汽轮机发电机本体结构及功能

汽轮机发电机本体结构及功能

一、发电机结构及功能

氢冷发电机在本体上主要由定子和转子两大部分组成,在附属系统上主要有励磁系统、冷却系统、密封油系统和氢气系统。

二、发电机定子

定子由机座、铁芯、定子绕组、端盖等部分组成。

1、机座及端盖

定子机座为中段机座和两端端罩组成的三段式组合结构，中间段与铁芯长度相近。沿轴向布置的环形板既是铁芯的支撑件，也是风区隔板，隔板间有圆形风

管。两端端罩罩住定子线圈端部，4个卧式冷却器置于两端罩顶部的冷却器罩内。

三段式机座之间用螺栓把合，各接合面处除用橡胶圆条密封外，还用气密罩封焊，端罩两侧下部设有排水法兰，接液位信号器，冷却器漏水可及时报警。

整个机座按防爆要求设计，具有足够的强度和良好的气密性，经受1.0兆帕30分钟的水压试验和4×105帕气密试验。

2、机座的作用：

主要是支持和固定铁芯绕组。如果用端盖轴承，它还要承受转子的重量和电磁力以及分配冷却气流力矩。（特别是在发电机出口短路后要承受10倍以上的短路力矩的作用），除此以外，还要防止漏氢和承受住氢气的爆炸力。

3、定子弹性支撑：

为了减少发电机运行时定子铁芯所产生的双倍频的振动对发电机基础的影响，铁芯与机座之间采用轴向组合式弹性定位筋作为隔振结构。

两个主要振动源：一是铁芯振动，其振动频率为二倍频100HZ。这因为在二极发电机中，由于发电机转子磁场的影响，机座和定子铁芯将受到100HZ的交变电磁力的作用，并使定子铁芯变成一个不断变化的椭圆，使机座发生倍频振动。二是转子振动，这通常只发生在轴承与端盖合成一体的发电机上，它起因于转子的各种不平衡，其频率为50HZ，即转子的机械旋转频率。所以说机座都是为高

强度优质钢板焊接而成。

4、端盖：

端盖是发电机密封的一个组成部分，它分为内端盖和外端盖，为了安装，检修，拆装方便，一般端盖由上下两半构成。外端盖采用钢板焊接而成，内端盖由铝合金或玻璃钢板压铸而成。外端盖的作用：密封、支承（转子）、防爆的作用。内端盖的作用主要是隔开冷热气体的作用，但内端盖与机座固定之间必须绝缘，防止引起涡流发热。

5、铁芯

定子铁芯是构成发电机磁路和固定定子绕组的重要部件，为了减少铁芯的损耗（磁滞和涡流），一般大容量发电机定子铁芯采用高导磁，损耗小，厚度为0.35—0.5mm的优质冷扎硅钢片叠装而成。我厂采用0.5mm硅钢片。每层硅钢片由数张扇形片组成一个圆形，每张扇形片都涂了耐高温的F级绝缘漆。

定子铁芯的叠装结构与其通风散热方有关。大容量电机铁芯的通风冷却有三种方式：铁芯轴向分段径向通风、铁芯内轴向通风、半轴向通风。我厂采用第一种。轴向分段径向通风式，铁芯沿轴向分段：中段每段厚度为30—50mm；端部铁芯易发热，每段厚度比中段小。

整个铁芯通过外圆的许多定位筋及两端的齿压板和压圈固定压紧，将铁芯与机座连成一个整体。在铁芯内还有还穿有轴向拉紧螺杆，再用螺丝紧固压板上。

为了防止定子铁芯端部由于漏磁引起的发热，在大型电机中采用磁屏蔽和电

屏蔽（高压变压器内部也有磁、电屏蔽，磁屏蔽）。磁屏蔽是由硅钢片叠成的。作用是把漏磁均匀转移和削弱，磁屏蔽自身也产生损耗和热量，但不是特大，由冷却系统进行冷却，完全可满足定子正常运行。电屏蔽用铜或铝等导电性能好的材料制成。作用是通过自身的涡流感应来削弱漏磁通或改变一部分漏磁通的路径。（高压变压器的电屏蔽与发电机不一样，一个屏蔽电场，一个屏蔽磁场）6、定子绕组结构

一般大型发电机都采用三相双层短距分布绕组（目的是为了改善电流波形，即消除绕组的高次谐波电动势，以获得近似的正弦波电动势）。我厂定子绕组采用叠式绕组，每个线圈都是由两根条形线棒各自做成半匝后，构成所谓匝式结构，每根线棒由二排空心和实心线混合编织的导线组成，绕组的冷却是以通入空心和实心线混合编织的导线组成，绕组的冷却是以通入空心铜线中的水来实现的。

线圈股线在槽内采用540°换位，以减小附加损耗，定子绕组对地绝缘采用环氧F级云母粉热弹性绝缘，主绝缘外设有防晕层，端部渐开线部分用不同阻值的绝缘带来改善端部电位的分布，以防止运行时产生电晕放电。

绕组端部采用兰式结构，端部线棒为渐开线形，以保证间隙均匀并减小端损耗。

即在端部线鼻处用对接焊成一个整单匝式线圈（定子槽数60，绕组的并联支路2路，每极10槽，节距24）

7、定子绕组绝缘

定子绕组绝缘包括：股间绝缘、排间绝缘、换位部位的加强绝缘和线棒主绝缘。（主绝缘是指对地主绝缘）。绝缘采用的材料是玻璃布，环氧树脂和云母带。一般最高允许温度为130℃，其优点耐潮、电气、机械及热性能好，但耐磨和抗电腐蚀能力较差，耐热等级一般为B级或F级。

8、定子绕组在槽内的固定

发电机运行时，定子线棒的槽内部分受到各种交变电磁力的作用，上下层线棒之间的相互作用是产生径向力的主要作用。短路时与厘米线棒上所受的电磁力可达几百公斤，线棒若不压紧就会在槽内出现双倍频率的径向振动。

大容量发电机在固定线棒的槽部时，在槽底、上下线棒间及槽楔下，垫以半导体漆环氧玻璃布层压板或酚醛层压板或垫以半导体适形材料制成的垫条；槽侧面用半导体弹性波纹板楔紧，也有用半导体斜面对头楔代替弹性波纹板的；在槽口处再用一对斜楔楔紧。

9、定子绕组端部固定

汽轮发电机的定子绕组端部处在端部漏磁场中，两端部绕组又不易像槽内线棒那样固定的牢靠，容易受到电磁力的危害。一般大中型发电机一般采用粗细不同的涤纶玻璃丝绳。用环氧树脂浸透后，将上下线棒绑紧，在靠近铁芯处与线棒支架绑紧或加板加紧，使线棒端部成为一个整体。但固定后的端部，其固有频率必须避开100HZ（正、负5）的频率，以免发生共振。

线棒间用绝缘垫块外包浸胶后的适形材料塞紧。线棒与支架，绑绳等接触处均垫以适形材料，使之接触可靠。

10、定子绕组的水路连接与水电接头