抱子石水电厂1号机定子改造技术.pdf
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1、16第 46 卷 第 10 期2023 年 10 月Vol.46No.10Oct.2023水 电 站 机 电 技 术Mechanical&ElectricalTechniqueofHydropowerStation1 电站概况抱子石水电站位于江西省修水县城下游,是修河干流 10 个梯级电站中的第 6 个梯级电站。电站安装两台灯泡贯流式水轮发电机组,总装机220 MW。电站两台机组分别于 2004 年 2 月、6月相继投产发电。发电机定子机座采用整圆结构,由钢板焊接而成。定子铁心为贴壁式,无径向通风沟,采用优质低损耗硅钢片叠压而成。改造前发电机基本参数如表1 所示。表 1 改造前发电机基本参数发
2、电机型号SWFG20-44/5140额定容量/MVA/MW21.05/20额定功率因数0.95(滞后)额定电压/V10 500额定电流/A1 157.6额定转速/r/min136.4飞逸转速/r/min352(非协联)定子支路数1定子槽数324定子铁心长度/mm1 120定子铁心内径/mm 4 700定子铁心外径/mm 5 140气隙长度/mm6.5额定励磁电压/V111.6额定励磁电流/A757.8绝缘等级F风路冷却方式密闭强迫通风冷却水路冷却方式二次水冷却2 存在的问题抱子石电站 1 号机自 2004 年投产以来一直存在着定子温升偏高的问题。虽对通风系统进行了多次改造,发电机的运行条件有所
3、改善,但因未对定子做结构性的改造,定子运行温度偏高、定子铁心松动等问题一直未能得到彻底解决。2.1 定子温度偏高改造前抱子石电站 1 号机带 17 MW 有功时,定子最高运行温度超过 120。为确保发电机安全稳定运行,发电机不得不长期限负荷运行。2.2 定子铁心松动经过近 20 年的运行,抱子石电站 1 号机出现了大面积的定子铁心松动。还曾由于定子铁心松动磨损了线棒端部,引起了定子一点接地故障的发生。图 1 定子一点接地故障现场照片2.3 空气冷却器换热容量小发电机采用密闭强迫通风系统,在定子上游侧收稿日期:2023-09-20作者简介:宋和斌(1974-),男,高级工程师,从事电力生产及运营
4、工作。抱子石水电厂 1号机定子改造技术宋和斌,祝初等,幸 波(江西赣能股份有限公司抱子石水电厂,江西 九江 332400)摘 要:针对抱子石电站 1 号发电机定子温升偏高与定子铁心松动的问题,从电磁设计和结构设计方面详细分析了该问题产生的主要原因,并提出了对应的解决措施,为后续同类型水轮发电机定子改造提供了宝贵借鉴。关键词:贯流式水轮发电机;定子改造;定子温度偏高;定子铁心松动中图分类号:TK730.6文献标识码:B文章编号:1672-5387(2023)10-0016-03D O I:10.13599/ki.11-5130.2023.10.00517第 46 卷水 电 站 机 电 技 术设有
5、 6 个空气冷却器用于带走发电机内部产生的大部分热量。由于空气冷却器换热容量较小,使得发电机散热能力不足。3 原因分析3.1 定子温度偏高原因分析(1)电磁设计方面分析改造前发电机的基本参数可知,原发电机电磁设计时选取了较高的热负荷、电密以及定子温升等参数,选择较高的电负荷水平虽然可以减少有效材料的用量,但也会使定子产热增加,引起定子温升偏高。(2)散热方面抱子石电站发电机为贴壁灯泡贯流式水轮发电机,机组产生的热量主要是通过定子机座壁和通风冷却系统带走。由于贴壁式机组实际运行时散热能力受到机座与铁心贴合程度的影响,机座壁的散热能力往往达不到理想值。若机座壁散热能力不佳,多余的热量只能通过通风系
6、统带走,从而增加通风系统散热负荷。若风机风量或空冷器换热容量余量不足,热量会在发电机内部累积使其环境温度升高,从而引起定子温升偏高。3.2 定子铁心松动原因分析(1)定子温度偏高由于定子运行温度过高,定子铁心热膨胀后受轴向应力作用产生翘曲变形。发电机启停以及负载变化使定子铁心温度发生冷热交替,长期多次的热胀冷缩引起铁心松动1。(2)定子铁心压紧方式不可靠抱子石电站机组定子铁心采用焊接齿压板压紧结构,该铁心压紧方式无弹性储备。发电机经过一段时间运行以后,定子冲片表面漆膜收缩、冷热态交替以及铁心在工作状态下的正常或异常振动等原因均会引起定子铁心松动。4 解决措施4.1 优化电磁设计由于改造前机组电
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