第三章 600MW发电机结构及其冷却系统
第一节 概述
我国自20世纪80年代后期起，从国外进口了不同制造厂商生产的600MW汽轮发电机。哈尔滨电机有限公司（原哈尔滨电机厂）生产的引进（美国西屋公司）型600MW汽轮发电机两台，于1989年和1992年先后在安徽平圩电厂投入运行。1994年，我国首台国产化型600MW汽轮发电机也已装于哈尔滨第三发电厂正常运行。到目前为止上海汽轮发电机有限公司引进美国西屋公司已生产QFSN－600－2型发电机近20台。
岱海发电有限责任公司一期工程汽轮发电机是上海汽轮发电机有限公司引进美国西乌公司技术生产的由汽轮机驱动的600MW水氢氢高速汽轮发电机，能与各种型号、规格的600MW亚临界、超临界、核电汽轮机相匹配。本发电机是在电力部对引进技术600MW发电机组提出的优化和机组创优工程要求基础上进行优化设计的： 一 发电机特点
该发电机容量上满足与600MW汽机匹配的最大出力要求，最大的连续出力可达648.4MW ，设计效率高达99％。发电机组沿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％。采用静止励磁方式顶值电压可大于2.5倍以上，并用数字式AVR代替模拟式AVR，提高励磁系统的可靠性。
转子采用国内有成熟经验的气隙取气冷却方式，其他主要结构均保留西屋公司原有的成熟可靠结构，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以保证足够的运行可靠性。
改进了转子阻尼结构，提高电机负序电流承载能力。 方便运输：定子最大运输宽度从考核机组4．115米减小到4米，定子运输重量不超过320t。对内陆地区，可采用分段式机座，运输重量为260t。
该发电机具有容量大、效率高、性能好和高可靠性等特点，是一个完全达到电力部门优化要求的、科技含量很高、相当于当代国际先进水平的新产品： 二 遵循的标准
该600兆瓦级优化型水氢氢汽轮发电机的接收、吊运、储存、安装、运行、维护和检修遵循如下标准：
国标GB/T7064“透平型同步电机技术要求” 国标GB755“旋转电机基本技术要求”
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IEC34-1（第八版）“旋转电机第一部分一额定值和性能” IEC34-3“汽轮发电机的特殊要求”
国标GB7409“大中型同步发电机励磁系统技术条件” IEC34-16（1991-02 ）“关于同步电机励磁系统的若于规定” 美标ANSI C50．13“隐极式汽轮发电机的技术要求”
标准编制中，同时也满足我国有关安全、环保等标准和规定，并在消化引进西屋公司300-600兆瓦级氢冷汽轮发电机组技术的有关技术资料（含最新信息）的内容后结合国产(300MW和600MW）定于水内冷技术以及转子气隙取气氢内冷技术编写而成。 三 发电机型号的组成及代表意义 发电机型号QFSN-600-2 所代表意义是： QF―――-代表汽轮发电机 600―――代表600兆瓦额定容量 S――――代表定子水内冷 N――――代表氢内冷 2――――代表二极 四 工作条件及使用环境
发电机长期连续运行的正常工作条件是： 1 安装地点在海拔 1000米及以下的一般室内场所。
2 氢气冷却器、定子水冷却器及励磁机的空气冷却器循环水最高进水温度一般不超过33℃。
3 其它各项技术要求及数据请见第二节。
4 发电机在海拔超过 1000米也能带额定容量运行；其条件是在机内冷却系统中作为初级冷却介质的氢气能保持额定的绝对氢压而与海拔高度无关，但在密封、机壳和辅机等方面应事先与生产单位达成协议。 五 主要技术性能
1 本型发电机具有调峰能力。当电网需要时，发电机允许调峰运行和两班制运行。在寿命期间允许启停次数不少于一万次。 2 发电机在下列情况下能输出额定出力：
a） 冷却氢气进口温度不大于46℃ b） 氢冷却器冷却水进水温度不大于35℃
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c) 定于绕组内冷水进水温度不大于50℃ d） 氢压不低于额定值，氢气纯度不低于95％。
