[发明专利]气体冷却发电机

说明书

技术领域：本发明涉及一种气体冷却发电机。

背景技术：伴随着经济技术的发展，电网规模不断扩大，节能降耗、可持续发展等市场需求，促使发电机单机容量不断增大，汽轮发电机大容量化的关键问题是将发电机内的电、磁、风摩等各种损耗产生的热能传递散发出去，否则这些热能不断的积累会导致发电机内结构的温度不断升高，危害发电机的运行，甚至烧毁发电机。

汽轮发电机同步转速高达3000r/min，转子结构所受的离心力大，受转轴等转子部件的材料强度极限的限制，约束了汽轮发电机定子、转子的断面的最大尺寸；电路、磁路等依赖于断面尺寸增大来满足容量增大的条件被约束，使汽轮发电机大容量化的设计受到制约，电、磁损耗产生的热能的传递散发成为设计焦点和制约瓶颈，加之汽轮发电机磁极对数少，定子并联支路数也少，转子每极励磁容量大，使这一矛盾更加突出，围绕着电、磁损耗产生的热能的散发问题，在设计形式上形成了汽轮发电机的多种结构类型，伴随着容量的提高，热能散发的结构愈发复杂。

气体冷却发电机具有结构简单、运行可靠、运行维护设备少、维护简便的优点，可以通过选择不同的气体种类、压力来提高散热效果，满足发电机的热能散发要求，但由于设计技术水平的限制，以往的气体冷却发电机技术只能应用在中小容量发电机上，原因是在以往的设计结构条件下，气体的散热效果不能满足更大容量发电机的热能散发要求，必须使用散热效果更好的液体做为传热媒体，所以，以往单机容量在1000MW等级的汽轮发电机都要采用“水-氢-氢”热能散发的结构形式，即发电机内部有两种冷却介质：液体-水，在定子线棒中的水路中流动，负责将定子线棒产生的热能散发出去；气体-氢气，负责将转子线圈以及发电机其它发热结构的产生的热能散发出去；这种“水-氢-氢”热能的散发的结构形式发电机的热能散发效果能够满足1000MW等级的汽轮发电机的散热要求，发电机温升低，避免绝缘材料性能老化，但采用“水-氢-氢”热能散发的结构形式的发电机较气体冷却发电机不仅增加了内部冷却水路，而且也增加了冷却水循环及水质处理的机外辅助运行设施，增加了设备投资及占地面积，运行维护也更加复杂；而且这种“水-氢-氢”热能散发的结构形式的发电机已有半个多世纪的运行历史，在使用中暴露了使用水作为冷却介质所带来的弊端，首先是水在定子线棒中的水路中流动会造成水路的腐蚀，产生泄漏问题，还会在水路中结垢，产生阻塞，使水流减缓而影响散热效果，造成烧毁定子线棒等事故；而且由于定子线棒是发电机的电枢，有很高的电压，定子线棒中的水要与机外的冷却水循环及水质处理系统连接，必须有绝缘引水管，绝缘引水管的绝缘性能、耐温性能、抗老化性能都有很高的要求，还存在振动磨损问题，由于绝缘引水管漏水造成机组停机的事故也时常有发生的。

发电机组的设计寿命一般为30-40年，可靠性问题尤为重要，电力是国家的命脉，发电机组故障停机会带来巨大的直接和间接经济损失甚至政治影响；容量更大效率更高、性能更可靠性的发电机是当今经济发展、社会发展不可或缺的。

发明内容：本发明的目的是提供一种减小机组占地空间、降低机组造价、简化机组发电运行的操作程序、简少检修项目、降低损耗、提高发电机总体效率的气体冷却发电机。本发明的技术方案为：由一种气体冷却发电机定子线棒构成定子绕组，气体冷却发电机定子线棒采用线棒鼻端电气连接结构，转子右端采用多级阶梯止口过盈套装结构安装径向分层双向增压风扇，发电机气体冷却风路将发电机的各种损耗热量散发出去。