上海电气电站集团8001200MW发电机介绍

转子重量（t） 定子运输重量（t）
1000MW、1200MW级发电机重量比较
1000MW发电机
1200MW发电机
88
102
462
490
2. 800MW级汽轮发电机介绍
➢ 推荐机型： QFSN-800-2型 ➢ 技术基础：西门子THDF118/56型发电机 ➢ 与SIEMENS合作制造了THDF118/56型600MW级发电机 ➢ 2019年12月，首台THDF118/56型，鄂尔多斯电厂投运 ➢ 目前国内共有10 台该型号汽轮发电机正式投运，性能良好
- 线棒采用可靠的VPI绝缘系统，上海电气已有多年制造经验 - 定子铁心支持筋有绝缘，进一步减少了定子铁心短路的可能性 - 线棒的槽内部分通过防晕结构来减小绝缘与槽壁间的电晕放电
27kV定子线棒采用优良可靠的绝缘系统，真空压力浸渍VPI工艺， 确保真正的无隙高压绝缘，具有优良的电、机械和热性能，并且还 能防水、防油。
➢主要优点（续）
发电机冷却方式
- 冷却风路设计均匀，各部分温升低 - 定子线圈采用水内冷，铁心采用轴向通风冷却 - 转子线圈槽部采用轴向径向通风，端部采用两路通风 - 转子单侧有多级压气机型高压风扇，极心有4个阻尼槽 - 机内通风采用抽风式 - 发电机额定氢压0.5MPa（表压）
发电机通风示意图
上层/下层 ：7.65/10.2
1000MW级发电机槽内布置
1200MW级发电机槽内布置
1000MW、1200MW发电机温升比较
1000MW发电机 1200MW发电机
定子绕组出水温升 (K)
22
28.8
转子绕组温升 (K)
36
40
定子铁心温升 (K)
51
62
国标要求
≤85℃ ≤110℃ ≤120℃
➢ 流体动力的计算分析
CFD在发电机工程上： ❖用于GDE方法上输入计算
❖用于获得对流体领域的了解
❖用于减少通风试验
❖用于增加发电机容量
➢与1000MW发电机相比， 1200MW发电机的变化
铁心长度的变化
- 定子电压27kV保持不变，铁心长度变长约1.16倍
1000MW级
1200MW级
铁心长度（mm）
无刷励磁机
无刷励磁机转子和整流盘
THDF 125/67型百万级发电机外形图（无刷励磁）
THDF 125/67型百万级发电机外形图（静态励磁）
➢ 1000MW及1200MW发电机的优点
定子电压高，定子电流和电磁力小，定子绝缘可靠
- 发电机定子电压均选择27kV，目前世界上投运发电机中定子线圈最高电压， 定子电流和电磁力小，发电机出水温升低
1.槽绝缘 2 2.转子铜线 3.匝间绝缘 4.转子槽楔 5.气体进口 5 6.气体出口
6 4 3
1
➢转子线圈轴向-径向氢冷
➢上海电气 700MW级发电机简介
以QFSN-600-2型为基础 铁心加长、提高电压，开发QFSN-700-2型发电机
➢ 800MW发电机总体结构示意图
双流密封环
定子铁心
定子端部线圈
端盖轴承
励端 出线盒和磁套管
汽端
机座
转子
氢气冷却器
➢ 定子端部线圈刚-柔固定结构
1 2 34 5
6
1. 定子铁心 2. 磁屏蔽 3. 支撑环 4. 大锥环 5. 并联环 6. 定子总水管
➢ 冷却系统
➢定子铁心通过铁心轴向风道直接氢冷 ➢定子线圈通过空心铜线直接水冷
定子绕组水内冷，转子氢内冷，铁心氢冷
1112 27 23778 0.9 0.5 0.48 5887 437 23.8 18.2
1200MW发电机
定子绕组水内冷，转子氢内冷，铁心氢冷
1333 27
28510 0.9 0.5 0.45 5971 505 23.1 17.8
➢ 励磁方式：
- 可配无刷励磁或静态励磁系统
投运年份 2019/2019 2019 2019 2019 2019
➢ 与THDF118/56型发电机相比， QFSN-800-2型的主要变化： 发电机定子铁心加长（从5588mm增加到6150mm） 定子电压由20kV升至22kV 相应提高定子槽对地双边绝缘厚度 增加了空心导线的通水面积，降低定子绕组温升
型号
电厂
地点
THDF 115/78 THDF 115/67 THDF 115/67 THDF 115/78
