660MW发电机培训教材.docx

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1、QFSN-660-2型发电机培训教材生产准备处赵强1、发电机概述核电秦山联营有限公司扩建工程的两台汽轮发电机是上海发电机有限责任公司引进美国西屋公司世界级技术基础上，对已成熟投产的600MW产品进行优化后设计制造的国产核能汽轮发电机，发电机的型号为QFSN-660-2型（QF代表汽轮发电机；S代表定子水内冷；N氢内冷；660额定容量为660MW；2代表两极），该型发电机为三相交流两极同步发电机，发电机采用水氢氢冷却方式，即定子绕组为水内冷，转子绕组为氢内冷，定子铁心及结构件为氢冷。励磁方式采用同轴无刷励磁，励磁控制采用ABB的UN5000自动电压调节系统，氢、油、水系统采用集装式自动控制。发电

2、机总装配图各部件布置及名称如附图1示:附图1：发电机总装配图QFSN-660-2型汽轮发电机汽轮机直接联接传动，其工作环境要求海拔高度不超过1000米，环境温度为540,要求周围环境不含导电灰尘、腐蚀性气体，无爆炸、振动和机械损伤等危险，该型汽轮发电机工作方式为连续长期运行。发电机的主要参数如表1，励磁机组的参数如表2。表1 发电机的基本数据额定容量733MVA定子槽数42额定功率660MW转子槽数32功率因素0.90转子槽分度数48额定电压20kV承受最大负序能力稳态I2/IN ： 10%瞬态（I2/IN ）2.t： 10s额定电流21170A额定励磁电压（90）441V定子每相串联匝数7空

3、载励磁电压（75）139V定子引线铜排4额定励磁电流4493A发电机波阻抗74.3空载励磁电流1480A短路比0.5励磁顶值电压2倍额定电压(恒电阻特性)极数2定、转子绝缘等级F额定频率50HZ定子线圈每相对地电容0.213F额定转速3000r/min直/交轴同步电抗237%/231%相数3零序电抗（不饱和/饱和）11.1%/10.6%定子绕组连接方式YY负序电抗（不饱和/饱和）24.3%/22.3%定子绝缘等级F转子线圈自感0.701H定子出线端子数6效率保证值98.85%相带60发电机噪声水平距机壳1m处，90dB发电机的冷却介质有氢气，定子内冷却水，氢气冷却器内的冷却水，轴承润滑油和密封

4、油，其基本参数如下。表2 发电机内氢气参数额定氢压(MPa)0.5漏氢量 (m3/24h)10允许氢气湿度（露点, ）-25-5补充氢气露点（）-50局部过热报警()200氢压自动控制额定值0.02MPa额定氢气纯度95%氢气纯度低报警90%冷氢进口温度()46额定氢压下氢气湿度（g/ m3） )2表3 发电机定子绕组内冷却水参数冷却水压降（MPa）0.20 0.23线棒最大温差（K）（同一类水路中的出水或层间测温元件）810总出水管水温（）80冷却水电导率（us/cm）1.5入口处温度（）4550（大于冷氢温度）氢水压差（MPa）0.035流量(m3/h)116总出水管对进水的温升（）20表

5、4 发电机氢气冷却器参数(针对一组而言)水压降（MPa）0.06热交换容量(KW)2300最高水压（MPa）0.6风压降（Pa）1000工作水压（MPa）0.2氢气流量冷却器流量(m3/s)35最高进水温度 ()38耗水量(m3/h)450表5 润滑油和密封油用油参数润滑油油压（MPa）0.10润滑油出油温度（）65密封油油压（kPa）（主、备）584556空侧、氢侧密封瓦出油温度（）65.55.55润滑油进油温度（）38密封瓦空/氢侧油量（L/min）（双侧和）236/55空侧、氢侧密封瓦进油温度()3849氢油压差（kPa）（主、备）8456发电机定子、转子，主励磁机定子、转子，永磁机定子

6、的绝缘等级为F级，其温度限值符合F级绝缘要求，发电机主要部件和冷却介质及润滑油的允许温度限值如表7。表6 发电机各主要部件温度限值测 点温度限值（）温度计法埋置检温计法定子绕组出水85定子上下层线棒间90定子铁芯120定子端部结构件120机内氢气80轴承金属90轴承和油密封出油70思考题：1、秦山二期发电机型号是什么？采用何种冷却方式？2、什么是发电机的负序能力？3、水内冷汽轮发电机定子同层线圈出水温度有何规定？2、发电机结构660MW汽轮发电机（不包括励磁机、励磁装置、氢系统、密封油系统、定子线圈冷却水系统）主要有9大部分组成：转子；油密封、轴承、端；挡风盖、导风环；冷却器及外罩；定子线圈；

