发电机使用说明书

1 发电机使用说明书

发电机结构介绍

一、概述

5号发电机为QFSN型额定容量600MW的优化型水氢氢汽轮发电机，是上海电机厂对引进型600MW发电机机组进行优化设计后的产品。

发电机型号QFSN一X一2所代表的意义是：

QF一一代表汽轮发电机，x―代表兆瓦额定容量，S―代表定子水内冷，

2―代表二极，N―代表氢内冷，

例如：QFSN一600一2代表600兆瓦、二极水氢氢汽轮发电机，

QFSN一650一2代表650兆瓦、二极水氢氢汽轮发电机。

发电机组采用了引进的高起始响应的励磁系统，能在电力系统故障时0.1秒内达到顶值电压与额定电压之差的95％。

主要结构均保留引进型机组原有的结构，如穿心螺杆、磁屏蔽、分块压板固定的定子铁心、上下层不同截面的定子线圈、刚一柔结构的定子端部固定、端盖式轴承、可倾瓦式轴瓦、双流双环式密封瓦等；转子采用气隙取气冷却方式，改进了转子阻尼结构，提高电机负序电流承载能力。

氢冷发电机机座设计成“耐爆”型压力容器，就是指机座应能承受氢气和空气混合体的最强烈的爆炸。这类爆炸不得损伤电机外部的人员、器材和厂房。这种事故只有在气体置换过程中，出现误操作的情况下 2 才可能发生。正常运行时氢压远大于大气压，空气是不可能直接进入机座的，故只要维持必要的氢气纯度，充氢运行时发电机是很安全的。

二、发电机结构

1、定子

1.1定子机座和隔振结构

发电机采用焊接的机座结构，用优质中厚钢板及锅炉钢板冷作拼焊而成，两端焊接式端盖支撑着对地绝缘的可倾式分块轴承。机座底脚与底板（台板）之间设置阶梯形垫片使机座的负荷集中作用在基础的两端，对称分布在两侧，很快向中间衰减，并在现场测试发电机底脚应力分布加以复核调整，确保定子机座两端的载荷分布，以改善与定子机座相联接的端盖轴承的支承刚度来降低机组的振动。

铁芯是通过高强度弹簧钢板组成的高效隔振装置固定在机座内的。当发电机运行时，转子和定子铁芯之间的磁拉力在定子铁芯中产生倍频振动，为此在本发电机的定子铁芯装配和发电机机座部件之间采用隔振性能较好的弹簧板弹性支撑结构，就使铁芯传到机座和基础上的倍频振动减少到很小。

在机座的顶部，汽、励两端各设有一个安装冷却器外罩用的长周边矩形法兰结合面，在结合面上开有矩形密封槽，内充满密封胶以防氢气泄漏之用；在励端底部另设有一个长周边法兰结合面用以联接出线盒。

机座的顶部还设有人孔、检查孔，都由盖板密封：在底部则设有清理孔法兰、用于气体置换的管道接口法兰，以及测量气体纯度的、气体分析取样的、浮子式液位控制器（检漏器）和氢气干燥器等的管道接 3 口，还有两端的定子水系统排污法兰。

1.2定子铁芯

铁芯采用0.5毫米厚扇形高导磁率、低损耗的无取同冷轧硅钢片迭装而成。在扇形硅钢片的两侧表面涂有F级环氧绝缘漆。定子铁芯轴同用反磁支持筋螺杆和对地绝缘的高强度反磁钢穿心螺杆，通过两端的压指、压圈及分块压板用螺母拧紧成为整体，经过数次冷态和热态加压、并紧固螺母而成为一个结实的铁芯整体。在铁芯的两边端齿上开有分隔槽，并用粘结胶将边端粘结形成整体。在两端压圈与反磁险分块压板之间设有用硅钢片迭压并加以

粘结起来形成内圆为阶梯形看台式的磁屏蔽，减少了端部漏磁引起的附加损耗，降低端部温升，使发电机具有良好的进相运行的能力.

铁芯内设有许多径向通风道组成氢气表面冷却、多路并联通冈．、对应转子进风和出风相互间隔的十多个风区。还在铁芯内圆上进风和出风风区之间、环绕气隙上部六分之五的圆周上镶装风区隔环以减少串风，提高通风散热的效能.

