空冷、氫冷、水冷發電機特點

空冷發電機與氫冷發電機和水冷發電機區別

1）發電機結構

氫冷汽輪發電機需要承受壓力較高、結構複雜可靠性高的密封裝置,防止發生氫氣的洩露而引起的爆炸。水冷發電機也需要水密封裝置。而空冷汽輪發電機不需要密封裝置，因此,空冷發電機與氫冷、水冷發電機相比,結構簡單、節省材料、人力,減少製造工時,從而可降低製造成本,使用單位可減少一次性投資，並且維護費用減少，可靠性增加。

2）可靠性

空冷汽輪發電機比氫冷汽輪發電機和水冷汽輪發電機的可靠性高，一方面是因為系統簡單，沒有旋轉的輔助設備，減少了故障的幾率；另一方面，是介質安全，氫氣是可燃易爆性氣體，運行中氫壓較高有洩漏而發生著火爆炸，造成機毀人亡的可能,國內外都發生過此類事故。水冷發電機在導體內通水，如接頭焊接質量不良、導體檢驗不嚴格，則易發生漏水事故，從而引起繞組短路接地擴大事故,造成長期停機修理,影響機組可用小時數,降低可用率。而空冷發電機因其本體和輔助設備簡單，從而避免了上述兩種冷卻方式發電機的事故，而提高了運行可靠性。

空冷或氫冷發電機與雙水內冷發電機的比較

1）體積比較

空冷或氫冷發電機是採用空氣或氫氣對線圈和鐵芯從表面冷卻，因為冷卻效果較差，為了使線圈和鐵芯的溫度控制在允許的範圍內，線圈的導線和鐵芯的截面較大，發電機的銅損和鐵損較小，產生的熱量較少。因此，空冷或氫冷發電機的體積較大。

雙水內冷發電機是用水直接從線圈導線的內部進行冷卻，冷卻效果非常好，即使線圈導線和鐵芯的截面較小，在發電機的銅損和鐵損較大的情況下，也能將線圈和鐵芯的溫度控制在允許的範圍內。

2）造價比較

製造雙水內冷發電機的材料比同容量的空冷或氫冷發電機可減少約30％。因雙水內冷發電機的重量減輕和體積縮小，不但造價降低便於起吊、運輸和安裝，而且還節約了發電機基礎和廠房的造價。

3）效率比較

雙水內冷發電機的效率卻因銅損和鐵損較大，導致發電機的效率較低。大型空冷發電機效率約為97％～98％；氫冷發電機的效率約為98％～99％；水內冷的發電機效率約為96％～98％。發電機效率降低0.5～1.0％，發電煤耗將增加0.5～1.0％。對大型發電機組而言，採用水內冷一年增加的燃料成本也非常可觀。所以，有些大型發電機不採用水內冷，而採用冷卻效果較好、發電機效率較高的氫冷。

雙水內冷發電機的特點

雙水內冷冷卻方式：定子線圈和轉子線圈雙水內冷，定子鐵心及其他結構件空冷，定子端部銅屏蔽冷卻為水內冷。

20世紀30年代末期以前，汽輪發電機基本上處於單一的空氣冷卻階段。空氣冷卻在結構上最簡單，費用最低廉，維護最方便，這些顯著的優點使得空氣冷卻首先得到了應用和發展。隨著電網容量的增大，要求提高汽輪發電機的容量。為了提高容量，需要增加電磁負荷，導致電磁損耗增大，從而引起電機發熱量的增加，要強化冷卻就必須加大通風量，這必然引起通風損耗的增大，而通風損耗(含風摩耗)佔總損耗的40%，這就使得電機的效率降低。另外，空氣冷卻的定轉子繞組的溫升也較高，影響絕緣的壽命。同時，水的比熱容大、化學穩定性好、便於獲得，是理想的液體冷卻介質。

1958年中國上海電機廠製成了第一臺定子和轉子繞組都用水在內部直接冷卻的12 MW雙水內冷發電機。此後上海電機廠生產的50 MW、60 MW、125 MW、300 MW發電機也採用這種冷卻方式。氫氣比熱容大、導熱性能好、密度小，是良好的氣體冷卻介質。水的比熱容大、化學穩定性好、便於獲得，是理想的液體冷卻介質。當前，功率超過250 MW的發電機廣泛地採用氫、水或幾種冷卻介質分別冷卻各個部件。

雙水內冷發電機結構簡單，外部輔助系統單一。由於雙水內冷發電機採用水、水、空冷卻方式，因此與水氫冷相比，取消了氫系統和密封油系統，僅有水系統。外部輔助系統單一，安裝、運行、維護方便，可維護性好。由於轉子線圈採用水內冷。線圈繞組溫度低，匝間採用連續絕緣，不與冷卻介質接觸，運行可靠。由於定子鐵心採用空冷。無氫爆和漏油可能性，機座設計不需防氫爆措施和氫密封結構。結構簡單，重量輕，發電機最大運輸件定子的運輸重量和尺寸減少，便於運輸和降低運輸成本。

但是於轉子內冷水系統的密封非常困難, 從轉子出水支座中不斷溶入新鮮空氣, 造成內冷水PH值不斷下降, 在氧的作用下銅芯導線的腐蝕就持續發生, 從而導致內冷水水質的控制相當困難。內冷水的水質超標問題會導致發電機定子線芯過熱被迫停機進行酸洗。同時，雙水內冷機組的水電故障問題也是值得關注的。

QFS2型汽輪發電機是在總結QFS雙水內冷發電機製造運行經驗基礎上，移植了西屋公司聯合優化設計技術，吸取了近年來國內外大型汽輪發電機的先進成熟技術，進行的優化設計，在95年試製成功的改型產品。該設計的技術性能比原QFS型發電機的許多方面有較大的提高，達到當代先進技術水平。該機在大壩電廠進行了溫升及發電機效率實測，試驗結果表明發電機各部分溫升比經前的QFS型有較大的降低，並具有相當的裕度。QFS2型300MW自從95年在上海電機廠試製成功後，在多家電廠應用，如大壩、曲靖、洛河、蘇龍、橋頭電廠。

雙水內冷發電機漏水故障是最常見、最頻發的故障, 是火電機組最嚴重的事故之一。其危害輕則停機停爐，重則損壞主機，燒燬定子繞組或鐵芯，燒壞轉子繞組或大軸。常見漏水故障如下：

1）因水電接頭焊接不良（夾渣沙眼）發生滲漏；

2）因定子或轉子線棒裂漏水；

3）轉子出水拐角空心銅管破裂漏水；

4）因轉子引水複合管爆破大漏水；

5）因銅鑣杯（加工孔堵杯）腐蝕穿孔漏水。

6）轉動部件既要承受水壓，更要承受高速產生的離心力作用。空心線圈、絕緣引水管、拐角引線、水電接頭等部件只要存在一點隱患，就容易演變為事故。轉子漏水的風險和幾率比較高，這是必然的。

漏水的預防與檢測

1）在大修期間，堅持進行了定子和轉子的水壓試驗，能有效發現並消除滲漏缺陷。

2）目前引進用氣密封試驗來檢測漏點的方法。

3）在線監測發電機漏水只有勵磁迴路絕緣監測電壓表，轉子一點接地保護、高阻檢漏儀、差動微漏檢漏儀等幾種。各種檢漏裝置互有優缺點，組合應用能較準確地預報發電機漏水情況。