7、定子机座、定子铁心；定子出线；定子出线端点和中心点外罩；定子外部水管。发电机的总体结构图见图2-1由于发电机采用气隙取气径向多路通风的冷却方式，转子本体沿全长分为11个风区，转子绕组采用中间铣孔的斜流通风结构，转子槽楔为风斗式，结构上为一斗两路通风。及转子相对应，定子铁心也分为11个风区，定子铁心设径向通风道，沿全长共有95个风道，风区的构成是由机座隔板形成的。定子铁心和定子机座间采用立式弹簧板隔振结构。在发电机汽、励端各设一个单级轴流式风扇。为了不使机座和转子过长，发电机的冷却器装配方式采用背包式，即两个冷却器罩壳设置在发电机汽、励两端的上部。冷却器横向装配在罩壳内。发电机采用端盖式轴承，轴

8、瓦为2块可倾式瓦，发电机采用双流双环式油密封。发电机定子绕组为60相带，双层 2支路并联绕组，采用水内冷，定子线棒为4排导线，空实线组合比为一空二实。绕组端部固定结构为刚柔性结构，绕组引出线为4排。机座励端下部设置出线盒，主引线和6个出线瓷套端子为水内冷。出线盒座和汽端下部的底座还作为定子运输时挂货钩的钩挂位置。发电机转子汽端热套装联轴器，发电机转子励端联轴器及无刷励磁机刚性联接，发电机转子引线及励磁机引出线为端面接触，采用机械把合联接结构。发电机的总体设计尺寸如下表2-1： 表2-1 发电机总长度(包括励磁机) mm 17371 发电机机座外径 mm 4000 发电机机座长度 mm 1035

9、0 发电机机座总高 mm 4277 冷却器罩壳高度 mm 1800 发电机宽度（包括底座） 6448 发电机总高度（从冷却器顶到出线端） mm8278 图2-1 发电机的总体结构第 31 页2.1发电机定子结构2.1.1 定子机座定子机座由优质钢板装焊而成，焊后经消除应力处理。机座的端板为80mm厚钢板，外皮为25mm厚钢板经滚制成型的圆筒拼焊构成，机座内的辐向隔板共18块（机座铁心本体段12块、汽励两端机座各3块），其中装焊吊攀座的4块（靠近定子铁心端部）的厚度为50mm，其余为30mm厚，幅向隔板和轴向筋板以及通风钢管构成的骨架将使机座具有足够的强度和刚度。定子机座铁心本体段12块辐向隔板

10、及轴向通风管一起构成机座的11向风区，为保证各风区的风量，各冷风区的通风管都是由端部直通到各自风区。 机座汽、励两端的上部设有联接冷却器罩壳的联接法兰，法兰接合面开有矩形密封槽，内充满密封胶以防氢气泄露之用。机座顶部还设有人孔、检查孔，都有盖板密封。在机座励端下部设有联接出线盒的法兰，法兰上开有出线盒出风孔。机座汽端下部特别设有供定子运输用的法兰座以钩挂运输挂货钩。 把机座设计成“耐爆”型压力容器，就是指机座能承受0.01到0.02MPa(表计)下氢气和空气混合气体的最强烈爆炸。机座两侧共有4个可拆卸的吊攀，和供装配测温引线接线端子板的法兰，机座的上部开设有夹紧环调节孔，下部开设有清理孔及充排

11、氢气，二氧化碳气体的管路接口及测量风压、联接漏水探测器的接口。其中氢气汇流管在机座的顶部；二氧化碳汇流管在机座底部，并开有小孔。 发电机的定子冷却水汇流管的进出法兰设在机座上部的侧面。汇流管的排污法兰设在机座两端的下部。 定子机座两侧的底脚将支撑整个发电机的重量和承受突然短路时产生的扭矩，它们具有足够的强度和刚度，底脚板厚度为82mm。在定子机座中心处，底脚上开设有轴向位槽，以装配机座及底板间的轴向固定键。未装外罩板前定子机座框架见图2-3。定子机座的强度在1.4MPa氢压下机座的最大应力不超过材料的屈服极限。定子机座外形图见图2-4。为了减小于磁拉力在定子铁芯中产生的倍频震动对基础的影响，定

12、子机座及铁心间的隔振结构采用西屋型式的立式弹簧板结构，定子铁心经夹紧环及弹簧板相连接。弹簧板的下端及装焊在机座隔板上的座板相连接。沿轴向共设11组隔振弹簧板，每组中两块弹簧板布置在夹紧环的两侧，一块在夹紧环的底部，以保持系统的稳定。弹簧板材质为高强度可焊钢板，其屈服极限为690MPa，弹簧板的应力计算是假定在突然短路时作用在弹簧板上的扭矩为额定转矩的30倍。此时弹簧板的最大应力为517.9MPa。机座模态试验结果：机座椭园形的固有频率 1）嵌线前：137 Hz 2）总装后：130 Hz、132 Hz（包括转子、冷却器所有部件） 结果表明机座椭园形的固有频率远离100HZ倍频。结合其他试验证明：

