300MW汽轮发电机增容改造

黄振宪 何进波 徐 健

(湛江电力有限公司，广东 湛江 524099)

目前，随着我国国民经济的快速发展，会进一步拉大供电需求缺口。为了缓解供电紧张局面，部分发电厂为了减缓新机组建设周期长、任务重、资金调配困难等，纷纷利用机组大修的机会，对发电机组进行增容改造，实现了周期短、见效快、经济显著的效果。

湛江电力有限公司的发电机是东方电机股份有限公司生产的QFSN-300-20-2型汽轮发电机，为提高汽轮机和发电机的效率，在汽轮机进行通流改造时，同步进行发电机增容改造。通过增容改造后，将发电机原来的300MW出力提高到额定功率330MW。通过对发电机通风冷却系统的改进，优化以及局部部件的更换等技术措施，进而提高机组效率，降低发电煤耗。可以以较少的投入，获取可观的经济效益。

一 发电机增容改造的主要项目：

1.定子铁心内圆冷、热风区之间加装气隙隔板

发电机采用定、转子相匹配的“四进五出”多流式通风系统，机座配置隔板和风管，与铁心径向风道一起组成定子“四进五出”风区，与转子风路系统相匹配。转子本体部分绕组采用气隙铣孔斜流式氢内冷，转子端部绕组采用了纵横两路氢内冷。根据平时运行时监测数据，发电机定子铁芯温升性能状况良好，温升还有较大裕度，满足增容要求。增容改造后，发电机转子温升相对提高，为克服这一缺点，在定子铁心内圆冷热风区之间加装径向气隙隔板，以减少冷热风气流的混合串风，确保转子具有较低的进风温度，强迫气隙处的冷却气体流经转子，提高转子冷却风量，降低发电机转子绕组和定子铁心的温升，同时也减少端部气隙气流对内部风区的干扰，从而可确保转子温升分布的均匀性和定子风量分布的合理性。根据温升试验计算：在TMCR工况下，发电机出力比额定工况增加10%时，发电机温升都只有小幅度增加。所以结合发电机额定负荷运行时的温升情况判断，发电机增容10%各部温升不会超标。

2.更换定子槽楔

更换全部定子槽楔，新型定子槽楔(即在槽楔上对应定子铁心进出风方向通风孔的部位铣斜孔)可以减少风阻，提高定子铁心的冷却效果。改造后在冷、热风区之间加装的气隙隔板。

3.更换氢气冷却器

由于发电机原设计的氢气冷却器换热裕度只有7%，因此满足不了增容到330MW的要求，必须全部换为新型的氢气冷却器。发电机按额定功率为330MW、效率为98.7%计算得出电能损耗值约为4.3MW。发电机电能损耗绝大部分都会转变成热能，发电机定冷水约带走1MW电能转换的热量，还有0.3MW损耗含在机壳散热以及辅助设备损耗中，因此氢气冷却器需要有3MW的换热能力，每组氢气冷却器需要有705kW的换热能力(原来的冷却器换热功率650KW)，才能满足发电机增容后换热容量增加的要求，新型冷却器保持原冷却器安装尺寸不变.

二 增容改造对定子线圈的固定

1.定子线圈槽部固定：槽底和层间垫有适形材料，并采用涨管热压工艺，使线棒在槽底及层间各处接触面服帖，受力均匀，槽口处用槽楔楔紧，楔下设有波纹板，以保证槽楔对线棒有长期稳定的压力，从而有效地避免了槽内线棒的振动磨损。

2.定子线圈切向固定：在铁心的扩槽处打入对头斜楔，在其他部位也用半导体垫片填满线棒与槽壁之间的空隙，使线棒紧贴槽壁(顺转向一侧)以降低表面电位，避免腐蚀。

3.定子线圈端部固定：线圈端部设有若干个固定在压圈上的绝缘支架及三个玻璃钢绑环，上下层之间设有幅向楔块。线圈通过绑扎固定在上述绑环及支架上，绑绳为浸胶的高强度涤纶玻璃丝绳，下层线圈沿绑环及支架处进行小绑，上层线圈除沿支架小绑外，沿线棒端部渐开线法线方向，若干线棒相互大绑，在线棒鼻端用粗的涤纶玻璃丝绳进行绑扎。线棒间用绝缘垫块外包浸胶后的适形材料塞进，线棒与支架、绑环等接触处均垫以适形材料，使之接触可靠。整个端部经热烘固化后为一牢固的整体。

三 发电机增容改造后的主要试验项目

1.发电机定子铁损试验。2.定子绕组端部自振频率试验，测试结果应符合预防性试验规程要求。3.定子绕组内冷水流量试验。4.定子绕组水压试验。5.发电机定子绕组测量绝缘电阻和吸收比。6.测试定子线圈直流电阻，其相间相差不得大于最小值的2%。7.定子绕组交流耐压试验。8.定子绕组直流耐压和泄漏电流试验。9.发电机定子测温元件测量。10.发电机整体密封性试验。11.发电机三相稳定短路试验。12.发电机空载特性试验。

四 增容改造后发电机的主要技术参数

增容改造后的主要技术参数如下：1.额定功率：330MW 2.额定电压：20kv3.额定电流：11207A 4.功率因数：0.85 5.额定励磁电流：2363A 6.额定励磁电压：498V 7.额定氢气压力：0.3MPa8.定子绕组冷却水出水温度：≤85℃ 9.定子绕组温度：≤120℃ 10.定子铁心温度：≤120℃ 11.转子绕组温度：≤110℃ 12.发电机进风温度：≤46℃ 13.氢气冷却水进水温度：20～33℃ 14.氢气冷却器冷却水量：4×100t/h 15.定子绕组冷却水水量：50t/h 16.定子绕组冷却水进水温度：35 ～45℃效率：≥98.7

五 增容改造后的效果

出力：增容后发电机均能在满负荷330MW下安全、连续运行。

转子绕组温升：增容后，在330MW工况下的转子绕组平均温升较改造前不仅没有升高，反而下降4～6K左右。

定子铁心温度最高温度：增容前的300MW发电机，其中部风区(5风区)的铁心温度较高，有的高达80～90℃。增容改造后，该区域的铁心温度得以较低，在330MW工况下，降低幅度达到8～14℃左右。

目前，发电机组已全部增容改造完毕，现在运行参数稳定，额定出力可达到了33万千瓦，实现机、炉容量相匹配，充分发挥机组整体效率，降低机组的发电煤耗和厂用电率，经济性能得到提高，达到了增容改造的目的，提高机组的竞争力，大大满足电网对机组的要求和电力市场竞争需求，从而提高了机组的可靠性、可调性。