3 发电机在上述情况下，在所提供的出力曲线范围内能在超前0．95功率因数下带额定兆伏安长期连续运行。
4 发电机在额定功率因数、电压变化范围为额定值土5％、频率变化范围为土2％时能按照IEC国际标准上的图形，连续输出额定功率。 5 定子冷却水短时断水运行的持续时间应小于30秒。
6 发电机机座的汽、励两端各有一组氢冷却器，每组在水路上独立地分成两个并联水支路，当停用一个水支路时，发电机能承担80％额定功率连续运行。 7 发电机的定子和转子绕组允许短时过负荷。 六 安全运行条件
发电机必须在其频率、电压、相序与电网完全同步后才能并入电网。新安装发电机组轴系在轴径上的双幅振动值应不大于0．076毫米，在轴承座上的双幅振动值应不大于0.025毫米。运行中的机组轴系在轴颈和轴承座上的双幅振动值如大于上述数值，而不大于国标GB／T7064中有关条款的规定时，机组的运行仍将是安全的。但当运行中轴振大于0.25毫米时，机组应自动停机解列。
控制机内氢气含湿量折算到大气压的露点应＜5℃且不低于一25℃，以维持防止发电机绝缘性能下降发生短路事故和避免护环应力腐蚀而产主裂纹的机内环境。
当发电机机内充有氢气时或在置换氢气时，附近地区不得进行明火作业。
当发电机处于空气状态下，必须把供氢管道中一支可拆卸式氢气管路拆掉。这样做了，即使误操作，也不可能将氢气送入发电机内；可以彻底排除形成爆炸性混合气体的可能性，确保机组的安全。
氢冷发电机机座都是设计成“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。。
在氢气置换过程中必须确认气体的取样分析部位正确无误：在用CO2置换 H2或空
气时；必须在机座顶部取样；在用 H2或空气置换 CO2，一定要在机座底部取样。如取样不当，误报混合气体的成分，造成高纯度的假象，就潜伏着混合气体是爆炸性的可能性，或CO2实际上仍留在机内而使进入机内者有被窒息的危险。
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在运转中，万一发生密封瓦烧毁或密封断油事故，氢气将会从密封支座与轴颈之间喷出。此时，必须立即停机解列低速盘车，排氢降压，在低氢压时再用CO2置换氢气，一般情况由于高压氢气急速扩容，大量吸热，氢气喷出时不至于发生火灾，但在现场要杜绝一切火花以免引爆。如果发生火灾应立即用也只能用CO2气体灭火，以资安全。
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第二节 600MW发电机的技术参数
引进型和国产优化型600MW汽轮发电机：额定电压多为20KV和24KV，额定功率因数都为0.9，效率在98.7％以上；短路比都不小于0.5；定子绕组联结法都为YY结构。冷却方式都为水氢氢，即定子绕组水内冷、转子绕组氢内冷、定子铁芯及端部构件氢冷。
岱海发电有限责任公司一期工程汽轮发电机设备是上海汽轮发电机有限公司生产的优化QFSN－600－2型，共计两台，总容量1200MW。 一 发电机组技术数据
表3－1所列为经上海汽轮发电机有限公司优化后设计的岱电一期工程QFSN－600－2型汽轮发电机的主要技术数据。表3－2为QFSN－600－2YH发电机与QFQS－200－2发电机技术数据比较
表3－1 岱电一期工程发电机组技术数据
制造厂家 发电机型号 级数 相数 接线方式 额定容量 有功功率 无功功率 定子电压 定子电流 功率因数
额定励磁电压（90℃） 空载励磁电压（75℃） 额定励磁电流 空载励磁电流 额定效率（保证值） 额定频率
上海汽轮发电机有限公司 QFSN-600-2 2 3 YY 667MVA 600MW 290MVAR 20KV 19250A 0.9（滞后） 407V 139V 4145A 1480A 98.85% 50HZ
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