[发明专利]水轮发电机定子汇流排的强迫循环蒸发冷却装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种水轮发电机定子汇流排的蒸发冷却装置。

背景技术

从2010年我国开始逐步开工建设配套单机容量为百万千瓦级的水力发电站。由电机设计的基本规律可知，单机容量越大，越需要依靠安全高效的冷却技术。百万千瓦机组容量的发展趋势使得电机的冷却问题更加突出。在发电机中，定子汇流排是极其重要的组成部件，其冷却效果同电机的安全运行息息相关。定子汇流排的传统冷却方式有空冷、水冷两种，这两种冷却方式都较难同时满足汇流排更加突出的冷却和可靠性要求，主要是因为空冷的冷却效率不高，水冷存在冷却管路堵漏导致的局部过热烧毁绝缘的隐患。

蒸发冷却技术是我国自主研发的一种新型电机冷却技术，它采用高绝缘、不燃烧的氟碳化合物液体作为冷却介质，利用介质的气化潜热带走电机热损耗实现冷却，具有安全可靠、环保、高效等特点，并有内冷式、浸润式等多种应用方式。中国专利200510011490.6公开了一种应于水轮发电机定子汇流排等的自循环蒸发冷却装置，该装置利用水轮发电机定子汇流排的实际结构实现冷却装置中蒸发冷却介质的自驱循环流动。受汇流排实际结构的影响，循环自驱力较小，运行压力较低，如果汇流排过长，可能会导致汇流排内介质的过热现象。如果汇流排形态较为复杂，则不利于建立稳定的蒸发冷却自循环。实际水轮发电机中汇流排管路数量众多，而且实际汇流排结构在长度、形态和高度上呈现复杂多样性的特点，因此针对数量较多，长度过长或者形态较为复杂的汇流排建立统一自循环蒸发冷却循环回路具有一定的难度，介质的循环流量会受到管长、管形等因素的影响而降低，从而影响电机冷却效果。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的循环动力小，针对大量长度过长或形态较复杂的汇流排不易建立统一自循环蒸发冷却循环回路的缺点，提供一种水轮发电机定子汇流排的强迫循环蒸发冷却装置。该装置采用内冷式蒸发冷却技术，选用高绝缘介质作为冷却介质，具有水内冷的高效、环保等优点，同时取消了水内冷所必需的纯水处理系统，避免了水内冷因泄露造成重大电气事故的隐患。相对于汇流排的自循环蒸发冷却方式，由于强迫循环蒸发冷却装置的驱动力来自于泵，动力有大幅度提升且持续而稳定，从而实现了更大的循环流量，因此可针对形态更复杂、管长更长以及数量更多的汇流排，建立统一的独立蒸发冷却循环回路，减少了独立循环回路的数量，同时取消了汇流排的自循环蒸发冷却方式中的气液分离装置，简化了整体冷却装置结构，节约了制造成本，降低了安装和维护检修量，提高了运行稳定性。

本发明水轮发电机定子汇流排的强迫循环蒸发冷却装置，其主要部件及构件包括定子汇流排，分液管，集气管，冷凝器，冷却器，储液罐，稳压罐，泵，供液主管，回液主管，出气管，总回液管，电液分离接头，流量计，旁通管，绝缘引管和密封接头等。

所述的定子汇流排既是水轮发电机的重要组成部件，又是本发明装置构成部件。

所述的供液主管将泵的出口、稳压罐和流量计串联连接并连接至第一密封接头，第一密封接头与分液管相连，分液管顺序经第二密封接头、进口绝缘引管、进口电液分离接头、定子汇流排、出口电液分离接头、出口绝缘引管和第三密封接头连接至集气管，集气管与第四密封接头相连，第四密封接头通过出气管与冷凝器相连，冷凝器通过回液主管连接至储液罐，储液罐与冷却器相连，冷却器通过总回液管连接至泵的入口，以上管路连接构成了蒸发冷却循环主回路；所述的泵的出口通过旁通管连接至储液罐，构成旁通支路，旁通管上安装有电动调节阀。蒸发冷却循环主回路和旁通支路构成蒸发冷却循环回路。蒸发冷却循环回路中注入蒸发冷却介质。蒸发冷却循环回路中安装的泵为冷却介质的循环流动提供驱动力。蒸发冷却循环主回路中的供液主管上安装有流量计。冷凝器的外壳顶部安装有第一压力传感器、压力开关、第一电磁阀，以及二次冷却水泄漏检测和报警仪的第一检测电极。冷却器的外壳顶部装有第三压力传感器、第二电磁阀和二次冷却水泄漏检测和报警仪的第二检测电极。冷凝器和冷却器的内部均安装有密封金属管束，密封金属管束中均流通二次冷却水。旁通管上安置了电动调节阀，可通过调节阀的开度，控制旁通流量。

所述的定子汇流排包含一个或多个汇流排支路，每个汇流排支路的入口通过进口电液分离接头、进口绝缘引管以及第二密封接头与分液管相连，每个汇流排支路的出口通过出口电液分离接头、出口绝缘引管以及第三密封接头与集气管相连。若定子汇流排包含多个汇流排支路，则多个汇流排支路的连接方式为并联。每个汇流排支路由一个或多个单根汇流排组成，各单根汇流排在长度，形态和高度上相同或具有差异。