浅谈靖电６００ＭＷ超临界汽轮发电机特点

摘要:600MW超临界汽轮发电机机已经成为我国的主力发电机组,靖电使用的是东方电气股份有限公司的QFSN-600-2-22型超临界汽轮发电机,与以前的机组对比具有比较多的优点。文章对此进行了分析。

关键词:超临界;定子;转子

中图分类号:F406文献标识码:A

文章编号:1674-1145(2009)21-0149-02

一、引言

随着现代电力工业技术、金属材料技术与微机控制技术等的不断发展,超临界技术慢慢走向成熟,它是提高汽轮发电机组经济性的有效手段,超临界机组在发达国家起步较早,目前已经被世界上发达国家广泛采用,随着我国国民经济的快速发展,综合国力的提升,科学技术水平的不断进步以及人民生活水平的提高,我国也在掌握着先进的超临界技术,我国电力工业正在以前所未有的速度发展,一批国产超临界机组已经先后投入运行。靖电600MW QFSN-600-2-22型超临界汽轮发电机由东方电气股份有限公司引进国外先进技术、合作设计、合作制造的基

础上发展的,已经成为我国电力系统的主力机型之一。

二、设备概况及参数

靖电600MW超临界发电机是汽轮机直接拖动的隐极式、二极、三相同步发电机。采用水氢氢冷却方式,即定子线圈(包括定子引线)直接水冷,定子出线氢内冷,转子线圈直接氢冷(气隙取气方式),定子铁心氢冷。发电机采用密闭循环通风冷却,机座内部的氢气由装于转子两端的轴流式风扇驱动。集电环和电刷空气冷却,两集电环间设有离心式风扇。轴承为强迫润滑(由汽机润滑油系统供油)。发电机配有氢油水控制系统,以提供和控制发电机冷却用氢气,密封用油和定子线圈冷却用水。发电机机采用静止可控硅,机端变自励方式励磁。励磁电源取自发电机机端,经励磁变压器到可控硅整流再到电刷传入转子绕组提供励磁电流。主要技术参数:

三、主要构件及特点

汽轮发电机主要由定子、转子、端盖、轴承、励磁系统及冷却系统等部件组成,靖电600MW超临界汽轮发电机在设计、制造中采用了一系列先进的技术和工艺,其主要构件及特点如下:

(一)整体机座结构,采用水氢氢冷却方式

机座是用钢板焊成的壳休结构,它的作用主要是支持和固定定子铁芯和定子绕组,还可以防止氢气泄漏和承受住氢气的爆炸力。东方所设计的600MW汽轮发电机机座有整体机座、内外机座、三段式机座三种类型,靖电根据便利的交通条件选用的是整体机座,可以节省材料,降低制造费用。

该型600MW汽轮发电机采用水氢氢冷却方式,即定子绕组通以纯净水进行直接冷却,俗称定子绕组水内冷;转子绕组氢内冷,定子铁芯和端部构件采用氢气表面冷却。定、转子轴向对应有13个风区,6个进风区和7个出风区相间布置,在转子上装有两个轴流式风扇(汽、励端各一个),当转子旋转时将氢气鼓入气隙和铁心背部,其中一部份通过转子槽楔上的风孔导入转子线圈内对转子线圈进行直接冷却,另部份氢气对铁心进行冷却,最后从机座风道进入冷却器冷却。这种形成交替进出的径向多流通风冷却,保证了发电机铁心和绕组的均匀冷却,减少了结构件热应力和局部过热。

(二)22kV额定电压

本型汽轮发电机额定电压为22kV,是目前国产600MW汽轮发电机中最高的电压。尽管额定电压较高,定子线棒的绝缘及防晕处理效果优良,绝缘强度足、防电晕性能好。

22kV的额定电压是比较高的一个电压等级,早期600MW级别的发电机或300MW发电机的额定电压一般都低于20kV,较高的额定电压在一定程度上优化发电机的整体结构,节省空间与材料。