13、弹簧板的隔振效果是良好的。定子机座及铁心间的隔振结构见图2-2图2-2 定子机座及铁心间的隔振结构图2-3 未装外罩板前定子机座框架 图2-4 定子机座外形2.1.2 定子铁心定子铁心基本数据如下表：定子铁心外径2673.4mm定子铁心内径1316mm定子铁心总长6300mm定子槽数42定子槽形尺寸46.23/159.34定子铁心通风道数95定子铁心段数96定子铁心通风道宽6mm定位筋数量及尺寸42 38.1穿心螺杆数量尺寸42 31.8/36.6(绝缘后)分块压板数221边段铁心长度2129mm边段铁心通风道数23每圆周定子冲片数10.5表2-2 定子铁心基本数据定子铁心由涂有半无机硅钢片绝

14、缘漆的高导磁、低损耗扇形硅钢冲片叠装而成，沿圆周10.5冲片。硅钢片厚度为0.5（相当于西屋牌号为10502SA，比损耗P15/50=2.63W/kg），在扇形硅钢片的两侧表面涂有F级环氧绝缘漆。，定子槽数为42槽。定子铁心通过装焊在机座内夹紧环上 的42根圆形定位筋及机座的隔振结构件相连接。铁心两端设有无磁性铸钢齿压板。在齿压板的外侧设有硅钢冲片叠装成的磁屏蔽，磁屏蔽内圆表面为阶梯形多齿表面，以有效地分导定子端部轴向漏磁通，防止主铁心过热，使是发电机具有良好的进相运行能力。在磁屏蔽的外侧设有21块无磁性铸钢分块压板。定子铁心轴向紧固由定位螺杆和42根高强度无磁钢绝缘穿心螺杆拉紧，穿心螺杆的紧

15、固经液压拉伸器拉伸后再紧定螺帽，使铁心受压均匀，并减小端部不平度。铁心的轴向压紧力为1.37MPa(100时)，铁心的径向紧固通过把紧夹紧环来实现，以增强铁心的刚度。夹紧环的内外环间涂聚四氟乙烯润滑剂，减少阻力，增大夹紧力。 为了减少端部漏磁损耗，降低边端铁心的温升，边段铁心设计成沿径向呈现阶梯形，在边段铁心齿部开小槽，同时边段铁心的段厚比正常铁心段减薄，对边段铁心进行漏磁通透入深度、温升分析计算，确定边段铁心的长度为129mm，齿部开小槽的深度为64mm。磁屏蔽、边段铁心为粘整体结构。 定子铁心端部屏蔽结构设有径向通风道，为加强磁屏蔽的冷却，对其背部的挡风板等相应改动，即在磁屏蔽端板上开设通

16、风孔及定子机座的第1、11风区相通构成磁屏蔽的冷却通路。 在检修过程中，请特别注意保护铁心内圆表面不要受到碰伤而形成片间短路。由于本型转子磁势很大，铁心轭部又较高，气隙较大（达93mm），一旦短路，该处短路损耗较大，温度会有较大的升高，并促使铁心临近的硅钢片绝缘受到损坏，因而使短路逐步扩展，导致严重的铁心烧伤事故。2.1.3 定子线棒以及定子绕组的装配660MW发电机的定子线棒由空心导线和实心导线组合构成，空、实导线的组合比为1：2。空实心导线均包聚脂玻璃丝绝缘，导线线规为：空心4.87.851.35，实心2.47.85上层线棒由5组4排导线构成，下层线棒由4组4排导线构成，因此上、下层线棒的

17、截面不同。在线棒的直线部分的两排导线进行540编织空换位。采用上、下层不同截面的线棒的设计比相同截面的设计，使涡流作用所引起的附加损耗减少近20%，而直线部分进行空换位既能抵消股间循环电流产生的附加损耗，还能减少端部横向磁场差异所引起的附加损耗。 定子线棒的对地绝缘的厚度按20KV级绝缘规范要求，包括防晕层在内双 边厚度为10.8mm。并采用进口VPI（真空压力浸渍技术）少胶绝缘系统。 线棒端部为渐开线式，为了增大相间鼻端的放电距离，异相线棒的鼻端距离加大，而同相线棒的鼻端距离减小，因此，上、下层线棒的端部形状和尺寸各为7种。 线棒两端的水盒接头构成线棒鼻端的水电连接结构，线棒的空、实心导线均

18、用中频加热钎焊在水盒内。 上下层线棒的电连接由上下水盒夹紧多股实心铜线(125)，用中频加热钎焊而成。水电连接的绝缘采用绝缘盒做外套，盒内塞满填料，并采用电位移法逐一检查绝缘盒外的表面电压，以保证水电连接头的绝缘强度。套在线棒上或汇水管上水接头的成型绝缘引水管，都用卡箍将水管箍紧。发电机定子为42槽，绕组为60相带，双层2支路并联。 绕组的槽部固定结构及引进600MW机基本相同，即在槽底和上、下层线棒之间填加外包聚脂薄膜的热固性适形材料，采用涨管压紧工艺，使线棒在槽内良好就位，在线棒的侧面和槽壁之间配塞半导体垫条，使线棒表面良好接地，以降低线棒表面的电量电位防止电腐蚀。定子绕组槽内固定结构见图