1.3定子线圈及定子绕组

水内冷的定子线圈是由实心股线和空心导线交叉组成，空实了白铜线之比为1:2，均包有玻璃丝绝缘层。上层线棒的导电截面积要比下层的大；上层由4排、每排5组空实股线组成，下层为4排4组。这种设计可明显地降低线棒附加损耗。槽内股线间进行了540度罗贝尔空换位，也起到减少绕组附加损耗的作用。定子线棒端部为渐开线式，采用鼻端不等距的结构，缩小同相距离，扩大异相鼻端的放电距离， 4 故上、下层线棒端部节距不同，共有7种规格。

线棒的空实心股线均用中频加热钎焊在两端的接头水盒内，而钎焊在水盒上的水盒盖则焊有反磁不锈钢水接头，用作冷却水进出线棒内水支路的接口：套在线棒上或汇流管上水接头的四氟乙烯绝缘引水管，都用引进型卡箍将水管箍紧。卡箍结构详见附图17。上下层线棒的电联接由上下水盒盖夹紧多股实心铜线，用中频加热软钎焊而成，并逐只进行超声波焊透程度的检查，这样就形成上下层线棒水电的联接结构。采用中频加热钎焊接头水盒的工艺和卡箍箍紧水管的结构，进一步提高了定子绕组水路的气密性。水电接头的绝缘采用绝缘盒作外套，盒内塞满绝缘填料，并采用电位外移法逐一检验绝缘盒外的表面电压，使保证水电接头的绝缘强度。

定子绕组为60度相带、三相、双层绕组，双支路并联、Y连接。定子线圈的空心导线内通过冷却水以冷却铜线，因此线圈温升很低，但定子线圈对地绝缘仍采用F级环氧云母带连续绝缘，确保使用寿命。在线圈的槽内直线段和出槽口、端部均进行了表面防电晕处理。

定子线圈在槽内固定于高强度玻璃布卷包模压槽楔下，在铁芯两端用割有倒齿的关门槽楔就地锁紧，防止运行中因振动而产生的轴同位移。楔下没有高强度弹胜绝缘波纹板，在径向压紧线棒二在部分槽楔上开有小孔，以便检修时可测量波纹板的压缩度（有随机测量工具）以控制槽楔松紧度。在槽底和上、下层线棒之间都垫以热固性适形材料，口槽楔松紧、使不百互间保持良好接又采用了涨管热压工艺，使线棒能在槽内紧固可靠地就位；为了线棒表面度触能良好接地，防止槽内 5 电腐蚀，在侧面用半导体板紧塞线棒。见附图2“定子绕组在槽内固定及定子槽楔布置示意图”。在每个槽上、下层线棒层间埋置一支电阻测温元件，每一根上层或下层线棒绝缘引水管的出口水接头上，也各埋有一支热电偶测温元件，用来检测相应部分的温度。

定子绕组的端部全部采用美国西屋公司刚一柔绑扎固定结构。它由充胶的层间支撑软管、可调节绑环、径向支撑环、绝缘楔块和绝缘螺杆等结构件以及绑带、适形材料等将伸出铁芯槽口的绕组端部固定在绝缘大锥环内、成为一个牢固的整体，绝缘大锥环的小直径端搁在铁芯端部出槽口下的覆盖着滑移层的绝缘环上，而绝缘大锥环的环体则固定在绝缘支架上，支架的下部又通过弹簧板固定在铁芯端部的分块压板上、形成沿轴同的弹性结构，使绕组在径向、切向具有良好的整体性和刚性，而沿轴向却具有目由伸缩的能力，从而有效地缓解了由于运行中温度变化而因铜铁膨胀量不同在绝缘中所产生的机械应力，故能充分地适应机组的调峰方式和非正常运行工况。水冷的定子绕组连接线也固定在大锥环和绝缘支架上。为了运行安全，绕组端部上的紧固零件全部为高强度绝缘材料所制成。

在绕组端部靠近铁芯出槽口的可调节绑环上，汽、励两端各设有一道气隙挡风环（板），用以限制进入气隙的风量。

1.4定子出线和发电机出线盒

定子出线导电杆是装配在出线瓷套管内的，组成了出线瓷套端子。结构设计使定子出线穿过装在出线盒上的绝缘瓷套管，将定子绕组出线端子引出机座外，并保证不漏氢又不漏水。出线瓷套端子共有6个， 6 其中3个主出线端子通过金具引出；另外三个斜装的为中胜出线端子，由中性点母板及编织铜排连接起来形成中性点；出线瓷套端子和中性点母板均为水内冷。出线瓷套端子对机座和对水路都是气密的。

