水輪發(fā)電機知識問答（二）

-水輪發(fā)電機的允許溫度受其內部哪些材料的限制；水輪發(fā)電機出口和進口風的溫差發(fā)生變化的原因分析

1.水輪發(fā)電機的允許溫度受其內部哪些材料的限制？為什么？

發(fā)電機的出力受允許溫度的限制，而限制發(fā)電機允許溫度的就是包纏著線棒的絕緣材料，絕緣材料都有一個適當的最高允許工作溫度，在此溫度內，可以長期安全工作；若超過此溫度，絕緣材料將會迅速老化不再適用。按絕緣材料的耐熱程度可分為：Y、A、E、B、F、H和C級，各自的最高允許工作溫度見表1。

溫度高，并不見得使絕緣立即毀壞，首先表現出來的是絕緣的各種基本特性惡化，如絕緣電阻降低、擊穿電場強度也降低等。尤其在較長時間的高溫作用下，絕緣加速老化，當受到電動力作用時，容易開裂破碎，以致喪失絕緣能力，所以，運行溫度愈高，其絕緣材料的壽命愈短。

目前，水輪發(fā)電機中用得最多的是B級絕緣，其材料為B級膠云母帶，叫黑絕緣；另外一種環(huán)氧玻璃粉云母帶，俗稱黃絕緣，耐熱能力為130℃。因此，電氣運行規(guī)程規(guī)定，發(fā)電機定子繞組的溫度一般不得超過90℃，最高不應超過120℃，轉子繞組溫度最高不應超過130℃。

2.空冷發(fā)電機的入口風溫變化對發(fā)電機運行有什么影響？

發(fā)電機的額定容量與額定入口風溫相對應，我國規(guī)定的額定入口風溫是40℃。

發(fā)電機因入口風溫的變化所引起的出力允許值的變化，應以線圈和鐵芯的溫度不超過允許值為準，當入口風溫超過額定值時，如果定子、轉子繞組和定子鐵芯溫度未超過規(guī)定標準，可以不降低發(fā)電機出力；如果超過了標準，則應減少定子、轉子繞組的電流，使溫度降低到規(guī)定的數值。當入口風溫低于額定值時，定子、轉子的電流可以大于額定值，但只能增大到定子、轉子繞組和定子鐵芯溫度達到允許溫度為止。所以說，入口風溫的高低，直接影響發(fā)電機的出力。

為什么入口風溫與發(fā)電機的出力有那么大的關系呢？因為發(fā)電機的鐵芯和繞組的溫度與入口溫度及銅、鐵損耗有關。而銅損耗跟定子繞組中通過的電流的平方成正比，鐵損耗跟鐵芯中磁通密度的平方或電壓成正比，損耗增大，溫升提高。鐵芯和繞組的最高允許溫度是一個既定值，因此入口風溫和允許溫升之和不能超過這個允許溫度。故入口風溫高，允許溫升就要小。一般發(fā)電機的電壓變化很小，溫升和電流有關，如果允許溫升要求小時，電流就得降低。反之，入口風溫低，電流就可以增大。

一般要求發(fā)電機入口風溫為40℃，否則冷卻條件惡化，出力就要大大降低，若入口風溫降低，可提高發(fā)電機的出力，但入口風溫降低過大也有副作用，表現在：

（1）易結露，使絕緣電阻降低；

（2）使銅線的溫升過高，會因熱脹伸長過多，造成絕緣裂損；

（3）絕緣變脆，容易損壞。

因此，要求密閉式通風冷卻的發(fā)電機其入口風溫，一般不應低于15℃～20℃；采用開敞式通風的發(fā)電機，冷卻空氣入口溫度不得低于5℃。

在運行中應該認真監(jiān)視發(fā)電機進出口風溫。為了避免絕緣過熱老化，冷卻氣體進口風溫不應超過50℃，出口溫度不應超過75℃，一般冷卻氣體的溫升為25℃～30℃左右，如果冷卻氣體的溫升顯著提高，則說明此時發(fā)電機的冷卻系統工作不正常，應查明原因，加以消除。

3.水輪發(fā)電機出口和進口風的溫差發(fā)生變化的原因有哪些？

發(fā)電機出、進口風的溫差，與空氣帶走的熱量和空氣量、冷卻水的水量和水溫、空氣冷卻器的傳熱效果，發(fā)電機內部的損耗等因素有關。

在同一負荷下，若出現出、進口風的溫差顯著增大，說明發(fā)電機的內部損耗增加，或者冷卻系統不正常。前者可能是定子繞組某一并聯支路（如焊頭）斷開；股間絕緣損壞；鐵芯出現局部高溫等。后者可能是冷卻水量減少；冷卻管道堵塞；閥門失靈，芯子掉落；散熱管外壁污穢或內壁結垢；進出冷卻氣體有局部短路等。

“水電站運行大課堂”下期內容預告：水輪發(fā)電機知識問答（三）—水輪發(fā)電機組的負荷調整，不對稱運行的危害；發(fā)電機發(fā)生振蕩并失步時值班人員應采取的措施。