深溪沟水电站发电机通风系统改造

喻永松，武 彬，陈勇旭

(国电大渡河瀑布沟水力发电总厂，四川汉源 610041)

1 概述

深溪沟水电站为大渡河水电基地干流规划的第18级电站，坝址位于四川省雅安市汉源县和凉山州甘洛县接壤处，其上一梯级为已投产发电的瀑布沟水电站，是瀑布沟水电站的反调节电站。电站单机容量16.5万kW，总装机66万kW;发电机为东芝水电设备(杭州)有限公司制造，额定容量183.34 MVA，额定电压15.75 kV，额定电流6 721 A，额定转速90.9 r/min，定子绕组、铁芯、转子绕组均为 F级绝缘。

2 运行中遇到的问题

1)深溪沟水电站发电机于2011年投入运行后发现，发现四台机组的下机架基坑环境温度均偏高，下机架环境温度在46℃左右，存在一定的设备安全隐患。

2)4台机组发电机上下端部绝缘盒运行温度均较高，其中1F机组定子绕组平均温度在75.4℃以上，平均温升达到52.3 K，定子绕组最高温度达到110.11℃(归算至额定工况)，定子绕组最高温升70.11 K(归算至额定工况)，定子铁芯最高温度90.53℃(归算至额定工况)，定子铁芯最高温升50.53 K(归算至额定工况)，定子齿压板温升达到31.8 K。

3 原因分析

经复核发电机通风系统风量发现，先通过空气冷却器的总冷却风量为80.74 m3/s，基本通风系统整体满足要求;但经现场检查发现，4台发电机磁轭上下端部的L形柱状挡风圈被处理成了内倾的锥形，使灌顶挡风板与磁轭上下端部挡风圈的实际间隙达到30 mm以上，远大于设计间隙10±2.5mm。

由于挡风板间隙过大，使磁轭下端部漏风达到19.03 m3/s，为原设计的两倍以上，由冷却器过来的冷风由26.16 m3/s减小为21.59 m3/s，对于下机架部位的环境温度，主要由这两部分风量决定，而从磁轭挡风板漏出的风是经磁轭、磁极线圈漏出后的热风，是造成下机架定子线圈上下端部和环境温度偏高的主要原因。

4 改造方案

4.1 磁轭上、下端部L形挡风板整形处理

由于目前磁轭端部上、下挡风板间隙达到了30 mm，一方面减小了总的冷却风量，另一方面也增加了磁轭端部的热风泄漏量，导致下机架基坑环境温度偏高。所以需要将L型挡风板在安装初期切开的地方重新剖开，然后扳直整形处理，使得该处挡风板间隙达到设计要求的10±2.5mm要求，示意图见图1。

图1 磁轭端部挡风板整形处理

4.2 转子支架上圆盘风孔设置挡风盖板

通过在转子支架上圆盘通风孔处设置挡风盖板，调节发电机通风系统上、下支路风量分配，以增加下机架处的冷却风量。盖板的设置见图2，通过4个M16螺栓(螺栓通过外舌止动垫圈锁定)固定于上圆盘，盖板的离心力通过焊接在其下侧的挡板施加于外径侧风孔侧边上。

图2 转子支架上圆盘通风孔设置挡风盖板

4.3 上机架支臂间增设挡风板

同时，为了改善定子线棒上端绝缘盒的散热，在上机架支臂间增设挡风板，使得上支路回风从绝缘盒周围吹过，增强线棒端部的冷却效果。具体见图3。

图3 上机架支臂间增设挡风板

考虑到定子机座下部回风口局部地方被测温电缆堵塞的情形，对发电机通风系统进行了计算，结果见表1。

表1 发电机通风系统风量计算表 m3/s

从通风计算的结果可以看出，若磁轭挡风间隙调整到设计间隙10 mm时:

1)改造之后总风量略有减小，但是相比设计要求的风量80 m3/s仍有充分的裕量;

2)下机架基坑的冷却风量从改造前的26.16 m3/s提高到34.90 m3/s，增加了33%的冷风量，达到总风量的38%。而挡风圈漏风量(热风)从19.03 m3/s减小到8.66 m3/s，从而能有效地保证了下机架环境温度的改善，并降低下端部线圈的运行温度。

3)对于上部通风，虽然风量从原来的59.15 m3/s减小到52.55 m3/s，但因上机架支臂间增设挡风板，使上支路回风都从线棒上端绝缘盒周围吹过，通过定子线圈上端部的风速从不到2 m/s增加到约5 m/s，从而有效地改善绝缘盒的通风散热，降低端部线圈的温度，也对绝缘盒填充树脂裂纹再发生的防止带来好处。

5 改造效果

1)经温升试验发现本次改造定子铁芯有效风量有所增加，定子绕组最高温升比改造前下降2.31℃，定子铁芯最高温升比改造前下降2.15℃，改造前后转子绕组温升相当。

表2 改造前后各部温度及温升变化表

2)在额定容量工况下，下支路的冷却风量比之前增加比较明显，测得的定子线棒下绝缘盒温度为54℃以下，见表3。

表3 改造后发电机定子绕组下端部绝缘盒处外表面温度

3)在机组出力相当的情况下，端部通风有明显增加，改造后的线圈温升略有降低，而端部上下齿压板改造前平均温升为31.8 K，改造后平均温升为23.3 K，降低了8.5 K。

4)经过接近1 a的运行监视，深溪沟改造后的发电机下机架环境温度基本稳定在39℃左右，基本能满足运行巡回和维护作业要求。

5)通过采用埋设的速度测针及微压计进行通风试验，对发电机铁芯冷却风沟的风速测量进行了测量，测量数据见表4。

表4 铁芯背部风沟的风速测量结果

铁芯风沟风速测量结果表明:风沟风速最大互差为22.1%，互差较小，风速沿轴向方向分布较为均匀。

本次通风系统改造，在保持原总冷却风量基本不变的前提下，调节上下两个支路风量的分配比例，并通过增设挡风板等措施优化局部的通风结构和减少漏风，基本达到了降低定子上下端部绝缘盒的运行温度，并改善下机架环境温度的目的。

6 结语

由于定子上下端部绝缘盒的运行温度及下机架环境温度高，不仅会不利于运行维护处人员巡检和消缺，还会恶化发电机上下端部绝缘盒运行环境;因此通过适当发电机通风结构。合理分配上下两个支路风量比例，减少漏风并适当提高重要部位的冷却风速，是解决发电机温度偏高的手段之一，可有效确保发电机设备安全稳定运行。

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