1、超超临界发电机组技术特点2022-6-7山西大学工程学院 岑志刚2022-6-71000MW1000MW汽轮发电机典型布置汽轮发电机典型布置2022-6-7国内三大动力厂比较国内三大动力厂比较上海电气集团有限公司：上海电气集团有限公司：西门子是上电的技术转让方。03年12月上电全面引进了西门子THDF系列1000MW等级汽轮发电机制造技术。第一台机组在2006年11月28日在华能玉环电厂投产发电，为中国国内首台投产的百万机组。玉环第二台机组于2006年12月30日投产发电，排名第三；第三台、第四台机组分别于2007年11月11日和2007年11月24日成功投运，在全国百万机组投产顺序分列第五和
2、第六名。东方电机股份有限公司：东方电机股份有限公司：与日立公司合作，前期为邹县制造1000MW发电机，合同规定由日立公司负责发电机的设计。其中#7机于2006年12月4日投产，#8于2007年7月投产。2022-6-7哈尔滨电机厂有限责任公司：哈尔滨电机厂有限责任公司：哈电与东芝在2005年9月27日签订了1120MVA汽轮发电机技术转让协议。协议规定由东芝提供制造图纸、材料规范、装配图纸、部件采购规范和安装指导手册；哈电组织相关生产制造，东芝提供发电机技术指标、性能和质量保证。 国电泰州电厂#1、2机组分别于2007年12月4日和2008年3月31日投运在全国百万机组投产顺序分列第七和第九名
3、。发电机引进日本东芝株式会社技术（TAKS类型）生产,型号QFSN-1000-2，额定功率1000 MW，额定功率因数0.9，额定频率50 Hz。发电机定子额定电压27 kV，定子额定电流23950A。发电机采用水氢氢冷却方式，密封油系统采用单流环式密封。2022-6-7神华国华徐州发电有限公司超超临界百万千瓦机组工程项目也已进入尾声。华电宁夏灵武发电有限公司二期两台100万千瓦超超临界空冷#3机组今年7月 27日顺利完成倒送厂用电工作、机组由静态安装进入动态试运阶段以来，先后实现了锅炉水压试验一次成功，机组整套启动前分部试运项目已全部完成并验收签证。华能金陵电厂二期工程的1000兆瓦超超临界
4、燃煤机组12月7日顺利完成试运行2022-6-7超超临界机组最新消息超超临界机组最新消息典型1000MW发电机参数名称单位上汽（宁海）东方（邹县）发电机型号THDF 125/67QFSN-1000-2-27额定容量 SnMVA11111120额定功率 PnMW10001008最大连续输出功率 PmaxMW1053.4851100最大连续视在功率 SmaxMVA1170.5391230额定功率因数 Cosn0.90.9定子额定电压 UnkV2727定子额定电流 InA2377823949额定励磁电压 UfnV437510额定励磁电流 IfnA58875272励磁方式无刷励磁机端励磁变满载效率 9
5、8.9799.11典型1000MW发电机参数名称单位上汽（宁海）东方（邹县）绝缘等级和温度转子线圈绝缘等级FF定子铁芯绝缘等级FF冷却介质压力、流量和温度定子冷却水流量t/h120122定子冷却水进口水温4945-50定子线棒冷却水出口水温8586定子冷却水电导率s/cm10.5定子冷却水压力PMPa(g)约0.30.31气体冷却器数目425%425%额定氢压MPa(g)0.50.52最高允许氢压MPa(g)0.520.56典型1000MW发电机参数名称单位上汽（宁海）东方（邹县）发电机容积m3100143发电机漏氢量m3/24h12m3/24h定子铁芯外径 Domm32802912定子铁芯内
6、径 Damm14101454定子铁芯长度 L1mm67008150气隙（单边） mm8092定子槽数 Z14236定子绕组并联支路数 a122定子线圈尺寸 空心wh壁厚mm1440.9/ 实心 whmm141.8/每槽线圈股数典型1000MW发电机参数名称单位上汽（宁海）东方（邹县） 空心 n上下层2x5/ 实心 n上下层2x25/定子总重量t478429定子运输重量t462409定子运输尺寸 LWHmm1165351164772 /转子外径 D2mm12501270转子本体有效长度mm67308150转子运输长度 L2mm14800转子槽数2832转子槽尺寸 whmm52155/转子每槽线匝