19、2-5。定子槽楔为高强度F级玻璃布卷制模压成型，在槽楔下采用弹性绝缘波纹板径向压紧线棒，防止槽楔松动，在检修中，由带有测量孔的槽楔上测量波纹板的压缩量来控制槽楔的松紧度，以保持径向恒压力。在每槽两端的槽楔，采用开人字形槽的结构锁紧槽楔，防止槽楔在运行时因振动而松动，发生轴向位移。定子槽楔布置示意图见图2-7。 大型汽轮发电机定子绕组端部受力情况很复杂，在正常运行时有电动力、热应力、振动疲劳。在非同期合闸或突然短路时，产生巨大的冲击力和弯矩，更应注意到，端部绕组，特别是各支路首末长引线线圈的自振频率，应远离双信工频，以免发生谐振，否则绝缘、股线将可能导致断裂，或磨损绝缘甚至露铜，造成相间或对地击

20、穿。 定子端部绕组固定结构采用西屋公司成熟的大锥环内三个固定环、绝缘螺杆、螺母、蝶型垫圈巩固，层间充填灌注胶的水笼带，外加压板组成刚柔绑扎固定结构。整个定子绕组端部通过设在端部内圆上的2道径向可调绑扎环、绕组鼻端径向撑紧环，上、下层线棒之间的充胶支撑管及下层线棒对锥环间的适形材料等固定在环氧玻璃纤维绕制的大型整体锥形支撑环上，而线棒的鼻端之间则用垫块，楔形支撑块和浸胶玻璃布带绑扎成沿圆周呈环状的整体。这样整个绕组端部及锥形支撑环形成牢固的整体，锥形支撑环的外圆周及21个均匀辐向分布的绝缘支架固定在一起，而绝缘支架则通过反磁弹簧板及定子铁心的分块压板固定在一起，形成柔性联接结构。锥环内端头及铁心

21、端部搭接处垫滑移层，且锥环的线膨胀系数及线圈的线膨胀系数相近。当热胀冷缩时，通过弹簧板使定子线圈和支撑系统自由伸缩，从而缓解了热应力，抑制住电磁振动力及突然短路冲击力，使线圈形变限制在极限小的范围内，有效地均匀了各元件地载荷。整个定子绕组端部则成为既刚又柔的固定结构，该结构在径、切向的刚度很大，而在轴向具有良好的弹性。当运行温度变化，铜铁膨胀不同时，绕组端部可沿轴向自由伸缩，有效的减缓绕组绝缘中产生的机械应力。定子绕组引线的前端也固定在锥环支撑块上，引线的圆弧固定在绝缘支架上，引线及引线线棒的联接方式及上下层线棒间的联接方式一样，采用多股导线把合在水盒接头，中频感应加热软钎焊的结构。定子绕组端

22、部固定结构图见图2-5。代号部件名称材料名称1槽楔高强度F级玻璃布2楔下垫条 环氧玻璃布板 3波纹板 热固性树脂和特种玻璃布4滑移层 聚四氟薄膜粘带 5适形材料 中温适形毡 6适形材料 中温适形毡 7层间垫条 环氧玻璃布板或RTD 8槽底、侧面垫条半导体玻璃板 9上层线圈 / 10下层线圈 / 图2-5 定子绕组槽内固定结构代号部件名称材料名称1绝缘大锥环玻璃长丝绕制2槽口垫块高强度环氧玻璃层压板3适形材料涤纶绳4层间适形材料内充灌注胶水笼带5上层线圈导线均包聚脂玻璃丝绝缘6绝缘螺杆玻璃毡及特制玻璃布7绝缘螺母环氧毡层压制品8绝缘垫型垫圈环氧毡层压制品9绝缘支撑环玻璃纤维缠绕10下层线圈导线均

23、包聚脂玻璃丝绝缘11绝缘支架F级高强度玻璃布板12绑扎内环玻璃纤维缠绕13滑移层聚四氟乙烯/棉布图2-6 定子绕组端部固定结构图图2-7 定子槽楔布置示意图2.1.4 发电机气隙隔环及风区隔板 发电机根据通风要求，气隙隔环到护环表面的间隙为25mm。本设计的气隙隔环考虑到抽装转子的方法装在定子绕组的内可调绑扎环的外侧，用绝缘螺钉把合。气隙隔环按可调绑扎环的分瓣位置分为4个扇形，用环氧玻璃布板制成，装在定子绕组的内可调绑扎环的外侧。定子两端径向气隙隔环的设置，对保持机内风量平衡是十分必要的。没有气隙隔环时，由端部气隙进入第一、十一风区的风量较大，以至进入铁心背部的风量相对减小。 设置了气隙隔环使

