喻永松，武 彬，陳勇旭

(國電大渡河瀑布溝水力發(fā)電總廠，四川漢源 610041)

1 概述

深溪溝水電站為大渡河水電基地干流規(guī)劃的第18級電站，壩址位于四川省雅安市漢源縣和涼山州甘洛縣接壤處，其上一梯級為已投產(chǎn)發(fā)電的瀑布溝水電站，是瀑布溝水電站的反調(diào)節(jié)電站。電站單機容量16.5萬kW，總裝機66萬kW;發(fā)電機為東芝水電設(shè)備(杭州)有限公司制造，額定容量183.34 MVA，額定電壓15.75 kV，額定電流6 721 A，額定轉(zhuǎn)速90.9 r/min，定子繞組、鐵芯、轉(zhuǎn)子繞組均為 F級絕緣。

2 運行中遇到的問題

1)深溪溝水電站發(fā)電機于2011年投入運行后發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)四臺機組的下機架基坑環(huán)境溫度均偏高，下機架環(huán)境溫度在46℃左右，存在一定的設(shè)備安全隱患。

2)4臺機組發(fā)電機上下端部絕緣盒運行溫度均較高，其中1F機組定子繞組平均溫度在75.4℃以上，平均溫升達到52.3 K，定子繞組最高溫度達到110.11℃(歸算至額定工況)，定子繞組最高溫升70.11 K(歸算至額定工況)，定子鐵芯最高溫度90.53℃(歸算至額定工況)，定子鐵芯最高溫升50.53 K(歸算至額定工況)，定子齒壓板溫升達到31.8 K。

3 原因分析

經(jīng)復(fù)核發(fā)電機通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)量發(fā)現(xiàn)，先通過空氣冷卻器的總冷卻風(fēng)量為80.74 m3/s，基本通風(fēng)系統(tǒng)整體滿足要求;但經(jīng)現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，4臺發(fā)電機磁軛上下端部的L形柱狀擋風(fēng)圈被處理成了內(nèi)傾的錐形，使灌頂擋風(fēng)板與磁軛上下端部擋風(fēng)圈的實際間隙達到30 mm以上，遠大于設(shè)計間隙10±2.5mm。

由于擋風(fēng)板間隙過大，使磁軛下端部漏風(fēng)達到19.03 m3/s，為原設(shè)計的兩倍以上，由冷卻器過來的冷風(fēng)由26.16 m3/s減小為21.59 m3/s，對于下機架部位的環(huán)境溫度，主要由這兩部分風(fēng)量決定，而從磁軛擋風(fēng)板漏出的風(fēng)是經(jīng)磁軛、磁極線圈漏出后的熱風(fēng)，是造成下機架定子線圈上下端部和環(huán)境溫度偏高的主要原因。

4 改造方案

4.1 磁軛上、下端部L形擋風(fēng)板整形處理

由于目前磁軛端部上、下?lián)躏L(fēng)板間隙達到了30 mm，一方面減小了總的冷卻風(fēng)量，另一方面也增加了磁軛端部的熱風(fēng)泄漏量，導(dǎo)致下機架基坑環(huán)境溫度偏高。所以需要將L型擋風(fēng)板在安裝初期切開的地方重新剖開，然后扳直整形處理，使得該處擋風(fēng)板間隙達到設(shè)計要求的10±2.5mm要求，示意圖見圖1。

圖1 磁軛端部擋風(fēng)板整形處理

4.2 轉(zhuǎn)子支架上圓盤風(fēng)孔設(shè)置擋風(fēng)蓋板

通過在轉(zhuǎn)子支架上圓盤通風(fēng)孔處設(shè)置擋風(fēng)蓋板，調(diào)節(jié)發(fā)電機通風(fēng)系統(tǒng)上、下支路風(fēng)量分配，以增加下機架處的冷卻風(fēng)量。蓋板的設(shè)置見圖2，通過4個M16螺栓(螺栓通過外舌止動墊圈鎖定)固定于上圓盤，蓋板的離心力通過焊接在其下側(cè)的擋板施加于外徑側(cè)風(fēng)孔側(cè)邊上。

圖2 轉(zhuǎn)子支架上圓盤通風(fēng)孔設(shè)置擋風(fēng)蓋板

4.3 上機架支臂間增設(shè)擋風(fēng)板

同時，為了改善定子線棒上端絕緣盒的散熱，在上機架支臂間增設(shè)擋風(fēng)板，使得上支路回風(fēng)從絕緣盒周圍吹過，增強線棒端部的冷卻效果。具體見圖3。

圖3 上機架支臂間增設(shè)擋風(fēng)板

考慮到定子機座下部回風(fēng)口局部地方被測溫電纜堵塞的情形，對發(fā)電機通風(fēng)系統(tǒng)進行了計算，結(jié)果見表1。

表1 發(fā)電機通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)量計算表 m3/s

從通風(fēng)計算的結(jié)果可以看出，若磁軛擋風(fēng)間隙調(diào)整到設(shè)計間隙10 mm時:

