立式水輪發(fā)電機基本介紹

立式水輪發(fā)電機

以水輪機為原動機將水能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電機。

世界第一座水電站于1878年建于法國。美洲第一座水電站于1882年建在美國威斯康星州，采用直流發(fā)電機。1889年后,開始使用三相交流發(fā)電機。此后,單機容量增長很快，1890年僅1.5萬kW,至1955年已能生產(chǎn)10.5萬kW的發(fā)電機。中國在1949年以前自制的水輪發(fā)電機單機容量不超過200kW,1949年以后電機工業(yè)獲得了蓬勃的發(fā)展，1958年已能生產(chǎn)7.25萬kW單機，1972年已制造出30萬kW雙水內(nèi)冷水輪發(fā)電機。目前位于世界前列的大容量水輪發(fā)電機為大古力水電站的 71.8萬kVA定子水冷半傘式水輪發(fā)電機、伊泰普水電站 73.7萬kVA定子水冷半傘式水輪發(fā)電機和古里水電站 70.0萬kVA空冷傘式水輪發(fā)電機等。

水輪發(fā)電機按軸線位置可分為立式與臥式兩類。大中型機組一般采用立式布置，臥式布置通常用于小型機組和貫流式機組。立式水輪發(fā)電機按導軸承支持方式又分為懸式和傘式兩種。傘式水輪發(fā)電機按導軸承位于上下機架的不同位置又分為普通傘式、半傘式和全傘式。懸式水輪發(fā)電機的穩(wěn)定性比傘式好，推力軸承小，損耗小，安裝維護方便，但鋼材耗量多。傘式機組總高度低，可降低水電站廠房高度。臥式水輪發(fā)電機一般用于轉(zhuǎn)速大于375r/min的情況，以及一些小容量電站。

水輪發(fā)電機由轉(zhuǎn)子、定子、機架、推力軸承、導軸承、冷卻器、制動器等主要部件組成(見圖)。定子主要由機座、鐵芯和繞組等部件組成。定子鐵芯用冷軋硅鋼片疊成，按制造和運輸條件可做成整體和分瓣結(jié)構(gòu)。水輪發(fā)電機冷卻方式一般采用密閉循環(huán)空氣冷卻。特大容量機組傾向于以水作為冷卻介質(zhì)，直接冷卻定子。如同時冷卻定子和轉(zhuǎn)子則為雙水內(nèi)冷水輪發(fā)電機組。

①額定功率:用以表示水輪發(fā)電機的容量，以千瓦計。額定功率除以效率不應(yīng)大于水輪機的最大軸出力。

②額定電壓:水輪發(fā)電機的額定電壓需經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較會同制造廠決定，當前水輪發(fā)電機的電壓從6.3kV到 18.0kV。容量越大則額定電壓越高。③額定功率因數(shù):發(fā)電機的額定有功功率與額定視在功率之比,用cosφn表示,遠離負荷中心的水電站常采用較高的功率因數(shù)，功率因數(shù)增大則電機的造價可略降低。

主要為提高水輪發(fā)電機的單機容量向巨型機組發(fā)展，為了提高其可靠性和耐久性，在結(jié)構(gòu)上采用不少新技術(shù)。例如為解決定子的熱膨脹而用定子浮動結(jié)構(gòu)、斜支承等，轉(zhuǎn)子采用圓盤式結(jié)構(gòu)。為解決定子線圈的松動，用彈性楔下墊條以防止線棒絕緣磨損。改進通風結(jié)構(gòu)，減少風損和端部渦流損耗以進一步提高機組效率。