24、进入第一、十一风区的风量减小，使通过端部进入铁心背部的风量增大。同时为防止冷热风区间串风，加强转子冷却以及抽装转子的考虑，在气隙中装设10道约5/6圆周式风区隔板。 2.1.5 定子汇流管及连接管 发电机汽、励两端的汇流管接口法兰设在机座的上部。汇流管的柔性排污管的法兰设在机座的下部。汇流管并有对地绝缘。 2.1.6 发电机主引线装配 (待改)发电机的出线盒设置在定子机座励端的下部，其形状为圆筒形，出线盒由反磁性不锈钢板焊接，这样就大大减少了主出线导电杆上大电流在其周围的钢板上所产生的涡流损耗。出线盒内有由空心铜管制成的主引线和6个引线瓷套端子，其中三个主出线端子通过金具引出，另外三个斜装的为

25、中性出线端子，由中性点母板及编制铜排连接起来形成中性点。出线盒内部设有小汇流管，构成主引线和出线瓷套端子冷却水的回水通路，主引线 及发电机定子引线铜排的联接采用柔性联接头联接。 出线瓷套端子为水内冷结构，对水、氢具有良好的密封性能。出线瓷套的内部导电杆及瓷套的联接结构，一端装有螺旋式弹簧，另一端焊接波纹式伸缩节，使导电杆既能随温度变化而自由伸缩，又能保证可靠的密封性能。瓷套端子的外部固定法兰及瓷套间的联接方式采用将法兰凸缘液压在瓷套的三道环形凹槽内，然后用反磁钢丝绑扎牢靠，在法兰和三道环槽内，放置橡胶密封环，以保持瓷套端子的氢密封能力。出线盒及定子机座的的大平面上开有T型密封槽，用以加压注入液

26、态密封胶，杜绝氢气从结合面的缝隙中渗漏出来的可能性。 发电机出线瓷套端子下端设方形接线端子供及封闭母线相连接。中性点端子间以铜母线板相连接。中性点端子外回装由铝板焊接的中性点罩壳护罩，中性点罩壳支吊在基础上。在发电机出线盒瓷套端子外装设套筒式电流互感器。出线盒及主出线结构示意图如图2-7。发电机出线端子上设置有套管式电流互感器来提供给仪表测量或继电保护用，每个端子上套有4只，共24只图2-7 出线盒及主出线结构示意图思考题：1、发电机引出线和瓷套端子采用什么冷却方式？2、#1发电机#2发电机各配有多少只电流互感器？其型号和作用分别是什么？2.2 发电机转子结构转子由转轴、转子绕组、转子绕组电气

27、连接件、护环、中心环、风扇、半联轴器等部件构成。转子结构图见图2-8。图2-8 转子结构图660MW发电机转子本体直径1130mm，本体长6250mm，转子总长12025mm，转子槽分度为32/48。2.2.1 转轴转轴材料为25Cr2Ni4MoV合金钢锻件，材料的屈服强度为660760MPa。 转子本体上共有32个转子嵌线槽，槽形为开口半梯形槽，即槽形的上半部是开口的平行槽，下半部是梯形槽，以尽可能增加槽内布置的铜线面积，降低转子铜耗。为了削弱电机运行时，气隙磁通和转子轭部磁通在近磁极中心部分的局部饱和，改善气隙磁通的波形，在设计中分别加宽了转子大齿附近二个齿的宽度，即1号转子嵌线槽和2号转

28、子嵌线槽分别向磁极中心偏移2.345和0.746，并减小了1号转子嵌线槽的深度。 在转子本体每一磁极的大齿部分，各开有22个横向槽，以均衡转子X轴方向和Y轴方向的刚度。同时，因为在励磁机端轴柄的磁极中心线位置有二条磁极引线槽，所以在该处轴柄的几何中心线位置上，也开有二条均衡槽，以均衡该二个中心线方向的刚度差，从而降低倍频振动。 在转子本体每一磁极大齿上，开有三条阻尼槽，其中一条在磁极中心线上，二条靠近横向槽的尖角部分。在发电机承受不平衡负载时，可减小在横向槽尖角处的阻尼电流和由此引起的尖角处温度急剧升高，使得100HZ涡流部分流经由阻尼绕组构成的回路中，有效地提高发电机承受负序能力。在转子1号

29、嵌线槽和阻尼槽的中间，转子本体每一磁极上还开有二个探伤槽，用于对转子本体的槽底部分进行超声波探伤。 探伤槽的两端，即转子本体每一磁极的大齿两端，共开有4个月亮形轴向通风槽。转子轴设计要求如下： 在超速20%时，中心孔最大应力必须小于材料屈服强度的80%。 在起动到额定转速10000次时，超声波可采测到最小裂纹不会增长到临界裂纹长度。 在超速20%时，齿头、齿根、齿缘处最大应力不超过材料屈服强度的50%。考虑应力集中后，最大应力应低于材料屈服强度，否则应估算低周疲劳寿命，从起动到额定转速至少10000次。 在超速20%时，转轴分别计算了铝槽楔部位和铜槽楔部位转轴的应力，所有的应力都满足设计要求。