1)改造之后總風(fēng)量略有減小，但是相比設(shè)計要求的風(fēng)量80 m3/s仍有充分的裕量;

2)下機架基坑的冷卻風(fēng)量從改造前的26.16 m3/s提高到34.90 m3/s，增加了33%的冷風(fēng)量，達到總風(fēng)量的38%。而擋風(fēng)圈漏風(fēng)量(熱風(fēng))從19.03 m3/s減小到8.66 m3/s，從而能有效地保證了下機架環(huán)境溫度的改善，并降低下端部線圈的運行溫度。

3)對于上部通風(fēng)，雖然風(fēng)量從原來的59.15 m3/s減小到52.55 m3/s，但因上機架支臂間增設(shè)擋風(fēng)板，使上支路回風(fēng)都從線棒上端絕緣盒周圍吹過，通過定子線圈上端部的風(fēng)速從不到2 m/s增加到約5 m/s，從而有效地改善絕緣盒的通風(fēng)散熱，降低端部線圈的溫度，也對絕緣盒填充樹脂裂紋再發(fā)生的防止帶來好處。

5 改造效果

1)經(jīng)溫升試驗發(fā)現(xiàn)本次改造定子鐵芯有效風(fēng)量有所增加，定子繞組最高溫升比改造前下降2.31℃，定子鐵芯最高溫升比改造前下降2.15℃，改造前后轉(zhuǎn)子繞組溫升相當(dāng)。

表2 改造前后各部溫度及溫升變化表

2)在額定容量工況下，下支路的冷卻風(fēng)量比之前增加比較明顯，測得的定子線棒下絕緣盒溫度為54℃以下，見表3。

表3 改造后發(fā)電機定子繞組下端部絕緣盒處外表面溫度

3)在機組出力相當(dāng)?shù)那闆r下，端部通風(fēng)有明顯增加，改造后的線圈溫升略有降低，而端部上下齒壓板改造前平均溫升為31.8 K，改造后平均溫升為23.3 K，降低了8.5 K。

4)經(jīng)過接近1 a的運行監(jiān)視，深溪溝改造后的發(fā)電機下機架環(huán)境溫度基本穩(wěn)定在39℃左右，基本能滿足運行巡回和維護作業(yè)要求。

5)通過采用埋設(shè)的速度測針及微壓計進行通風(fēng)試驗，對發(fā)電機鐵芯冷卻風(fēng)溝的風(fēng)速測量進行了測量，測量數(shù)據(jù)見表4。

表4 鐵芯背部風(fēng)溝的風(fēng)速測量結(jié)果

鐵芯風(fēng)溝風(fēng)速測量結(jié)果表明:風(fēng)溝風(fēng)速最大互差為22.1%，互差較小，風(fēng)速沿軸向方向分布較為均勻。

本次通風(fēng)系統(tǒng)改造，在保持原總冷卻風(fēng)量基本不變的前提下，調(diào)節(jié)上下兩個支路風(fēng)量的分配比例，并通過增設(shè)擋風(fēng)板等措施優(yōu)化局部的通風(fēng)結(jié)構(gòu)和減少漏風(fēng)，基本達到了降低定子上下端部絕緣盒的運行溫度，并改善下機架環(huán)境溫度的目的。

6 結(jié)語

由于定子上下端部絕緣盒的運行溫度及下機架環(huán)境溫度高，不僅會不利于運行維護處人員巡檢和消缺，還會惡化發(fā)電機上下端部絕緣盒運行環(huán)境;因此通過適當(dāng)發(fā)電機通風(fēng)結(jié)構(gòu)。合理分配上下兩個支路風(fēng)量比例，減少漏風(fēng)并適當(dāng)提高重要部位的冷卻風(fēng)速，是解決發(fā)電機溫度偏高的手段之一，可有效確保發(fā)電機設(shè)備安全穩(wěn)定運行。

［1］白延年.水輪發(fā)電機設(shè)計與計算［M］.機械工業(yè)出版社，1982.

［2］吳鳳友.張亞利.發(fā)電機運行溫升偏高與嘯叫聲原因分析與處理［J］.水力發(fā)電，2000(4):43－44.

［3］中華人民共和國國際經(jīng)濟貿(mào)易委員會.DL/T 751—2001［S］.北京:中華人民共和國國際經(jīng)濟貿(mào)易委員會，2001.

［4］國家機械工業(yè)局.GBT 7894—2001［S］水輪發(fā)電機基本技術(shù)條件［S］.國家機械工業(yè)局，2001.

［5］中華人民共和國水利電力部.SD152—87大中型水輪發(fā)電機基本技術(shù)條件［S］.北京:中華人民共和國水利電力部，1987.

［6］姜德清.低轉(zhuǎn)速大直徑水輪發(fā)電機的通風(fēng)問題［J］.華東電力，1981(05):34－41.