三峡工程东方电机发电机介绍

三峡右岸电站东电机组发电机培训教材第一章东电机组基础结构介绍东电机组为立式伞型混流式水轮发电机，由发电机定子、发电机转子、上机架、下机架、推力轴承、导轴承及辅助设备等组成。

其结构设计是在消化吸收三峡左岸电站VGS集团技术的基础上发展起来的，采用与左岸VGS集团发电机基本相同的整机结构（见图1）。

图1：东电机组结构示意图东电机组发电机定子为浮动式机座结构，定子机座分成8瓣在现场进行定子机座的组圆焊接后进行定子铁芯的组装和压紧；定子槽数510槽，定子线棒为双层布置，为条式波绕组，“Y”形连接，5支路并联，共1020根线棒，所有的线粉，采用向滑环吹风进行滑环清扫及冷却。

通风冷却系统为无风扇密闭自循环系统，空气通过转子支臂的风扇作用产生循环，并通过布置在定子机座外侧的空气冷却器进行冷却，在上、下机架侧设有挡风板。

发电机有16个空气冷却器，均匀地布置在定子外缘，并用来自电站技术供水系统的水进行冷却。

东电机组上机架为辐射形非负荷机架，采用多边形框架结构。

其中心体内布置有发电机上导轴承；东电机组下机架为辐射形负荷机架，承载水轮发电机组转动部分的重量及轴向水推力。

其中心体内布置有发电机推导联合轴承。

东电机组发电机上导轴承采用分块稀油自循环方式，共有8块上导瓦，其油槽设有8组内置油冷器，在滑环室内设有两组油雾吸收装置。

发电机推力轴承和下导轴承组成推导联合轴承，共有42块下导瓦，28块推力瓦（带托瓦的小弹簧支撑结构），风洞内设有3组外置油冷器和1套油雾吸收装置。

风洞内设有一套高压油减载装置，其中两台高压油泵运行方式为一台自动，一台备用，在开停机过程中、在停机状态下探测到有蠕动时启动，控制柜设在发电机风洞外围。

东电机组发电机制动风闸采用单腔弹簧自复位结构，制动风闸每3个一组，共6组18个，在发电机下风洞内每组制动风闸设有1套粉尘吸收装置。

机组制动采用电气、机械混合制动方式。

机组正常停机时，电气制动在50%ne时应自动投入、机械制动在10%ne时应自动投入；在电气制动故障或发电机电气事故停机时，机组转速降至15%ne即单独投机械制动。

在发电机风洞外围，东电机组设有一套气隙监测装置、一套局部放电检测装置和一套振动摆度在线监测装置；风洞内设有12个电加热器，用于除湿。

机组的自动开停机、并网、负荷调整，由CSCS执行。

机组不设常规开机控制系统。

第二章东电发电机结构特点及工作原理第一节发电机定子水轮发电机定子是水轮发电机的固定部件之一，它主要由定子机座、定子铁芯、定子绕组、齿压板、拉紧螺杆等部件组成。

其中，定子机座是固定定子铁芯的基础，定子铁芯和绕组是形成发电机磁路与电路的部件，其余部件则是用于连接和支撑的。

根据定子铁芯外径的大小，定子可以分为整圆定子、分瓣定子、工地整圆叠装定子。

1、整圆定子。

当定子铁芯外径D W≤3m时采用整圆定子，在制造厂叠片、下线后整体运输。

2、分瓣定子。

当定子铁芯外径D W﹥3m时采用分瓣定子，按直径定义可分成2、3、4、6瓣或8瓣，在制造厂整圆装压铁芯，分瓣下线分瓣运输，到工地再整圆合并下合缝线圈。

三峡电源电站机组定子采用此结构形式。

3、工地整圆叠装定子。

当铁芯的长度和径向尺寸受到运输条件限制或为了减少变形时，采用工地整圆叠装定子。

在机坑或安装间将分瓣定子机座拼焊成整圆叠片，然后下线。

这样能消除合缝噪声，减少振动，节省钢材和简化制造工艺。

这对巨型水轮发电机是一种比较好的结构。

三峡左岸、右岸机组定子全部采用此结构形式。

一、定子机座定子机座也称为定子外壳。

它的主要作用是：承受定子自重；承受上部机架以及装置在上机架上的其它部件的重量；承受电磁扭矩和不平衡磁拉力；承受绕组短路时的切向剪力；如为悬式机组，还将承受机组的推力负荷并把它传递到基础。