30、 2.2.2 转子线圈 转子线圈采用冷拉无氧含银铜线，含银量为0.085%，转子线圈直线部分铜线的抗张强度为235262MPa，转子线圈端部的铜线的抗张强度为241MPa。 每一磁极下，有8组转子线圈，其中1号转子线圈为6匝，28号线圈均为8匝。每匝铜线之间垫以一层0.4mm厚的玻璃布板作为匝间绝缘。每匝铜线由上、下二根铜线组成，每一圈铜线由2段直线部分，2段圆弧部分和4个圆角经钎焊拼成，焊接处采用舌榫接头，以确保焊接质量。转子线圈的直线部分共有9种铜线规格，端部共有5种铜线规格，每台转子线圈共有14种铜线规格。 转子绕组的极间连接线由弯成两个半圆的对扣凹型导线构成，两半圆之间的连接由高强度含

31、银薄铜带构成柔性连接，这样有利于两极的重量平衡，具有良好的变形能力，从而减小应力。转子线圈的槽内直线部分共分为11个风区，其中5个为进风区，6个为出风区。每个风区设置二排径向斜流的通风孔，每个通风孔的尺寸为4.555mm2，通风孔用铣刀加工而成，1号线圈的铣刀半径为R51.8mm，28线圈的铣刀半径为R46.3mm。 转子线圈端部设有二路侧面进风孔，一路是将风流经二根铜线中间的通风凹槽引入直线部分槽内的端部径向斜流出风区，另一路是将风流经二根铜线中间的通风凹槽引向端部线圈的圆弧部分，经近磁极中心线的侧面出风孔排出。所有转子线圈端部进风孔的截面积为110mm2(1号线圈)，125mm2(24号线

32、圈)，和150mm2(58号线圈)，端部出风孔的截面积均为130mm2。组成直线部分铜线二端的通风凹槽是在铜线二端加工而成的，端部铜线的通风凹槽由拉制成型。 转子端部通风示意图见图2-9。槽内的楔下垫条，由一面贴有聚四氟乙烯滑移层的玻璃布板做成，在楔下垫条上，根据转子线圈的进、出风孔位置，开有通风孔。转子槽绝缘厚度为1.21.4mm，槽绝缘内及转子线圈接触面也敷有聚四氟乙烯滑移层。转子线圈护环下的绝缘由玻璃布卷成的玻璃布筒加工而成，在护环下绝缘及端部铜线接触的内圆，也贴有聚四氟乙烯滑移层。使铜线在离心力高压下能自由热胀冷缩，避免永久性残余变性，以适应调峰运行工况的需要。 转子绕组槽部绝缘结构如

33、图2-9。图2-9 转子端部通风示意图见2.2.3转子槽楔 在转子嵌线槽中，除两端采用铍铜槽楔外，中间均为铝槽楔（在转子线槽内第一槽的槽楔也采用铜合金槽楔）。铝槽楔的材料为LY12，屈服强度为305MPa。铍铜槽楔的屈服强度为590MPa。 铝槽楔的有效厚度为34.5mm，两端的铍铜槽楔，厚度为28.5mm。转子槽楔及转子齿顶部采用45的斜面配合。 660MW发电机转子嵌线槽内直线部分采用气隙取气，斜流式通风，为了减小风阻，有利于导风作用，所有铝槽楔的通风孔都要根据其所处的进、出风区位置，在铝槽楔的顶部设有进风或出风的风斗，该槽楔风斗的高度高出转子外圆表面10mm。 除了两端铍铜槽楔不开有风斗

34、以及靠近两端铍铜槽楔的槽楔上开有8个风斗外，其余的槽楔上都开有7个风斗槽楔。转子线圈嵌线槽内的每两根槽楔设置镀银的搭接块，来保证槽楔良好的电连接。在阻尼槽放置具有导电率高、强度高和抗火花能力强的铜合金槽楔，可以分流很多的负序电流，并在接缝处设有镀银的铜合金搭接块，并在搭接块的底部的凹槽内放入两个弹簧以顶住槽楔，保证搭接块和两根槽楔之间的良好电连接。在阻尼槽中间防止长的槽楔，而两端放置较短的槽楔。2.2.4 护环、中心环和风扇 护环材料为18Mn18Cr高强度反磁钢锻件，该材料具有较好的抗应力腐蚀性能和断裂韧性，材料的屈服强度为1070MPa，中心环材料为34CrNi3Mo合金钢锻件，材料的屈服

35、强度为860MPa。 风扇叶片为铝合金锻件。单级螺旋桨式风扇对称布置在转子两端向铁心背部、转子护环等处送风。护环外径为1228mm，内径为1041mm，长825mm。中心环外径为1028mm，内径为812mm，厚81mm。护环为悬挂式结构，其及转子本体热套面处采用环键作为轴向固定。护环及中心环热套后也采用环键作为轴向固定。 2.2.5 磁极引线转子线圈的磁极引线包括J型磁极引线，J型磁极引线及转子1号线圈之间的柔性连接线（型）和轴向引线，径向导电螺杆装配。J型引线的一端及1号线圈端部底匝铜排连接，另一端通过转轴轴柄上的引线槽引至径向导电螺钉处，径向导电螺钉将J型引线及转轴中心孔内的轴向导电杆连