7、数7/护环直径 Dkmm1310/典型1000MW发电机参数名称单位上汽（宁海）东方（邹县）护环长度Lkmm803.5/主要材质和应力/定子硅钢片型号M270-50A/铜线型号E-CuF20/转轴材料型号26NiCrMoV145/转子铜线型号CuAg0.1P/转子铜线屈服极限 sN/mm2190/护环材质型号18Mn18Cr/转子槽锲材质型号CuNi2Si/序号项目东方电机上海电气哈尔滨电机1 1定子绕组的绝缘等级、材料、处理及结构F（B）/定子绕组无氧铜/定子棒槽内固定及绕组端部固定可靠/整体结构能轴向自由伸缩、径向固定/定子绕组水内冷/成型绝缘水管固定牢靠，避免相互交叉、磨损和松动/定子绕
8、组的绝缘少胶F（B）/定子绕组无氧铜/整体结构能轴向自由伸缩、径向固定/定子绕组线棒导体部分采用五根绝缘实心导线和一根不锈钢空心钢管为一排，共2排10组/其中不锈钢用于水冷却，不产生氧化铜而引起堵塞，提高可靠性/定子绕组水内冷/成型绝缘水管固定牢靠，避免相互交叉、磨损和松动/定子绕组的绝缘少胶F（B）/定子绕组无氧铜/定子绕组端部通过绑扎固定在绑环上/整体结构能轴向自由伸缩、径向固定/定子绕组水内冷/成型绝缘水管固定牢靠，避免相互交叉、磨损/定子绕组的绝缘多胶2 2转子绕组的绝缘等级、材料、处理及结构F（B）/转子绕组含银铜线CuAgR/转子绕组直接氢冷/转子绕组同一匝的两股铜线之间有防磨绝缘
9、层/转子采取气隙取气，径向通风冷却方式/转子采用空心铜线F（B）/转子绕组无氧含银铜线CuAg0.1P/转子绕组直接氢冷/转子采用空心铜线，轴向-径向通风F（B）/转子绕组含银铜线/转子绕组直接氢冷/转子采取气隙取气，径向通风冷却方式/转子采用空心铜线三大主力厂技术差异序号项目东方电机上海电气哈尔滨电机3 3定子铁芯有取向型 /0.35mm厚度/涂绝缘漆/进口或国产无取向型/0.5mm厚度/涂绝缘漆/国产有取向型/0.35mm厚度/涂绝缘漆/进口4 4定子绕组端部结构及屏蔽措施有磁屏蔽和铜屏蔽/定子绕组的端部的固定结构是依靠绝缘支架、绑环、绑绳和拉紧装置在切向和径向形成一个牢固的整体，而且在轴
10、向可以自由伸缩有磁屏蔽，整个端部线圈间用环氧树脂绕灌成整体/在压圈的外侧设有由硅钢片叠装成的磁屏蔽，磁屏蔽上也有多道径向通风道以使冷风通过进行冷却，且内圆表面呈阶梯形，形成定子端部的有效屏蔽在定子压圈上通过轴向可滑移支撑架结构固定18个绝缘支架，3道绝缘绑环固定在18个支架上，定子绕组端部通过绑扎固定在绑环上/定子绕组端部整体结构能轴向自由伸缩5 5绝缘引水管材寿命聚四氟乙烯氟塑料/35年聚四氟乙烯氟塑料/35年聚四氟乙烯氟塑料/35年6 6转子锻件、护环的材质转子锻件：NiCrMoV 进口护环的材质：Mn18Cr18 整体合金钢转子锻件：26NiCrMoV145 国产护环的材质：Mn18Cr
11、18整体合金钢转子锻件：NiCrMoV 进口护环的材质：Mn18Cr18整体合金钢三大主力厂技术差异序号项目东方电机上海电气哈尔滨电机7 7通风系统绕心内圆有风区隔板 减少窜风现象/发电机的总体通风系统为径向多流通风系统。发电机沿轴向间隔分布19个风区，冷热风区相间布置以保证轴向温度的均匀分布。转子绕组温度不均匀系数为1.16定子线圈水内冷，相间连接线和出线套管直接氢内冷；单头多级风扇形成定子铁心轴向氢冷和转子线圈轴向-径向氢冷。转子绕组温度不均匀系数为1.24绕心内圆有风区隔板 减少窜风现象/发电机的总体通风系统为径向多流通风系统。发电机沿轴向间隔分布15个风区，冷热风区相间布置以保证轴向温
12、度的均匀分布。转子绕组温度不均匀系数为1.268励磁系统只采用静态励磁，主要选用ABB或GE有静态励磁和无刷励磁2种，西门子技术是采用无刷励磁。励磁系统主要选用ABB或三菱只采用静态励磁，主要选用ABB或GE三大主力厂技术差异2022-6-7发电机总体结构和通风系统发电机总体结构和通风系统 (上汽上汽)2022-6-7发电机转子通风冷却典型外观图轴向通风表面通风孔轴径向复合通风转子表面通风孔（风斗）轴向通风冷却转子外观图复合通风（风斗）2022-6-7发电机转子鼓风机局部图发电机转子鼓风机局部图采用整体式转子护环来抑制转子端部绕组的离心力。转子护环由非磁性高强度钢质材料制成，以降低杂散损耗。每
13、个护环悬空热套在转子本体上。采用一开口环对护环进行轴向固定。护环承受转子端部绕组产生的离心力。护环一端热套在转子本体上，另一端悬挂在转子端部绕组上，不与转轴接触。这种悬挂式护环的结构，与转轴的挠曲无相互影响。中心环热套在护环自由端内圆，圆周方向支撑了护环，提高了护环的刚度，同时在轴向支撑转子端部线圈。环键防止护环的轴向位移。护环热套面在阻尼系统中起到短路环作用。为了降低接触电阻，热套面经镀银处理2022-6-72022-6-7660MW发电机转子端部结构发电机转子端部结构2022-6-7转子槽楔和阻尼结构转子槽楔和阻尼结构 2022-6-7 定子线圈发电机定子线圈由一定比例的不锈钢空心股线和铜
