水轮发电机知识问答（二）

-水轮发电机的允许温度受其内部哪些材料的限制；水轮发电机出口和进口风的温差发生变化的原因分析

1.水轮发电机的允许温度受其内部哪些材料的限制？为什么？

发电机的出力受允许温度的限制，而限制发电机允许温度的就是包缠着线棒的绝缘材料，绝缘材料都有一个适当的最高允许工作温度，在此温度内，可以长期安全工作；若超过此温度，绝缘材料将会迅速老化不再适用。按绝缘材料的耐热程度可分为：Y、A、E、B、F、H和C级，各自的最高允许工作温度见表1。

温度高，并不见得使绝缘立即毁坏，首先表现出来的是绝缘的各种基本特性恶化，如绝缘电阻降低、击穿电场强度也降低等。尤其在较长时间的高温作用下，绝缘加速老化，当受到电动力作用时，容易开裂破碎，以致丧失绝缘能力，所以，运行温度愈高，其绝缘材料的寿命愈短。

目前，水轮发电机中用得最多的是B级绝缘，其材料为B级胶云母带，叫黑绝缘；另外一种环氧玻璃粉云母带，俗称黄绝缘，耐热能力为130℃。因此，电气运行规程规定，发电机定子绕组的温度一般不得超过90℃，最高不应超过120℃，转子绕组温度最高不应超过130℃。

2.空冷发电机的入口风温变化对发电机运行有什么影响？

发电机的额定容量与额定入口风温相对应，我国规定的额定入口风温是40℃。

发电机因入口风温的变化所引起的出力允许值的变化，应以线圈和铁芯的温度不超过允许值为准，当入口风温超过额定值时，如果定子、转子绕组和定子铁芯温度未超过规定标准，可以不降低发电机出力；如果超过了标准，则应减少定子、转子绕组的电流，使温度降低到规定的数值。当入口风温低于额定值时，定子、转子的电流可以大于额定值，但只能增大到定子、转子绕组和定子铁芯温度达到允许温度为止。所以说，入口风温的高低，直接影响发电机的出力。

为什么入口风温与发电机的出力有那么大的关系呢？因为发电机的铁芯和绕组的温度与入口温度及铜、铁损耗有关。而铜损耗跟定子绕组中通过的电流的平方成正比，铁损耗跟铁芯中磁通密度的平方或电压成正比，损耗增大，温升提高。铁芯和绕组的最高允许温度是一个既定值，因此入口风温和允许温升之和不能超过这个允许温度。故入口风温高，允许温升就要小。一般发电机的电压变化很小，温升和电流有关，如果允许温升要求小时，电流就得降低。反之，入口风温低，电流就可以增大。

一般要求发电机入口风温为40℃，否则冷却条件恶化，出力就要大大降低，若入口风温降低，可提高发电机的出力，但入口风温降低过大也有副作用，表现在：

（1）易结露，使绝缘电阻降低；

（2）使铜线的温升过高，会因热胀伸长过多，造成绝缘裂损；

（3）绝缘变脆，容易损坏。

因此，要求密闭式通风冷却的发电机其入口风温，一般不应低于15℃～20℃；采用开敞式通风的发电机，冷却空气入口温度不得低于5℃。

在运行中应该认真监视发电机进出口风温。为了避免绝缘过热老化，冷却气体进口风温不应超过50℃，出口温度不应超过75℃，一般冷却气体的温升为25℃～30℃左右，如果冷却气体的温升显著提高，则说明此时发电机的冷却系统工作不正常，应查明原因，加以消除。

3.水轮发电机出口和进口风的温差发生变化的原因有哪些？

发电机出、进口风的温差，与空气带走的热量和空气量、冷却水的水量和水温、空气冷却器的传热效果，发电机内部的损耗等因素有关。

在同一负荷下，若出现出、进口风的温差显著增大，说明发电机的内部损耗增加，或者冷却系统不正常。前者可能是定子绕组某一并联支路（如焊头）断开；股间绝缘损坏；铁芯出现局部高温等。后者可能是冷却水量减少；冷却管道堵塞；阀门失灵，芯子掉落；散热管外壁污秽或内壁结垢；进出冷却气体有局部短路等。

“水电站运行大课堂”下期内容预告：水轮发电机知识问答（三）—水轮发电机组的负荷调整，不对称运行的危害；发电机发生振荡并失步时值班人员应采取的措施。