因此定子机座必须具有足够的强度和刚度，以抵抗和满足运行中出现的应力和应变。

东电定子机座（见图2）由钢板焊接成8个扇形瓣，其中有引线支架1瓣的上环板为无磁钢结构。

由安装单位在现场进行机座组圆、合缝焊接。

合缝处设有成对定位块，以确保准确定位。

定子机座上下共8层环板，环板间用盒形筋板支撑。

定子机座采用无上、下环结构，大齿压板直接放在定子基础板上，定子上端通过16个上机架支撑与上机架相连。

定子下压指直接焊在大齿压板上。

定子机座和基础板之间的连接采用浮动式结构（即“径向自由”式的结构），通过径向键，允许机座在径向作必须的移动，但同时，限制任何切向运动以适应发电机运行期间产生的热膨胀和收缩，机座轴向由基础螺栓固定。

浮动式定子机座的结构特点：定子机座仅需克服机座和基础板之间的摩擦力即可自由伸缩，而不变动机组中心，包车了定子圆度，从而避免了定子变成椭圆形而导致铁芯冲片破坏，定子温升过高、定子振动等现象。

图3：东电定子机座二、定子铁芯定子铁芯是水轮发电机磁路的主要通道。

由于在定子铁芯中存在着交变磁通，才在定子绕组中感应出交变电流，因此，定子铁芯又称为磁电交换元件，并在铁芯齿槽中固定定子绕组。

定子铁芯主要由扇形冲片、通风槽片、定位筋、托板、拉紧螺杆、上下齿压板等组成。

各部件的基本连接关系是：定位筋的尾部置于托板槽口内，托板焊接在定子机座的水平环板上。

扇形冲片与通风槽片叠装在定位筋鸽尾槽内，并通过上下齿压板以及拉紧螺杆将铁芯压紧成一个整体。

1、东电机组定子铁芯结构简介东电定子铁芯，下端为大环板和下压指支撑，上端为分块式上齿压板压紧，铁芯背部由170根拉紧螺杆与碟簧进行压紧，并通过170根浮动式双鸽尾定位筋与定子机座连接。

铁芯由56小段组成，中间有55层通风槽片。

其中两端分别有2段24mm 高的短齿片，中间是52段高度为52mm 的小段。

单张硅钢片厚0.5mm ，单张通风槽片厚6mm 。

短齿片按槽深分成5种，在制造厂内每6张短齿片粘接成1张粘接片。

粘胶段由56张9槽粘接片和1张6槽粘接片组成整圆。

除粘胶段外，其余叠片均采用错1/3定子冲片的螺旋法堆积，每层为56张9槽片。

图3：已叠装的东电定子铁芯2、东电发电机定子铁芯主要部件的形式、结构A 、扇形冲片定子的扇形冲片通常由0.5mm 厚的导磁率很高的硅钢片冲制而成，为减少铁芯中的涡流损耗，扇形冲片的两面各涂有一层F 级0.02～0.025mm 的硅钢片漆。

扇形冲片与定位筋的装配槽称为鸽尾槽，鸽尾槽的顶视形状有梯形和平行四边形等，其中平行四边形槽口叠片方便、效率高、质量好，应用较广泛。

鸽尾槽比定位筋的尺寸约大，以便于叠片。

粘接片定子铁片通风槽片定子机座图4：东电机组定子铁芯扇形冲片B、通风槽片对于采用径向通风系统的大、中型水轮发电机，定子铁芯用通风槽片进行相隔，形成通风沟。

通风槽片由扇形冲片、固定在其上的槽钢（或工字钢）及衬口环（位于鸽尾槽外围）组成。

图5：东电机组定子铁芯通风槽片示意图定位筋托块扇形冲片C、定位筋和托板定位筋是由方钢加工成鸽尾形断面，所以又称为鸽尾筋。

托板又称为托块，一般多采用16mm厚的A3钢制成。

东电机组定子为了减少机座承受的径向力和减少铁芯的轴向波浪度，采取了“浮动式铁芯”结构。

其特点是在冷态时，铁芯与机座定位筋间预留有一较小间隙，当铁芯受热膨胀时，此间隙减少或消失，当机座和铁芯温度不一致时，相互之间可以自由膨胀，从而大大减少机座承受的径向力。