(三)四排股线定子线棒

绕组由84根条式线棒组合而成,嵌入定子槽内分上下两层各42根。每根线棒有空心、实心股线共56根(空心实心按1:2比例),分成四排(两组),每根线棒还进行了540°换位,模压成型,以减小附加损耗。线棒绝缘采用F级环氧粉云母绝缘,并且有良好的防晕措施以避免电晕腐蚀。线棒的水电连接采用水盒子结构,即在线棒鼻端用水盒子将四排股线组焊成一整体。

定子线棒结构,改进较大,一般300MW发电机空、实心线棒比例为1:4,该型发电机空实心线棒比例为1:2,提高了定子线棒冷却水的流量,同时保证了机械强度,使散热性能可靠提高。同时线棒进行了540°换位,模压成型,比通常所采用的360°换位更能减小附加损耗,减小了线棒的发热量,减轻散热负担的同时提高了机组效率。

(四)转子整体联轴器结构

转子用整体联轴器结构,相应的汽端风扇座环和中心环均直接自转轴锻件上加工和切取。这种结构工艺复杂,但其优点在于,可以明显地减小联轴器直径,增加与汽轮机的连接刚度。

(五)转子半梯型半闭口线槽

转子嵌线槽采用半梯形槽,槽口宽度小于槽内宽度。其优越性在于增加转子的载铜量,是大型汽轮发电机降低转子绕组温升、提高电机效率必须采用的措施之一。

(六)平弧形转子槽楔

槽楔与转子表面平齐,槽楔上的风孔与下部线圈风孔衔接形成曲线圆弧流道,其优点在于,它具有较高兜风系数及较小风阻,可明显降低槽楔与气隙中气体间的风摩损耗,提高电机效率,并在一定程度上使发电机的噪声水平得以改善。

(七)端盖轴承结构

该机组采用端盖轴承结构,轴瓦为椭圆式水平分面结构,瓦外圆的球面形状保证了轴承具有自动调心功能,有利于机组平稳运行。

(八)单流环式密封油系统

靖电600MW超临界汽轮发电机采用单流环式密封油密封氢气。系统提供经过真空处理的油进入密封瓦。流到氢气侧的回油经端盖上的排油管回到密封油箱,空侧回油则与轴承润滑油一起排出。

单流环式的密封油系统,与国内目前广泛采用的双流环式密封油系统比较,系统结构简单,在密封油系统的调节元件中只需一个压差阀,压力密封油经密封座与密封瓦之间的油腔,流入密封瓦与转轴之间的间隙,沿径向形成油膜,防止氢气外泄。只要控制好油氢压差,氢气密封性能会很可靠、基本上可消除从密封瓦上漏氢的可能性。

(九)静止可控硅自并激励磁系统

励磁系统的主要作用有:(1)根据发电机负荷的变化相应的调节励磁电流,以维持机端电压为给定值;(2)控制并列运行各发电机间无功功率分配;(3)提高发电机并列运行的静态稳定性;(4)提高发电机并列运行暂态稳定性;(5)在发电机内出现故障时,进行灭磁,以减小故障损失程度;(6)根据运行要求对发电机实行最大励磁限制及最小励磁限制。靖电600MW汽轮发电机励磁系统采用发电机机端接励磁变压器的静止可控硅自并激励磁系统,控制系统采用全套进口ABB公司原装产品,型号为UNITROL5000,是ABB公司该系列产品的第五代励磁调节器,用于同步发电机静止励磁系统。它具有目前数字控制领域内最先进的研究成果和工艺,如DSP数字信号处理技术。先进的数字信号处理技术,更为直接的励磁电流控制方式,快速响应的励磁系统,可提高机组轴系的稳定性,提高运行可靠性,从而进一步提高电力系统的稳定水平,提高电厂的经济效益。

四、总结

靖电600MW超临界汽轮发电机具有很多结构上的特点。采用了很多在国内外技术领先的新技术、新材料和新工艺,反应了当今世界火力发电机技术的先进水平。

参考文献

[1]QFSN-600-2型汽轮发电机说明书.

[2]电气设备及系统.600MW超临界火力发电机组技术丛书[M].武汉大学出版社.

作者简介:邓勇志,男,供职于广东粤电靖海发电有限公司,研究方向:发电机维护。