丹江口水电厂150MW发电机增容改造的设计

丹江口水电厂3#发电机原型号为TS1280/180-60，单机容量150MW，立轴全伞式结构，采用密闭自循环空气冷却系统，机组1972年5月投入运行，定子线圈为环氧粉云母B级绝缘。由于发电机已运行了28年，机组绝缘性能已明显下降，另外，该机定子铁芯压指材料为磁性材料，导致定子铁芯端部阶梯齿及压指严重发热，使发电机达不到设计出力。随着水轮机增容改造的进行，发电机温度过高的问题将更加突出，成为机组安全运行的重大隐患。所以必须对该发电机进行技术改造，要求在保持额定转速和额定电压不变的情况下，通过技术改造，使发电机额定出力达到175MW。改造前后机组主要技术参数如下：

2　定子改造

2.1 定子的槽数

丹江口水电厂150MW水轮发电机改造在电磁设计时从594槽、倒504槽均做了详细的计算研究。若槽数太多，线负荷就太大；若槽数太少，线负荷又太小。2种槽数的方案均能利用原励磁设备，励磁参数均没超过原励磁设备的能力。

　　改造前的方案为594槽，大齿压板结构，每张冲片10槽，全圆54片。如采取与改造前的槽数相同，铁芯长度一致，冲片内外、径完全一致，故可完全利用原定子机座，拉紧螺杆孔位置和定位筋位置可原封不动，从而明显缩短工期，为电站及时发电作最充分的准备。与此同时，594槽方案还具有发电机效率最高的优点。最终选择了594槽方案。3#机改造设计时在1#改造的基础上，优化了发电机接线，降低定子绕组的分布系数，增大磁场饱和程度，短路比计算值不小于1.0，设计值为1.04。

2.2　定子铁芯

新定子铁芯与原定子机座相匹配，新定子铁芯的定位筋数为108根，定子铁芯采用低损耗，高导磁率，无老化的优质冷轧无取向硅钢片DW270-50冲制而成，铁芯压紧采用分段预压、整体热压、两端胶粘的方式，两面刷F级绝缘漆，漆膜厚薄均匀，双面漆膜厚度不超过0.025mm,并在现场机坑内整圆叠装。为有效减少次谐波振动，该方案将定子轭宽与槽深之比增至1.5，使次谐波频率避开了70Hz～120Hz范围，从而有效降低了磁振动幅值。

铁芯长度1800mm，分成47段设置46个高度为6mm的通风沟。通风沟槽钢采用非磁性材料1Cr18Ni9Ti热轧而成，横载面为工字型，具有减小铁损和提高机械性能的双重作用。为了降低端部轴向漏磁在端部的发热，铁芯上、下两端冲片冲有小槽，并在上、下两端叠成台阶。

上、下压指采用非磁性材料，以消除其感应发热和电磁受力。每块压板设有吊环螺孔。为防止压指松动、断裂，除采用非磁性钢和加宽压指外，设计还将压指直接焊于压板上。冲片与定子机座采用双鸽尾筋固定，定位筋与铁芯及托块间有一定的间隙，足以防止由于铁芯热膨胀而产生的挤压应力。为保证定子铁芯在长期运行后的紧量，即在冲片毛刺的压服的冲片漆膜热收缩后，冲片片间仍有足够的紧量，螺杆上端套有碟形弹簧。

2.3 定子绕组

定子绕组为双层条式绕组Y型连接，定子绕组导体为全软铜材料。定子线圈制造采用先进的换位技术，以最大限度的减少损耗和股间电流，降低运行中股间温差。导线采用股线绝缘厚为0.2mm的涤纶玻璃丝烧结线，为了消除由端部漏磁产生的股间环流发热,采用直线段320°/322°换位。经计算，该换位角度最佳。所有绕组的连接，包括铜环引线，极间连接线的连接均采用银铜焊工艺,端头接头焊接后直流电组小于2
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