以每个出线瓷套端子为中心，从出线盒向下吊装着4个同白的电流互感器提供给仪表测量或继电保护用。

出线盒外形像长筒形压力容器由不锈钢板拼焊而成，既“耐爆”又有足够的刚度，可安全地支撑着定子出线瓷套端子及套装在瓷套管外的电流互感器。每个出线盒亦要通过与机座相同等级的水压及气密试验的严格考核，具有良好的强度、刚度和气密性能。不锈钢饭为反磁性，故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。在出线盒上与机座结合的大平面上开有T型密封槽，用以加压注入液态密封胶，杜绝氢从结合面上的缝隙中渗漏出来的可能性。

1.5定子水路

1.5.1总进出水汇流管

总进、出水汇流管分别装在励端和汽端的机座内，对地设有绝缘，运行时需接地。它们的进、出水口及排气管分别放在汇流管上方，这是为了防止绕组在断水情况下失水的措施。但它们的法兰设在机座的上侧面，便于和机座外部总进出水管相联接。排放水管口分别放在机座两端的下方，具有特殊设计的结构；它对机座是密封的但能适应温度变化而产生的变形，对机座和相连接的外部管道都是可靠地绝缘的。在外部总进、出水管上装有测温及报警元件。在用水冷专用摇表测量定子绕组绝缘电阻时，要求总进、出水汇流管对地有一定的绝缘电阻， 7 而在做绕组耐电压试验时又要求把它们接地；为了试验时方便，在接线端子板上各设有接地接线柱，专为变更总进、出水汇流管及出线盒内出水小汇流管对地绝缘或接地之用。

1.5.2定子绕组水路

冷却水从励端或集电环端的总进水汇流管通过连接的聚四氟乙烯绝缘引水管流入定子线棒，再从线棒出水接头通过绝缘引水管流入总出水汇流管。每根上层或下层线棒各自形成一个独立的水支路，共有84个并联的线棒水支路。请参阅出厂文件“定子线圈水电连接图”。

如上图，另有六路冷却水从励磁机端或集电环端的总进水汇流管进入，也通过绝缘引水管流经绕组引线，即线圈端部连接线，主引线及出线瓷套端子或中性点母线后，进入出线盒中的小汇流管，再从外部管道流入汽端总出水汇流管，然后一起引出到外部总出水管，流回定子水箱。

1.5.3氢气漏入定子水路问题

由于氢压大于水压，在管道、绝缘引水管、水接头或空心铜线内如存在微、细裂纹或毛细小孔，一般情况下定子水路不会漏水，但氢气会从小孔细纹处漏入定子水系统。漏入水系统的氢气积蓄在储水箱的顶部，通过安全阀设定在0.035兆帕压力下释放，排入大气。在储水箱的排气管上装有一只氢气流量表，可以测定氢气漏量。请

1.6氢冷却器及其外罩

发电机的氢冷却器卧放在机座顶部的氢冷却器外罩内。在汽、励两端的氢冷却器外罩内各有一组氢冷却器，每组分成二个独立的水支路。 8 当停运一个水支路时，冷却器能带80％的负荷运行。

氢冷却器外罩为钢板焊接的圆拱形结构，横向对称布置安装在发电机机座的两端顶部。这样既可减少发电机轴向长度，运输时另行包装，又可减少足子运输尺寸和重量。

外罩是用螺钉把合在机座上，并在结合面的密封槽内充胶密封，连接成为整体。外罩热

风侧的进风口跨接在铁芯边端的热风出风区的机座顶部，其冷风侧的出风口座落于机座边端冷风进风区的上部，由机座边端第一隔板和与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、高压冷风区：外罩的顶部处于发电机的最高位置，故在该处内部设置了充、排氢管道，在励端外罩顶部内还设有氢气纯度风扇的两根取样管，在汽端则有一根气体分祈取样管，这些管道的进出口都设在发电机机座的底部。

冷却器的前水室端是用螺栓刚性地固定在（发电机机座顶部的）氢冷却器外罩右侧边框上，进出水管都连接在前水室前部的进出水管口上。在前水室顶部设有四个排气孔，底部设有两个排水孔。在冷却器后端的后水室则用不锈钢垫片支撑在氢冷却器外罩左侧边框上，该垫片使冷却器能随温度变化而目由胀缩。后水室的外端用框形隔板及钢板顶盖密封，在这个空间设有一个放气阀。为了确保安全，在拆顶盖之前必须先打开放气阀，释放盖内压力。在拆卸了顶盖和后水室的盖板之后，才能检查冷却器内的翅片管。此外在冷却器后水室端面的外罩框口上侧，有一个通孔接有一个旁路阀通往后水室顶盖内的空间，在正