14、实心股线混编而成 。2022-6-7 定子绕组水电连接结构 特点：不锈钢空心股线与水盒为焊接结构，采用专用设备和工艺进行焊接。上下层线圈的电气连接为机械结构。 2022-6-7 定子端部线圈固定采用西门子公司成熟的刚-柔固定结构，该结构在径向、切向的刚度很大，而在轴向能自由伸缩，有效的减缓绕组绝缘中产生的机械应力。端部固定特点如下： 1）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； 2）定子端部线圈渐伸线采用变节距设计，增大线圈隔相距离； 3）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，整个定子线圈端部在运行时能伸缩。 4）定子线圈端部外包保护层，
15、便于今后维修。2022-6-7定子端部线圈固定特点定子端部线圈固定特点 定子绕组端部固定的强度问题，在突然短路的强大过渡电磁力下和在正常运行时较小的交变电磁振动下都显得更为突出。端部的固定在径向、切向既要具有承受突然短路时电磁力的足够强度，也要防止倍频振动引起共振造成的绝缘磨损。另外，考虑到铁芯和线棒热膨胀系数不一样，所以在轴向要有伸缩的弹性固定结构。大容量发电机绕组端部热胀冷缩之差可达0.5-1.5mm，如果端头固定死，就会产生4.00-12.00MPa的压应力。近年来，在大容量发电机端部绕组固定措施中，主要倾向是尽可能将垫料及紧固件均由高强度绝缘材料压制而成，以避免使用金属材料。早期的发电
16、机端部采用刚性结构，现已发展到用刚柔相结合的结构。2022-6-72022-6-7整流环部件组合示意图1-整流环；2-熔断器；3-二极管；4-联轴节；5-Multicontact 连接器交流主励磁机采用150Hz。主励磁机是一台小型三相隐极式同步发电机。三相主励磁机系一个6极旋转电枢装置，见图。磁场绕组位于叠片磁铁极上。在极靴上装有母线，其端部连接后形成阻尼绕组。两个极之间装有一个正交轴，用以测量励磁机的感应电流。转子由多层迭片组成。迭片通过贯穿螺栓在压缩环上压制而成。把三相绕组插入迭片转子的槽内，把绕组导体在铁芯长度的范围内进行交叉，然后用玻璃纤维带把转子绕组的端匝予以固定，在面对整流轮的一
17、侧进行连接2022-6-7定子水箱检漏装置密封油贮油箱排油烟机定子水装置密封油装置氢气干燥器绝缘过热装置氢气控制装置H2汇流排CO2蒸发器CO2汇流排氢油水系统现场布置（典型图）2022-6-7东方电机厂发电机典型外观东方电机厂发电机典型外观2022-6-7邹县电厂邹县电厂1000MW机组主机图机组主机图片片2022-6-72022-6-7定子外观图2022-6-7滑移结构滑移结构层间绑环层间绑环2022-6-72022-6-7转子线圈气隙取气冷却600MW600MW剖视图剖视图2022-6-7典型典型600MW600MW汽轮发电机外视图汽轮发电机外视图2022-6-7定子线棒截面示意图202
18、2-6-7600MW定子槽楔布置示意图2022-6-7定子绕组在槽内固定示意图定子绕组在槽内固定示意图2022-6-72022-6-71）试验压力为225Bar 。 2 ） 槽 楔 压 进 的 深 度0.9mm要大于60%，槽楔压进的深度1.1mm最大不能超过40%。3）深度的大小等于两百分表和的平均值。4）汽、励两端第一槽楔下没有波纹弹簧，故不需要作压力试验。 西门子SIEMENS发电机（350MW）槽楔测试标准2022-6-7西门子SIEMENS发电机（350MW）定子绕组外观(EE(EE侧侧) ) 定子槽楔试验数据定子槽楔试验数据 (1/100mm) (1/100mm) （TETE侧）侧
19、）12345678910111213141516171-84668271786766678386-2-60858265756173547584-3-72715980755485768351-4-686070876883888384-5-72695657378470755381-6-48658860597165857099-7-596291527973608663-8-497370718975808672-9-545584565668877165-10-81645354427467696677-11-46627656528878815170-2022-6-7350MW发电机槽楔测试部分数据600MW汽轮发电机机组实例照片2022-6-72022-6-7600MW发电机线棒更换现场2022-6-7