Goesgen Bergkamen Heyden Trillo
瑞士 德国 德国 西班牙
THDF 125/78
Boxberg
德国
THDF 125/78
Niederaussem
德国
THDF 125/67 THDF 125/67
➢上海电气 THDF 118/56型发电机业绩表
电厂 鄂尔多斯电厂#1、/#2 黄金埠电厂#1、#2 襄樊电厂#1、#2 费县电厂#1、#2 淮南田集电厂 #1、#2
地点 内蒙古 江西 湖北 山东 安徽
容量 600MW 600MW 600MW 600MW 600MW
转速 3000 r/min 3000 r/min 3000 r/min 3000 r/min 3000 r/min
整个定子线圈端部在运行时能伸缩 - 定子线圈端部外包保护层，便于今后维修
线圈端部绕组用压板和高强度绝缘螺栓夹紧到刚性绝缘大锥环上， 该大锥环由定子机座支撑并允许在机座内轴向移动，整个端部线圈 间浇垫成整体，形成端部绕组 “刚-柔”结构，能够承受突然短路、 错相合闸、过电流等冲击。
- 转轴采用高质量的NiCrMoV合金钢锻件 - 护环采用抗腐蚀性能良好的18Mn18Cr高强度反磁合金钢
1200MW 、1000MW、800MW级 汽轮发电机介绍
上海电气电站集团
介绍内容
1. 1200MW、1000MW级发电机介绍 2. 800MW级发电机介绍 3.总结
1. 1200MW、1000MW级发电机介绍
1.1 发电机推荐机型
1200MW级： THDF125/78型 1000MW级： THDF125/67型
THDF 118/56型和QFSN-800-2型发电机技术数据
额定功率MW 功率因数 定子电压kV 额定氢压MPa（g） 励磁电压（90℃）V 励磁电流A 定子线圈出水温升K 转子线圈温升（电阻法）K 定子铁心温升K 临界转速 rpm（一阶/二阶） 转子重量（t） 定子运输重量（t） 定子运输尺寸（mm）
外高桥 1# 外高桥 2#
上海 上海
注：外高桥2# 为上海电气与SIEMENS合作生产
容量 MVA 1141 911 950 1147 1144 1223 1000 1000
转速 r/min 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000
投运年份 1978 1981 1987 1988 2000 2019 2019 2019
➢ 2019年上海电气引进西门子百万级发电机技术 ➢上海电气完全掌握西门子THDF125/67型百万级发电机设计、制造技术 ➢ THDF125/67型发电机已在玉环（4台）、外高桥电厂（1台）成功投运 ➢ THDF 125/67型为基础，采用西门子技术，结合客户的需要，
设计开发了1200MW发电机
➢ SIEMENS公司1000MW级单轴、全速发电机业绩表
SID－Siemens Integrated Design Environment（ 西门子综合设计环境）
➢ 通过THDF 125/67型发电机引进和百万级发电机培训，已全面掌握
电磁与通风计算
- 汽轮发电机参数计算程序 - 短路衰减曲线计算程序 - 汽轮发电机磁路计算程序 - 损耗和效率计算程序 - 定子线圈温升计算程序 - 转子线圈温升计算程序 - 转子线圈端部通风和温升计算程序
THDF 118/56型
600 0.9（滞后）
20 0.4 382 4638 17 42 54 762/2231 71.2 293 10661×4000×4188
QFSN-800-2型
800 0.9 （滞后）
22 0.5 416 5439 21 48 55 664/1927 78 322 11223×4000×4188
负序能力高
- 转子槽楔为高导电率材料，并确保槽楔和转子护环间良好的电接触 - 转子每个大齿上开有4个阻尼槽，阻尼槽楔材料为强度高、导电率好的铜合金槽楔 - 本系统经长期运行验证为非常好的阻尼绕组系统
1.2 专题说明、对比及论证
➢ 1000MW、1200MW采用SIEMENS计算程序设计开发 从SIEMENS引进的SID程序