36、接在一起，而轴向导电杆通过中心孔一直延伸至转子励端联轴器的端面，并及励磁机联轴器端面处的励磁机导电杆相接，从而构成发电机的转子励磁电路。采用柔性连接，使得具有良好的热变形能力和抗弯能力。轴向导电杆见图2-10。径向导电螺钉及转轴径向孔间设有可靠的绝缘和气体密封结构。 660MW转子中J型磁极引线及1号线圈及转子本体之间的距离，为160mm。660MW发电机转子J型磁极引线的电流密度为6.8A/mm2。转子J型磁极引线采用先进的舌形固定结构，在轴柄圆角附近的固定在本体端面采用一个线夹固定，在轴向采用将压板槽楔伸长固定的结构，避免了在轴柄处攻螺纹，导致轴柄应力最大处引起应力集中的问题。转子引线在槽

37、中四周垫块都要用F级高强度玻璃布板3242，引出线顶上用NHN复合箔6550垫紧，玻璃层压板厚度以0.51.0mm为宜，柔韧性较好，这样槽中绝缘在运行过程中热应力、离心力等作用下不易损坏。转子引出线在槽内装配见图2-11。轴向引线和径向导螺杆均采用锆铜锻件，使其能承受结构件离心力所产生的高应力。为了减小轴向引线受热膨胀时，在径向导电螺杆圆锥螺纹根部产生的附加弯曲应力，轴向引线在长度方向由二根组成，中间加以挠性连接。 图2-10 轴向导电杆图2-11 转子引出线在槽内装配图2.2.6端盖式轴承发电机采用端盖式轴承，即端盖上设有轴承座，由端盖支撑轴承载荷。端盖采用优质钢板焊接结构，焊后进行焊缝气密

38、试验和退火处理，其具有足够的强度和刚度及气密性。端盖及机座、出线盒和氢气冷却器外罩组成“耐爆”压力容器。上半端盖上设有观察孔，下半端盖上除设有轴承座、油系统连接管外，还设有较大的氢侧密封油回油箱，可使密封回油畅通。在端盖内侧设有油密封座，外侧设有外挡油盖。在油密封座内装有密封瓦，密封瓦的瓦体采用能减小发电机端部漏磁影响的青铜合金制成。在外挡油盖上设有测量轴颈振动的装置。在油密封座和外挡油盖及转轴接触采用迷宫式封油结构，并设有多道用耐磨和抗油蚀的聚四氟乙烯塑料压制的挡油梳齿，可有效地阻止油的内泄和外漏，以及轴电流流通。励端端盖轴承结构示意图见图（双重绝缘）附图8：发电机定子端盖图励端端盖轴承结构

39、示意图（双重绝缘）发电机轴承的结构形式是上半瓦为圆瓦、下半瓦为两块对称分布的可倾瓦。上半瓦开有偏心油楔，偏心油楔具有由泵作用而产生的冷却效果。下半瓦由于可倾瓦块采用了球面作支承点，瓦块的倾斜度可以随轴颈位置的不同而自动调整，以适应不同的载荷、转速和轴的弹性变形偏斜等具体情况，保持轴颈及轴瓦间的适当间隙，因而能够建立起可靠的润滑支承油膜，可以防止油膜振荡。可倾瓦采用由铜体及巴氏合金组成的瓦块和钢板作支撑块组成的结构，同时在铜体的背面开有许多散热槽，使瓦块具有较 高的冷却效果。下瓦的两块可顷瓦均设有供启动用的对地绝缘的高压进油管及顶轴楔，以降低盘车启动功率和防止在低速盘车启动时在轴径处造成条状痕迹

40、。可倾瓦轴承及座装配见图可倾瓦轴承及座装配为防止轴电流造成危害，支撑轴瓦的轴承座和轴承定位销、轴承顶块、励端中间环、内外挡油盖均及端盖绝缘。而且，励端的绝缘均为双重式，在发电机运行期间可监测轴承及油密封等的对地绝缘状态，励端轴承双重绝缘如图所示。 图 励端轴承双绝缘思考题：1、简述发电机端盖及轴承的结构。2、发电机大轴为何采用双绝缘结构？3、写出发电机大轴双重绝缘部件的名称及代号。2.2.7油密封装置发电机采用双流双环式油密封，油密封装置装在发电机两端端盖内，其作用是通过双流双环式密封瓦及轴颈之间的油膜阻止发电机内的氢气外逸。双流即在密封瓦的氢气侧和空气侧各设独立的油路，在空侧进油系统中利用差

