撑嵌入基础中的钢梁上的定子、定子通过穿 过底座的地脚螺栓牢固地锚定在钢梁上。 定子铁芯由七个环笼固定，焊接至机座弹簧板上，悬挂于
3、 机座中。用于冷却定子铁芯及转子绕组的冷风，通过焊接在 机座内壁的风道通风。定子机座上焊有底脚，定子通过底脚 的地脚螺栓牢固地固定在基础上。定子外机座的制造跟铁铁芯 的制造采用平行作业业；铁铁芯与定子机座连连接采用立式弹弹簧板隔振结结构（图图1-4-2）。 （二） 内机座定子内机座中安装有铁铁芯和绕组绕组 。内机 座的一部分为为支持环环，内机座通过过分布在整个铁铁芯 长长度上的大量扁簧悬悬挂在外机座中。其中铁芯左右 两侧各布置有六个弹簧板，底部布置有四个弹簧板 。这样布置可以使磁场引起的振动不会传递到机座 和基础上。扁簧3 个为为一组组沿圆圆周切向布置，即铁铁 芯一侧侧有1 个垂直支撑弹弹簧另
4、外1 个水平弹弹簧布置 在铁铁芯下面起稳稳定作用。这这只是其中一个方案，也 可将铁铁芯下面的弹弹簧去掉。如此布置和调调整弹弹簧可 以使磁场场引起的受迫振动动不会传递传递 到机座和基础础上 。 定子铁芯 整体的铁铁芯要满满足一定强度和刚刚度的要求。铁铁芯的结结构强 度通过过在加压压条件下叠压铁压铁 芯冲片以及在所有工矿矿下保持这这 一压压力获获得，这这点在铁铁芯两端尤其显显得重要。如果压压力不足 ，交变轴变轴 向电电磁力作用于齿齿部，可使松动动叠片疲劳劳断裂， 损损坏的铁铁芯碎片又会损损坏线线棒绝缘绝缘 或铁铁芯叠片绝缘绝缘 ；若压压 力太高，也会损损坏铁铁芯冲片的绝缘层绝缘层 ，一般轴轴向压压
5、力取 0.14-0.20Mpa. 为为了降低铁铁芯损损耗，要着重考虑虑减少绕组绕组 端部漏磁和铁铁 芯轭轭部漏磁在构件中产产生的环环流。环环流不仅仅增加损损耗，有 时还时还 会由此导导致局部过热进过热进 而使材质质劣化。若不采取措施 ，1000MW发电发电 机定位筋电电流可达3500A的数量级级，所以要有 可靠的绝缘绝缘 措施。 玉环电厂发电机定子铁芯由具有低损耗系数的绝缘硅钢片 叠压而成，固定在绝缘燕尾导杆上的支持环中。采用与铁芯 绝缘的压指、压板和非磁性直通型夹紧螺栓对定子铁芯进行 轴向施压。采用冷却磁通屏蔽可有效地对定子铁芯的压板和 端部区域进行屏蔽，使其免受杂散磁场的影响。 定子绕组
6、定子绕组绕组 是由条形线线棒构成的分数 极距双层层式绕组绕组 条形线线棒嵌装在沿 整个定子铁铁芯圆圆周均匀分布的矩形槽 中。（一）定子绕组的设计 定子绕组为双层2支路并联绕组， 定子线线棒相间连间连 接线线和套管均设设 计为计为 直接水冷却。为为了最大程度降低 杂杂散损损耗，线线棒由单单独绝缘绝缘 的多股 导线组导线组 成，导线导线 在槽区中每隔540 换换位并在热铸热铸 造模中用环环氧树树脂固 化，当线线棒弯曲成型后采用烘干的合 成树树脂固化端部线线匝（图图1-4-3）。 线线棒槽内固定采用侧侧面波纹纹板，槽底均压压和楔下波纹纹板固定。 27kV级定子线圈主绝缘单边绝缘厚度的设计是和 西门子
7、西屋公司绝缘厚度同步的，都是LEVEL60的水平，单边 绝缘厚度在6mm左右。线圈主绝缘的云母带采用进口的不含促 进剂的少胶带；VPI浸渍树脂采用西门子西屋公司树脂。该绝 缘体系是西门子西屋公司的THERMAL-ASTIC绝缘系统，西门子 西屋公司采用该系统作为大型高压电机的绝缘体系已经有几 十年的历史。在上海电气VPI线圈的试制历史上，试制绝缘厚 度在6mm左右的VPI定子线圈尚属首次，因此在绝缘结构确定 后需选取合理的VPI参数，使主绝缘在VPI树脂中浸透，从而 最终保证主绝缘的电气性能。在此系统中，从定子线棒的一 端至另一端缠绕连续的半搭接干云母/玻璃纤维胶带层。胶带 采用复合材料，带有
