雙水內(nèi)冷電機

水冷電機較常發(fā)生的故障是漏水、水路堵塞、定子線棒振動及“電腐蝕”、轉(zhuǎn)子“彎腳”斷裂及轉(zhuǎn)子層間短路等。 漏水可能是由以下原因引起，如接頭松動；絕緣引水管老化、破裂；焊接質(zhì)量不佳或振動大引起開裂；空心導(dǎo)線質(zhì)量不佳；轉(zhuǎn)子繞組引水彎腳處在運行中受振動而折裂等等。

漏水現(xiàn)象可利用高阻檢漏計的信號和從窺視孔對端部的檢查中發(fā)現(xiàn)。有時從空氣冷卻器處也可發(fā)現(xiàn)有無漏水，此外還可以用提高風(fēng)溫的方法來區(qū)別漏水和結(jié)露。漏水的后果，輕則絕緣變潮，線圈溫度升高；重則造成短路。漏水時的處理原則是這樣的 ，小漏應(yīng)及時匯報，按計劃停機檢修；大漏，應(yīng)立即停機檢修。

轉(zhuǎn)子的水路如圖1所示。

冷卻水從勵磁機側(cè)進水支座進入高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子中心孔，通過大軸和進水箱的徑向孔進入進水箱。進水箱的側(cè)面沿圓周均勻地分布著小孔，這些孔與絕緣引水管的接頭相連，水從這些小孔經(jīng)絕緣引水管、線圈彎腳通入下層線圈，帶走熱量的水從上層線圈出來后，經(jīng)另一端的彎腳和絕緣引水管到達出水箱。出水箱的一側(cè)接絕緣引水管，另一側(cè)開有小孔，借轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的離心力，把水從水箱的小孔甩到出水支座的內(nèi)壁，然后流至；回水管道。

上海電機廠于1958年制造的一萬二千瓦雙水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機，是我國和世界上第一臺定子、轉(zhuǎn)子雙水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機。 汽輪發(fā)電機是火力發(fā)電站的主機之一，它由兩個主要部分構(gòu)成：靜止不動的部分，稱為定子（或稱靜子）；隨同汽輪機高速旋轉(zhuǎn)的，稱為轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子和定子里面都嵌有導(dǎo)線外面包著絕緣層的線圈。發(fā)電機發(fā)電時，由于強大的電流通過導(dǎo)線，導(dǎo)線就會發(fā)熱，包扎在導(dǎo)線外面的絕緣層的溫度就會升高。為了提高發(fā)電機的發(fā)電能力，需用冷卻的方法為線圈散熱。

“內(nèi)冷”是冷卻的方法之一，即把線圈導(dǎo)線做成凹凸形或空心的讓風(fēng)直接吹到銅線上，對線圈進行直接冷卻。用來冷卻的氣體，開始是空氣，后來改用氫氣。本世紀50年代又出現(xiàn)了液體內(nèi)冷，其中以水的冷卻能力為最高。國際上第一次出現(xiàn)水內(nèi)冷是在1956年。當時的水內(nèi)冷只是用在定子上。對于轉(zhuǎn)子水內(nèi)冷，在國際文獻上雖然有過討論，但由于某些重大技術(shù)問題難以解決，在1958年以前，世界上還沒有哪一個國家實際采用過這種冷卻方法。

上海電機廠在浙江大學(xué)科學(xué)技術(shù)人員的協(xié)助下，首先攻占了這個技術(shù)堡壘。這個重大創(chuàng)造，把我國汽輪發(fā)電機的制造技術(shù)大大推進了一步，迎頭趕上和超過了世界先進水平。

水冷電機的轉(zhuǎn)子繞組采用正方形或長方形的空心銅導(dǎo)線制成。水冷電機轉(zhuǎn)子繞組在一個槽內(nèi)放兩排導(dǎo)線，如下圖所示。

在每個槽內(nèi)的兩排導(dǎo)線中，靠近本極大齒側(cè)的導(dǎo)線稱作“小圈”，離大齒遠的一排導(dǎo)線稱作“大圈”。轉(zhuǎn)子繞組的水路也和電路不同，一般一對槽中的一組線圈構(gòu)成一條支路。每組線圈的兩端引到端部，經(jīng)“彎腳”（即導(dǎo)線從槽內(nèi)出來后拐彎的部分）和絕緣引水管相接。在每組線圈中，水是從最下層的一圈進去，從最上面的一圈出來，這種方式叫做中心進水，表面出水。其優(yōu)點是可以利用轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時所產(chǎn)生的離心力，將水由中心層甩向表面層。

水、水、空冷卻的汽輪發(fā)電機是指發(fā)電機的定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組都是用水冷卻，定子鐵芯用空氣冷卻，這種類型的汽輪發(fā)電機在我國也常簡稱為“雙水內(nèi)冷”發(fā)電機。實際上“雙水內(nèi)冷”汽輪發(fā)電機除了水、水、空拎卻方式外，還應(yīng)有水、水、氫冷卻方式。

雙水內(nèi)冷是指冷卻水通過發(fā)電機轉(zhuǎn)子、定子繞組的空心導(dǎo)線，將其產(chǎn)生的熱量直接帶走，這種方式冷卻效果最好。發(fā)電機的冷卻水系統(tǒng)是一個獨立閉式系統(tǒng)原因：水內(nèi)冷系統(tǒng)中的冷卻水，除了不能含有雜質(zhì)外，對水的電導(dǎo)率是有一定要求的。應(yīng)采用純水（凝結(jié)水或深度除鹽水）作為冷卻水。它包括水箱、水泵、水冷卻器、過濾器、管道閥門等。凡冷卻水直接流經(jīng)的所有金屬部件，應(yīng)由不銹鋼制成，或在材料表面進行有效的防銹處理。冷卻純水的冷卻水可用循環(huán)水或工業(yè)水。雙水內(nèi)冷發(fā)電機的鐵芯大都仍用空氣冷卻，因此，除水系統(tǒng)外．還有通風(fēng)系統(tǒng)。

1958年10月27日，世界上第一臺1.2萬千瓦3000轉(zhuǎn)/分雙水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機在上海電機廠誕生了。

同年12月，蘇聯(lián)在列寧格勒“電力”工廠召開大型汽輪發(fā)電機冷卻會議。這次會議，除有蘇聯(lián)各大電機制造廠和研究單位參加外，還有波蘭、匈牙利及中國哈爾濱電機廠副總工程師吳天霖和上海電機廠汪耕參加。吳天霖根據(jù)領(lǐng)導(dǎo)指示，在大會上宣布了中國已制成12000千瓦3000轉(zhuǎn)/分雙水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機的消息，引起到會代表的震驚。蘇聯(lián)電氣工程學(xué)會會長、蘇聯(lián)科學(xué)通訊院士阿列克賽夫向中國代表祝賀，并把中國率先用6000千瓦轉(zhuǎn)軸試制成12000千瓦3000轉(zhuǎn)/分雙水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機一事收集到會議論文集和會議紀要之中。這是國外對中國首先試制成雙水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機的第一次報道。