水轮发电机知识问答_二_

中国水能及电气化2010.1/2
栏目主持 回士光电站运行大课堂
水轮发电机知识问答（二）
-水轮发电机的允许温度受其内部哪些材料的限制；水轮发电机出口和进口风的温差发生变化的原因分析
1.水轮发电机的允许温度受其内部哪些材料的限制？为什么？
发电机的出力受允许温度的限制，而限制发电机允许温度的就是包缠着线棒的绝缘材料，绝缘材料都有一个适当的最高允许工作温度，在此温度内，可以长期安全工作；若超过此温度，绝缘材料将会迅速老化不再适用。

按绝缘材料的耐热程度可分为：Y、A、E、B、F、H和C级，各自的最高允许工作温度见表1。

温度高，并不见得使绝缘立即毁坏，首先表现出来的是绝缘的各种基本特性恶化，如绝缘电阻降低、击穿电场强度也降低等。

尤其在较长时间的高温作用下，绝缘加速老化，当受到电动力作用时，容易开裂破碎，以致丧失绝缘能力，所以，运行温度愈高，其绝缘材料的寿命愈短。

目前，水轮发电机中用得最多的是B级绝缘，其材料为B级胶云母带，叫黑绝缘；另外一种环氧玻璃粉云母带，俗称黄绝缘，耐热能力为130℃。

因此，电气运行规程规定，发电机定子绕组的温度一般不得超过90℃，最高不应超过120℃，转子绕组温度最高不应超过130℃。

2.空冷发电机的入口风温变化对发电机运行有什么影响？
发电机的额定容量与额定入口风温相对应，我国规定的额定入口风温是40℃。

发电机因入口风温的变化所引起的出力允许值的变化，应以线圈和铁芯的温度不超过允许值为准，当入口风温超过额定值时，如果定子、转子绕组和定子铁芯温度未超过规定标准，可以不降低发电机出力；如果超过了标准，则应减少定子、转子绕组的电流，使温度降低到规定的数值。

当入口风温低于额定值时，定子、转子的电流可以大于额定值，但只能增大到定子、转子绕组和定子铁芯温度达到允许温度为止。

所以说，入口风温的高低，直接影响发电机的出力。

为什么入口风温与发电机的出力有那么大的关系呢？因为发电机的铁芯和绕组的温度与入口温度及铜、铁损耗有关。

而铜损耗跟定子绕组中通过的电流的平方成正比，铁损耗跟铁芯中磁通密度的平
表1 绝缘材料按耐热程度分级表
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方或电压成正比，损耗增大，温升提高。

铁芯和绕组的最高允许温度是一个既定值，因此入口风温和允许温升之和不能超过这个允许温度。

故入口风温高，允许温升就要小。

一般发电机的电压变化很小，温升和电流有关，如果允许温升要求小时，电流就得降低。

反之，入口风温低，电流就可以增大。

一般要求发电机入口风温为40℃，否则冷却条件恶化，出力就要大大降低，若入口风温降低，可提高发电机的出力，但入口风温降低过大也有副作用，表现在：
（1）易结露，使绝缘电阻降低；
（2）使铜线的温升过高，会因热胀伸长过多，造成绝缘裂损；
（3）绝缘变脆，容易损坏。

因此，要求密闭式通风冷却的发电机其入口风温，一般不应低于15℃～20℃；采用开敞式通风的发电机，冷却空气入口温度不得低于5℃。

在运行中应该认真监视发电机进出口风温。

为了避免绝缘过热老化，冷却气体进口风温不应超过50℃，出口温度不应超过75℃，一般冷却气体的温升为25℃～30℃左右，如果冷却气体的温升显著提高，则说明此时发电机的冷却系统工作不正常，应查明原因，加以消除。

3.水轮发电机出口和进口风的温差发生变化的原因有哪些？
发电机出、进口风的温差，与空气带走的热量和空气量、冷却水的水量和水温、空气冷却器的传热效果，发电机内部的损耗等因素有关。

在同一负荷下，若出现出、进口风的温差显著增大，说明发电机的内部损耗增加，或者冷却系统不正常。

前者可能是定子绕组某一并联支路（如焊头）断开；股间绝缘损坏；铁芯出现局部高温等。

后者可能是冷却水量减少；冷却管道堵塞；阀门失灵，芯子掉落；散热管外壁污秽或内壁结垢；进出冷却气体
有局部短路等。

“水电站运行大课堂”下期内容预告：水轮发电机知识问答（三）—水轮发电机组的负荷调整，不对称运行的危害；发电机发生振荡并失步时值班人员应采取的措施。

二氧化碳当量
人们在谈论温室气体时，会提到二氧化碳当量。

那么，什么是二氧化碳当量呢？
二氧化碳当量是指一种用作比较不同温室气体排放的量度单位，各种不同温室效应气体对地球温室效应的贡献度皆有所不同。

为了统一度量整体温室效应的结果，又因为二氧化碳是人类活动产生温室效应的主要气体，因此，规定以二氧化碳当量为度量温室效应的基本单位。

一种气体的二氧化碳当量是通过把这一气体的吨数乘以其全球变暖潜能值（GWP）后得出的（这种方法可把不同温室气体的效应标准化）。

之所以有二氧化碳当量这样的计量方式，是为了构造一个合理的框架，以便对减排各种温室气体所获得的相对利益进行定量。

二氧化碳是最重要的温室气体，但也存在一些比如甲烷、一氧化二氮等别的温室气体。

这些“非二氧化碳”气体的综合影响相当巨大，再加上空气污染形成烟雾带来的升温，非二氧化碳气体的暖化效应大体上与二氧化碳相当。

通常，减少1吨甲烷排放就相当于减少了25吨二氧化碳排放，即1吨甲烷的二氧化碳当量是25吨；而1吨一氧化二氮的二氧化碳当量就是298吨。

遏制全球变暖需要长达数十年的努力，科学家和政策制定者有时候会将这些非二氧化碳气体减排看作是“容易实现的目标”。

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