8、一层薄的高强度衬底材料，并采用少量 的环氧树脂作为粘合剂将云母粘合到衬底材料上，以进行进 一步加工。弯曲的线棒端部利用高挠性玻璃纤维胶带作为最 终保护性包扎层，以获得平滑的表面。采用真空压力浸渍VPI 工艺，确保真正的无隙高压绝缘，具有优良的电、机械和热 性能，并且还能防水、防油。在采用MICALASTIC绝缘时，将股线（带有内部气体冷却及 风道）布置在一起形成紧凑的组件并固化成规定的形状。然 后，将线棒组件与环氧树脂烘焙在一起，以获得进一步加工 所要求的机械强度（图1-4-4）。然后，在端部线匝上和开槽 部分缠绕多层半搭接的云母胶带。云母胶带具有一层薄的高 强度衬底材料，云母通过合成树脂粘合
9、在衬底材料上。胶带 层的数量，即绝缘的厚度取决于发电机的电压。然后，将缠 好胶带的线棒在真空下烘干并用环氧树脂浸渍，由于环氧树 脂有较低的粘度，所以它能穿透整个绝缘层，并消除所有空 隙。线棒采用环氧树脂在真空条件下浸渍后，利用氮气对其 加压。然后，将带直接导线冷却的浸渍线棒装入模具中加工 成规定的尺寸，并放入烘箱在高温下对其进行固化。为使绝缘层和定子槽壁之间的电晕放电最小，在 定子槽区域的绝缘上涂一层导电清漆。当电压高于6KV时，还 需要槽口区域涂半导电的涂层，以控制电场并防止在进行高 压试验时发生表面火花放电。在对线棒端部进行防电晕保护 后，即可将其安装到定子槽中。 （三） 线棒支撑系统为为
10、保护护定子绕组绕组 不受负负荷变变化引起的磁力影响， 并确保在运行过过程中线线棒牢固地固定在槽中，线线棒安装有侧侧 面波形弹弹簧、槽底部平衡条以及位于槽楔下方的顶顶部波形弹弹 簧。定子端部绕组线绕组线 棒间间的间间隙在安装之后填充了绝缘绝缘 材 料并进进行固化。线线棒端部于是形成了锥锥形端部绕组绕组 。另外， 端部绕组绕组 被夹夹固到一个由绝缘绝缘 材料制成并完全由定子机座支 撑的刚刚性支撑环环上，以汽轮发电轮发电 机进进行径向支撑。 （四）端部套管三相绕组的首末端通过端部套管被引出 来，这些套管具有良好的耐压强度和防止氢气泄漏 的密封。这些套管在发电机的出线盒的底座上用螺 栓通过它们自身的安
11、装法兰连接起来。设设置在励侧侧端部定子机座下发电发电 机出线线 盒是非磁性钢钢制成，这样这样 可以避免涡涡流损损耗和温升 。用于测测量和保护护用的套管式电电流互感器安装在出 线线盒外面的套管上，通过过端部连连接器把负负荷母线线和 套管空气侧侧的法兰连兰连 接起来。 套管的结结构如图图1-4-5所示 ：管状的套管被设计设计 成直接用氢氢气 冷却，它是由一个在氢侧氢侧 有连连接法 兰兰在空侧侧有圆圆柱状连连接法兰兰的管状 铜导铜导 体组组成。空侧侧和氢侧氢侧 的连连接法 兰兰是镀银镀银 的，为为了使螺栓连连接的接 触电电阻最小。套管是个绝缘绝缘 体靠外 面包裹的环环氧树树脂进进行绝缘绝缘 ，这这个
12、 绝缘绝缘 体和管状的铜导铜导 体相互之间间的 密封靠“O”型环环。 线线圈端部绕组绕组 用压压板和高强度绝缘绝缘 螺栓夹紧夹紧 到 刚刚性绝缘绝缘 大锥环锥环 上，该该大锥环锥环 由定子机座支撑并允许许在机 座内轴轴向移动动，整个端部线线圈间浇垫间浇垫 成整体，于是端部绕绕 组组形成一“刚刚-柔”结结构（图图1-4-6），能够够承受突然短路、 错错相合闸闸、过电过电 流等冲击击。在上层层和下层线层线 棒的端部，股 线钎焊线钎焊 到连连接套上，股线线排通过垫过垫 片成扇状展开。上层层和 下层线层线 棒连连接套在接触表面采用非磁性夹紧夹紧 螺栓相互压紧压紧 。安装中特别别注意了保持表面平整及平行
