巨型水轮发电机或将回归全空冷时代邛崃

巨型水轮发电机或将回归“全空冷”时代

巨型水轮发电机或将回归“全空冷”时代 2010： 巨型全空冷水轮发电机组在长江三峡右岸定子吊装

■ 核心提示

从目前运行实践表明，700兆瓦全空冷巨型水轮发电机实现了总风量适宜、风量分配合理、风速均匀、冷却效果良好的总体目标，并且机组运行稳定，振动、摆度及温升等性能指标达到优良标准，标志着空冷技术的重大突破。龙滩和三峡700兆瓦全空冷机组的运行，打破了目前在500兆瓦级以上的大型水轮发电机中多采用半水冷的格局。

单机容量最大、结构尺寸最大、推力负荷最大

在2010年1月份的国家科技奖励大会上，由哈尔滨电机厂有限责任公司完成的“巨型全空冷水轮发电机组关键技术突破及工程应用”获得了国家科学技术进步奖二等奖。

时间再往前推两年多，2007年9月，中国电器工业协会、中国电机工程学会和中国电工技术学会组织国内发电行业的众多资深专家汇聚北京，就刚刚研制成功的世界上单机容量最大的700兆瓦全空冷巨型水轮发电机成功并网发电进行研讨和交流。

会上，国内发电行业的专家们经过对大量数据的分析，专家们一致认为世界上单机容量最大、结构尺寸最大、推力负荷最大的700兆瓦级巨型全空冷水轮发电机的制造技术达到了世界领先水平，这无疑开创了世界上单机容量最大的全空冷水轮发电机组运行的新时代。

——新闻背景——

“半水冷”回归到“空冷”

水力资源属清洁的可再生能源，是发电设备的首选资源。随着世界经济的发展与能源需求的增加，建设大型水力发电厂仍是一个时期内的主要方向。大型凸极水轮发电机作为水力发电的主要设备，也经历了长期不断的技术进步和发展。

目前，中国55—75万千瓦水轮发电机机组有100多台，70万千瓦以上容量的机组60多台，从2005年到2020年,每年新增水电装机达1000万千瓦以上，是以往5倍的规模。

对大容量水轮发电机，冷却技术是设计中的关键问题。大型水轮发电机的冷却方式主要有全空冷、半水冷和蒸发冷却3种。

空气冷却方式在电机内部只采用空气作为冷却介质，通过空气的流通实现电机整体的降温冷却。此时，所需要的辅助设备为空水冷却器。半水冷冷却方式定子线棒要采用部分内部通水的空心股线导体，借助于水的流动带走定子的一部分损耗。辅助设备除常规的空水冷却器外，尚需要一套复杂的水处理及循环系统，以降低冷却水的导电性并驱动水的运动。蒸发冷却方式采用类似于水冷的定子线棒建立一套冷却介质的蒸发冷却系统以带走定子的部分热量。蒸发冷却系统的介质不导电，同时无需借助泵类设备驱动介质的循环。

其中，全空冷方式采用不需要任何成本投入的空气作为介质，同时具有结构简单、安装简便、维护方便、可靠性高、事故率低、启停机方便快速等特点。但该种冷却方式一直只能在单机容量400兆瓦以下的水轮发电机中使用，而对于600兆瓦以上的大型水轮发电机，国际上普遍认为使用全空冷存在很多技术障碍。随着发电机的容量越做越大，电机界逐渐用半水冷的冷却方式替代了空气冷却。

但随着时间的推移，采用半水冷的水轮发电机又暴露出很多的弊病，如接头漏水容易将电机烧毁等。

通过对多家采用水冷却的电站进行跟踪，哈电的研究人员认为半水冷的冷却方式不是最好的。于是哈电的专家们开始考虑，如何将结构简单、便于维护的空气冷却系统应用到大容量的机组上。

从上个世纪70年代刘家峡的建设，到岩滩机组的投运，哈电对300兆瓦以内的全空冷机组进行了比较深入细致的研究。但那时哈电在通风冷却系统的设计方面还沿袭了前苏联的模式，认为风量越大越好，在很小的机组中也加有很多的风扇，用以降温。但机组制造出来后，存在着通风损耗大、效率低、风量不均匀等缺点。上个世纪70年代后期，该公司与世界先进的电机制造公司进行合作和交流时发现，他们在设计全空冷机组时，不是片面地追求大风量，而是追求合理适宜的总风量，并且风量分配和风速都要均匀。这时，哈电人对空冷水轮发电机的设计理念渐渐改变了。

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