丹江口水電廠150MW發(fā)電機增容改造的設(shè)計

丹江口水電廠3#發(fā)電機原型號為TS1280/180-60，單機容量150MW，立軸全傘式結(jié)構(gòu)，采用密閉自循環(huán)空氣冷卻系統(tǒng)，機組1972年5月投入運行，定子線圈為環(huán)氧粉云母B級絕緣。由于發(fā)電機已運行了28年，機組絕緣性能已明顯下降，另外，該機定子鐵芯壓指材料為磁性材料，導(dǎo)致定子鐵芯端部階梯齒及壓指嚴重發(fā)熱，使發(fā)電機達不到設(shè)計出力。隨著水輪機增容改造的進行，發(fā)電機溫度過高的問題將更加突出，成為機組安全運行的重大隱患。所以必須對該發(fā)電機進行技術(shù)改造，要求在保持額定轉(zhuǎn)速和額定電壓不變的情況下，通過技術(shù)改造，使發(fā)電機額定出力達到175MW。改造前后機組主要技術(shù)參數(shù)如下：

2　定子改造

2.1 定子的槽數(shù)

丹江口水電廠150MW水輪發(fā)電機改造在電磁設(shè)計時從594槽、倒504槽均做了詳細的計算研究。若槽數(shù)太多，線負荷就太大；若槽數(shù)太少，線負荷又太小。2種槽數(shù)的方案均能利用原勵磁設(shè)備，勵磁參數(shù)均沒超過原勵磁設(shè)備的能力。

　　改造前的方案為594槽，大齒壓板結(jié)構(gòu)，每張沖片10槽，全圓54片。如采取與改造前的槽數(shù)相同，鐵芯長度一致，沖片內(nèi)外、徑完全一致，故可完全利用原定子機座，拉緊螺桿孔位置和定位筋位置可原封不動，從而明顯縮短工期，為電站及時發(fā)電作最充分的準備。與此同時，594槽方案還具有發(fā)電機效率最高的優(yōu)點。最終選擇了594槽方案。3#機改造設(shè)計時在1#改造的基礎(chǔ)上，優(yōu)化了發(fā)電機接線，降低定子繞組的分布系數(shù)，增大磁場飽和程度，短路比計算值不小于1.0，設(shè)計值為1.04。

2.2　定子鐵芯

新定子鐵芯與原定子機座相匹配，新定子鐵芯的定位筋數(shù)為108根，定子鐵芯采用低損耗，高導(dǎo)磁率，無老化的優(yōu)質(zhì)冷軋無取向硅鋼片DW270-50沖制而成，鐵芯壓緊采用分段預(yù)壓、整體熱壓、兩端膠粘的方式，兩面刷F級絕緣漆，漆膜厚薄均勻，雙面漆膜厚度不超過0.025mm,并在現(xiàn)場機坑內(nèi)整圓疊裝。為有效減少次諧波振動，該方案將定子軛寬與槽深之比增至1.5，使次諧波頻率避開了70Hz～120Hz范圍，從而有效降低了磁振動幅值。

鐵芯長度1800mm，分成47段設(shè)置46個高度為6mm的通風(fēng)溝。通風(fēng)溝槽鋼采用非磁性材料1Cr18Ni9Ti熱軋而成，橫載面為工字型，具有減小鐵損和提高機械性能的雙重作用。為了降低端部軸向漏磁在端部的發(fā)熱，鐵芯上、下兩端沖片沖有小槽，并在上、下兩端疊成臺階。

上、下壓指采用非磁性材料，以消除其感應(yīng)發(fā)熱和電磁受力。每塊壓板設(shè)有吊環(huán)螺孔。為防止壓指松動、斷裂，除采用非磁性鋼和加寬壓指外，設(shè)計還將壓指直接焊于壓板上。沖片與定子機座采用雙鴿尾筋固定，定位筋與鐵芯及托塊間有一定的間隙，足以防止由于鐵芯熱膨脹而產(chǎn)生的擠壓應(yīng)力。為保證定子鐵芯在長期運行后的緊量，即在沖片毛刺的壓服的沖片漆膜熱收縮后，沖片片間仍有足夠的緊量，螺桿上端套有碟形彈簧。

2.3 定子繞組

定子繞組為雙層條式繞組Y型連接，定子繞組導(dǎo)體為全軟銅材料。定子線圈制造采用先進的換位技術(shù)，以最大限度的減少損耗和股間電流，降低運行中股間溫差。導(dǎo)線采用股線絕緣厚為0.2mm的滌綸玻璃絲燒結(jié)線，為了消除由端部漏磁產(chǎn)生的股間環(huán)流發(fā)熱,采用直線段320°/322°換位。經(jīng)計算，該換位角度最佳。所有繞組的連接，包括銅環(huán)引線，極間連接線的連接均采用銀銅焊工藝,端頭接頭焊接后直流電組小于2
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