13、，为为防止接触压压力 减小或者接触压压力过过大造成塑形变变形，在夹紧夹紧 螺栓上布置有 Belleville垫垫圈，以保持接触压压力均匀、恒定。 1000MW发电发电 机转转子由转转子轴轴、转转子绕组绕组 、转转子护环护环 、励 磁电电流引线线、转转子风风扇及冷却系统统六个部分组组成。 一、 转子轴 转子轴为单根整体真空铸造后加工而成的实心锻件。在转 子本体上加工有用于嵌入励磁绕组的槽。纵向槽沿转子轴圆 周分布，从而获得两个实心磁极。转子轴的磁极均设计有横 向槽，以降低由于磁极和中轴线方向挠曲所引起的双倍频率 的转子振动。转轴转轴 采用优质优质 合金钢钢制造，经经真空浇浇注、锻锻 造、热处热处
14、 理和全面试验检查试验检查 ，确保了转轴转轴 的机械性能、导导 磁性能要求，和转轴转轴 材料的均匀性，以承受在发电发电 机运行中 ，转转子离心力和发电发电 机短路力矩所产产生的巨大机械应应力。转转 轴轴由一个电电气上的有效部分（转转子本体）和两处轴颈组处轴颈组 成 。在发电发电 机轴轴承外侧侧，与转轴转轴 整体锻锻造的靠背轮轮法兰兰，分 别别将发电发电 机转转子与汽轮轮机和励磁机转转子相联联。转转子本体圆圆 周上约约有三分之二开有轴轴向槽，用于嵌放转转子绕组绕组 。转转子本 体的两个磁极相隔180。 转转子本体圆圆周上的轴轴向槽分布不均匀，使直轴轴与 横轴轴的惯惯性矩不同，将导导致转转子以双倍
15、系统频统频 率振 动动。为为了消除此振动动，转转子大齿齿上设设有横向槽，以 平衡直轴轴与横轴轴的刚刚度差。转转子大齿齿上开有嵌放阻 尼槽楔的轴轴向槽。在转转子线线圈槽中，转转子槽楔起阻 尼绕组绕组 作用。 二、 转子绕组 转转子绕组绕组 由嵌入槽中的多个串联线联线 圈组组成，两个 线线圈组组构成一个极。每个线线圈则则由若干个串联联的线线 匝组组成，而每个线线匝则则由两个纵纵向线线匝和横向线线匝 构成，各线线匝在端截面钎焊钎焊 在一起。转转子绕组绕组 由带带 有冷却风风道的含银银脱氧铜铜空心导线导线 构成。线线圈的各 线线匝之间间通过过隔层层相互绝缘绝缘 。带带有Nomex 填料的L 形环环氧玻
16、璃纤维织纤维织 物被用作槽绝缘绝缘 材料。槽楔由高 导电导电 率材料制成并延伸至护环护环 的收缩缩座下面。护环护环 座经镀银处经镀银处 理，以保证证槽楔和转转子护环护环 之间间的良 好电电气接触。此系统统早已被证证明是有效的阻尼绕组绕组 。 1、结构 转子绕组由嵌入转子本体轴向槽中的多个线圈组成，线圈 围绕磁极嵌入，组成两极。 每半匝铜线嵌入槽中后，连接成线匝。线匝在每一槽中串 联成一个线圈。所有的线圈再串联构成两个极。 2、转子铜线材料 转子铜线采用含银约0.1%铜线制造。与普通电解韧铜相比 ，含银铜线在高温下具有较高的强度，减小了由热应力导致 的线圈变形。 3、绝缘 线线圈匝间绝缘间绝缘 采用高强度环环氧玻璃层压层压 板制成。槽绝缘绝缘 采用L形的玻璃纤维纤维 布和NOMEX纤维层纤维层 制成。楔下垫垫条由一定 厚度的高强度环环氧玻璃布板加工而成，使线线圈与本体之间间有 足够够的距离。 三、 转子护环 采用整体式转转子护环护环 来抑制转转子端部绕组绕组 的离心力。转转 子护环护环 由非磁性高强度钢质钢质 材料制成，以降低杂杂散损损耗。每 个护环悬护环悬 空热热套在转转