1、机座；2、托板；3、双鸽尾定位筋；4、定子铁芯图6：东电定子定位筋与托块装配示意图D、拉紧螺杆和齿压板拉紧螺杆和齿压板是用来将定子铁芯在轴向压紧的部件。

齿压板有压板和齿压片两部分焊接而成，铁芯采用齿压板有两种情况：一是铁芯上下均采用小齿压板结构，ALSTOM与哈电定子齿压板采用的此结构；二是铁芯上部用小齿压板而下部用大齿压板结构，VGS与东电定子齿压板采用的此结构。

所谓大齿压板，是将铆接或焊接有齿压片的下齿压板焊在与机座环板连为一体的大压板环上。

为减少定子端部涡流损耗，通常采用不锈钢等非磁性材料。

图7：东电定子压紧示意图图8：东电定子大齿压板图9：东电定子下齿压板第二节发电机转子发电机转子是水轮发电机的旋转部件，东电转子主要由圆盘支架、磁轭和磁极组成，转子中心体上部通过螺栓与上端轴相连，转子中心体下部通过螺栓与发电机轴及推力头相连。

东电机组圆盘式转子支架由1个中心体和10瓣扇形支臂在工地组焊成整体，支臂下部设有80块制动环板。

转子支架安装切向键处半径为8000.9mm，中心体上下法兰高度为2755mm，转子中心体下法兰面至转子支架制动环板把合面之间的轴向距离为614.2mm。

转子磁轭由3mm厚的高强度冲片在现场叠装而成，热套于转子支架外侧，并用弹性键、切向键和扭矩键进行固定。

磁轭分上、下两段，每段高1609.2mm，段间用80个间隔块隔开，采用扭矩键将两段连成整体。

磁轭外圆处半径为R8905.4mm，总高度为3282.4mm。

磁轭的外侧利用挡块和磁极键固定80个磁极。

磁极外圆部铁心高度为3040mm，外圆处半径为R9215.4mm。

转子磁极制动环转子磁轭图10：东电转子吊装一、转子支架发电机的转子支架作用是连接主轴和磁轭的中间部件，它用以固定磁轭。

转子支架是传递扭矩的部件。

在机组运行中，转子支架要承受扭矩，磁轭和磁极的重力力矩，转子自身的离心力，由于热打键而产生的径向配合力，当转子支架与主轴采用热套结构时还要承受由此引起的径向配合力等。

能承受飞逸转速时的作用力且具有足够的切向和垂直方向的刚度，以防止不会有的变形，保证磁轭和磁极对中。

因此转子支架是一个受力复杂的重要部件，其整体结构设计需具有足够的刚度。

东电转子支架(包括转子中心体和径向支臂)为圆盘式焊接结构。

其中心体为整体，中心体上、下端面精确地加工成与发电机上端轴和发电机轴相联的平滑的法兰面。

在转子中心体的侧向上设有一个能使人从转子支臂进到中心体里面的孔洞。

转子径向支臂分成10瓣，各分瓣支臂与转子中心体之间在工厂内进行预组装，并预留工地焊接收缩量，在工地进行组圆焊接。

转子支架的最大垂直挠度不大于1.0mm。

图11：东电转子中心体图12：东电转子支臂安装二、磁轭发电机转子磁轭的作用是形成发电机的磁路部分，固定磁极，产生飞轮力矩GD2。

在机组运行中，承受扭矩、离心力及热打键所引起的配合力等。

东电机组转子磁轭是由厚度为3mm的激光切割高强度薄钢板叠片组装成的坚实结构。

磁轭迭片方式为先迭五层冲片，每两张冲片为一层，一、二层冲片错开一个磁极位置，二、三层冲片同方向错开两个磁极位置，三、四层冲片反方向错开一个磁极位置，四、五层冲片反方向错开两个磁极位置。

东电机组转子磁轭在结构上采用分段磁轭，装配好的转子磁轭用拉紧螺栓拉紧，以形成一个整体。

磁轭压紧方式采用力矩扳手压紧方式。

磁轭与转子支架采用径、切向键分开的连接结构。

其径向键的预紧力保证机组转速至少为1.4倍额定转速时转子支架与磁轭不发生分离。