41、压阀跟踪机内氢压来控制空侧油压（保证空侧油压大于氢压，严格控制油氢压差在84KPa），并在氢侧系统中采用平衡阀跟踪空侧油压，使两路油压维持均衡，严格的控制两路油流互相串流，从而减少了氢气的流失和空气对机内氢气的污染。双环即密封瓦在空侧进油处沿轴向分成两个独立的环，空侧油使两环胀开，并分别推向密封瓦座的两个侧面，从而使密封瓦两侧及密封瓦座侧面靠紧，减少由瓦座间的间隙造成的密封油损失。密封瓦及轴颈之间留有一定径向间隙，在轴颈上可以浮动，从而减少对轴颈的扰动，有助于安全于心。为防止密封瓦环随转轴振动，在密封瓦的外径上转有止转键，定位于密封瓦座内。发电机双环双流密封瓦结构见图在下半端盖轴承腔下设有一个

42、消泡箱。从密封瓦流出的氢侧回油汇集在密封瓦支座下面，流入消泡箱。流入消泡箱内的油中释放出来的氢气泡沫被隔离在箱内，氢气回到机内，氢侧油则流回密封油供油装置上的氢侧回油箱，通过氢侧油泵及冷油器和过滤器进入氢侧油路中循环。而从轴上流出的空侧回油则流入轴承座及轴承回油一起流回主油箱。在途中先流经空侧回油箱，油中带有微量氢气在此被U型油封管堵住，且被抽油烟风机排出回油箱，使回到主油箱的轴承油中不含氢气，保证主油箱的运行安全。双环双流密封瓦剖面图见图双环双流密封瓦剖面图思考题：1、简述发电机油密封装置的结构。2、什么是发电机密封瓦的“双流双环”结构。2.2.8氢气冷却器及外罩发电机在定子机座汽励两端端部

43、分别横向布置了一台氢气冷却器，冷却器由热传递效果好的镍铜冷却水管和两端的水箱组成。其功能是通过冷却水管内水的循环带走发电机内的氢气传递到冷却水管上的热量，使发电机内的氢气保持规定的温度。每台冷却器由两个冷却器组成，形成两个独立的水支路。当停运一个水支路时，发电机可带80额定负载运行。冷却器外罩由优质钢板焊接而成的圆拱形结构，具有足够的强度及气密性。冷却气外罩整体通过螺钉把合在机座上，并在结合面密封槽内充胶密封。外罩热风侧的进风口跨接在铁心边段的热风出风区的机座顶部，其冷风侧的出风口座落在机座边段冷风进风区的上部，由机座边段第一隔板和及其结合在一起的内端盖和导风环构成设在转子上的风扇前后的低、高

44、压冷风区。外罩所处的机座顶部设有充排氢管道。氢气冷却器及外罩见图氢气冷却器及外罩思考题：1、 发电机氢气冷却器的作用是什么？2.2.9 励磁机组无刷励磁机组由稀土钴永磁发电机、交流励磁机、旋转整流器等部套构成。旋转整流器装于同一轴上，其转子通过刚性联轴器及发电机转子连接。稀土钴永磁发电机定子所产生的400Hz电能供给静止电压调节器，电压调节器的输出电能供给交流励磁机静止励磁绕组，直流励磁机的电枢绕组将产生的200Hz电能供给旋转整流器。整流器的直流输出通过导电杆直接馈送给发电机的励磁绕组，导电杆装于转轴中心孔中。励磁机组电气示意图见图。无刷励磁机组的主要参数见表表2 无刷励磁机组的主要参数参数

45、 型号 TFY-90-400（副励)WJL-2760-8（主励)WS16-S(旋转整流器)额定容量（kVA）902760额定功率(Kw)8624842450额定电压(V)250417500额定电流(A)20838204900频率(HZ)400200接线方式YY额定励磁电压(V)18.6额定励磁电流(A)246额定功率因数0.950.9额定转速(r/min)300030003000无刷励磁机组被封闭在一个整体外罩内，罩内装有空气冷却器，构成空气循环系统，以保证机组在额定温度范围内运行。励磁机装有两个空气冷却器，空气直接通过励磁机罩一路到整流轮，另一路通过交流励磁机，前者由二极管整流轮本身的抽气作

46、用流经整流轮；后者由装在轴上的风扇作用流经交流励磁机。整流组件由带指示器的熔丝组件、二极管组件及相关元件组成，这些元件可靠地固定在整流轮内表面。8个整流单元并联在电桥电路的每个桥臂上，正、负极性整流电路中各有24个整流单元。整流组件图见熔丝组件为两个并联的熔丝及指示器组成的整体构件。当熔丝元件断开时，指示器被触发，从其正常位置径向弹出。机组运行时，借助频闪仪很容易观察到指示器的动作。通过外罩上的观察窗，可在机组不停机、外罩不拆开的情况下对熔丝指示器进行检查。二极管组件由两个并联的二极管、散热器及电容器、电容器熔丝组成的整体构件。当其中一个二极管发生故障时，就从电桥电路切除。每个二极管固定在两个翼形散热器中，散热器将二极管产生的热量散出去。散热器也是电路系统的一部分，并且导电。跨接于二极管的电容器，用于峰值电压的保护。每个电容器串连一个小型电容器熔丝，其目的是电容器短路时，断开这个电容器。整流盘