相接触部分皆贴有聚四氟乙烯滑移层，这样在开停机和负荷变化时转子绕组能较 自由的热胀冷缩，防止绕组变形和绝缘损伤。
➢主要优点（续）
进相运行能力高
- 铁心端部采用齿压板和压圈压紧，齿压板、压圈处有风道，通风效果好。 - 磁屏蔽上有多道径向通风道以使冷风通过进行冷却，内圆表面呈阶梯形。 - 发电机端部附加损耗小，温度低
1.换位垫条 - 云母板 2.成型垫条 - 云母板 3.冷却管 - 奥氏体钢 4.排间绝缘 - 环氧树脂 5.MICALASTIC®绝缘 - 真空环氧树脂浸渍的云母带 6.外防晕层 - 导电聚酯胶带 7.内部电位控制 - 半导体带 8.绝缘股线 - 玻璃纤维编织绝缘
➢定子电压高，定子电流和电磁力小。 ➢可靠的防晕层设计。
1000MW级
1200MW级
44.5×234.5
52.3×216.3
空心不锈钢：14×4 壁厚0.9 实心铜线： 14×1.8
上层 空/实：2排，每排 5 /25 下层 空/实：2排，每排 5/ 25
9.55
空心铜线：8.5×4.4 壁厚1.2 实心铜线：8.5×2
上层 空/实：4排，每排 8 / 16 下层 空/实：4排，每排 6/ 12
➢ 主要优点（续）
定子绕组固定结构可靠（SIEMENS公司大容量均采用此结构，效果好）
- 采用西门子公司成熟的刚-柔固定结构，径向、切向刚度很大，轴向能自由伸缩 - 定子线圈端部电连接采用机械连接，便于检查和检修 - 定子线圈端部固定采用大锥环、弧形压板结构，整个端部线圈间浇垫成整体 - 定子端部线圈渐伸线采用变间距设计，增大线圈隔相距离 - 径向采用具有自锁弹性自调整支紧结构，轴向用定位件支撑加以轴向定位，
➢ 转子轴系计算
PHS程序计算扭振
IRAP程序用于横振计算
➢ ANSYS有限元分析技术（FEA）
定子端部模态分析
端部电磁场有限元分析
➢ 转子FEA有限元分析设计
❖设计满足10,000次启停机 ❖集中应力分析 ❖裂纹增长分析
➢ 三维PRO-E辅助设计
发电机定子嵌线三维设计（局部）
发电机定子机座装配三维设计
1000MW级
42 12127 13561 23309 2255 5887
437
1200MW级
36 12019 13866 23217 2317 5971
505
定子线规的改进
- 槽数减小，槽宽变大 - 线规的变化，以控制定子电流密度 - 空心股线材料的变化，增加导电面积
定子槽尺寸(mm) 定子铜线规格（mm） 股数 定子电流密度(A/mm2)
热风 冷风
正视图 俯视图
➢主要优点（续）
调峰能力强
- 可满足调峰二班制运行 - 发电机运行寿命期间，允许机组开停机10000次 - 定子绕组端部固定中的绝缘支架系通过反磁弹簧板固定在定子铁心端部结构件上， 有效的减小绕组绝缘中产生的机械力。 - 转子槽绝缘内表面、槽楔下垫条靠铜线侧、转子护环下绝缘筒内圆等与转子绕组
定子绕组
转子
多级轴向风扇
出线盒
轴承座
1000MW与1200MW发电机主要技术数据
冷却方式 容量（MVA） 额定定子电压（kV） 额定定子电流（A） 功率因数 额定氢压(表压) (MPa) 短路比 励磁电流 （A） 励磁电压 （V） 80 ℃ 直轴暂态电抗xd’ （%） 直轴次暂态电抗xd”%）
1000MW发电机
6700
7800
转子本体长（mm）
6730
7830
定子槽数、定子外径Fra Baidu bibliotek变化
- 转子外径不变，气隙宽不变 - 目标：磁密保持相近 - 定子槽数从42槽变为36槽（约1/1.17），定子外径从3280变为3200
定子槽数 气隙磁密（Gs） 定子轭部磁密（Gs） 定子齿部磁密（Gs） 定子线负荷（A/cm） 励磁电流 （A） 励磁电压 （V） 80 ℃
➢上海电气 1000MW级发电机投运业绩表
电厂 华能玉环电厂#1 华能玉环电厂#2 华能玉环电厂#3 华能玉环电厂#4 上海外高桥电厂三期1＃
地点 浙江 浙江 浙江 浙江 上海
投运年份 2019 2019 2019 2019 2019
轴承座
1200MW、1000MW级发电机结构示意图
冷却器罩
定子机座