表1发电机基本参数表型号SF3200- 32/ 3250额定功率P N 3 200 kW额定容量S N 4 000 kVA额定功率因数cos 0. 8（滞后）额定电压U N 6 300 V额定电流I N 366. 6 A额定转速n N 187. 5 r/ min绝缘等级B级发电机为立轴悬式结构，采用密闭循环空气冷却的通风冷却方式。

　　2发电机的温升问题电站运行后，发电机出现温度较高的情况，当发电机输出有功功率3 440 kW，无功功率2 060 kvar时，发电机视在功率为4 010 kVA，发电机定子内埋置的测温电阻反映出的温度最高点达到了107！，此时空气冷却器冷风侧温度为32！。按照国家标准规定，采用B级绝缘的发电机，在使用埋置检温计法测量的情况下，其定子绕组和铁芯允许的温升限值为85！，即在该工况下测量温度最高限值为117！（85！+ 32！）。发电机的实际运行温度还是在允许范围内，但业主仍认为电机的实际运行温度偏高，希望采取措施将温度降至100！以下。

　　3发电机温度升高原因的分析决定发电机温升的因素主要有电负荷和定、转子电流密度的大小，以及电机通风系统是否良好，对于采用密闭循环空气冷却的通风冷却方式的发电机，空气冷却器是否有足够的换热容量也会影响到电机的温升。针对坡圩电站发电机，从以下几个方面分析其温升较高的原因。

　　3. 1发电机（）定子电负荷及绕组电流密度发电机的电负荷和绕组的电流密度直接影响到温升。电负荷A的大小决定了发电机定子内圆单位表面积所产生的绕组铜损的大小，因而直接影响温升。定子绕组电流密度J决定了定子绕组所产生的总损耗。发电机定子温升取决于热负荷AJ值。

　　坡圩电站发电机在额定工况下，电负荷A = 437. 6 A/ cm，定子电密J = 4. 55 A/ mm 2，热负荷AJ = 1 989 A 2 /（cm mm 2），均在经验取值范围内，定子绕组的计算温升也仅为60！。因此认为电机温升高的主要原因不在定子绕组部分。

　　3. 2空气冷却器换热容量发电机内的热空气通过空气冷却器进行冷却，温度降低后进入电机内部冷却铁芯和绕组，然后再经空气冷却器冷却，如此循环不已，将发电机的电气损耗和通风损耗所产生的热量通过空气冷却器的冷却水带走。坡圩电站发电机在额定工况下由空气冷却器带走的总损耗计算值为135 kW，装设的4个空气冷却器的总换热容量为180 kW.因此空气冷却器换热容量不足的因素也可排除。

　　3. 3发电机机端电压过高造成转子电流增大由于电站上的是地方的小电网，网压波动较大，经常大大高于额定电压，导致了发电机转子励磁电流增大，使得转子绕组损耗加大，直接表现为发电机温度升高。在上述2中提到的工况下，机端电压达到了6 810 V，励磁电流430 A（额定388 A），机端电压达到了额定值的1. 08倍，国家标准规定机端电压与其额定值的偏差不超过？5%.可见电站网压相当高。由于发电机磁路饱和的原因，在机端电压超过一定数值后，励磁电流呈非线性增长，励磁电流增长的速度比机端电压升高的速度要快得多。运用电磁计算程序对上述工况点进行模拟计算后得出的励磁电流为427 A，与实测430 A基本相符，是额定值的1. 11倍，发电机各磁路的磁密也是额定值的1. 08倍，而励磁绕组的计算温升比额定工况下高出11！。由此可见机端电压过高导致了励磁电流激增，而励磁电流的增大是发电机温度过高的根源。

　　3. 4电机通风系统不良发电机的风路循环如图1所示，通过装设在转子两端的斗式风扇的鼓风作用，进入发电机内部的冷风，一部分轴向吹入磁极间，冷却磁极后由于磁极的甩风作用再进入定子的通风沟，冷却定子线圈和铁芯后经过空气冷却器变成冷风，而另一部分则经由风扇径向吹入定子端部，冷却定子线圈端部后也经过空冷器冷却为冷风。对于斗式风扇，上、下挡风板的径向位置对定子轴向风量分布有很大关系，当挡风板的径向位置处于风扇内径侧时，其离心压头大，处于风扇外径侧时，轴向压头大。

　　发电机密闭双路径向通风系统示意图经过对发电机的结构作进一步的分析后，发现上、下挡风板在设计上存在不合理的地方。其挡风板径向位置很靠近风扇的内径侧。从现场观测到，从空冷器出来的风较小，而端部的机座壁上缺口处吹出的风却有较大的风压。在发电机输出有功2 185 kW，无功1 748 kW时，测量定子铁芯风道的温度为44！，端部风道的温度为31！。由此可推断，经过磁极和定子铁芯的风量偏小，端部的风量过大。

　　另外，该发电机的风扇使用的是折角斗式风扇。折角斗式风扇在早期的发电机上得以应用，但是它的通风性能较差。而弧形斗式风扇是在总结改进折角斗式风扇的基础上设计制造出来的，既增强了径向压头，使端部冷却得到改善，又加强了轴向鼓风作用，并且制造简单，特别适用于额定转速不超过300 r/ min的水轮发电机。

　　图2风扇截面图4解决方案的选择4. 1稳定网压网压过高是导致发电机过热的直接原因，如果网压能降下来，问题自然也就解决了。但是这对小电网来说是不易实现的。如果用少发无功来降低网压的办法将发电机温度控制在较低水平，将使电站蒙受经济上的损失。因此采取措施使网压稳定的方案不可行。这就意味着机组要长期在较高的电压下带满负荷运行，要把温度降下来只有从发电机本身想办法。

　　4. 2更换转子线圈转子电流的增大使转子线圈损耗加大，是造成电机发热的主要原因，最直接的解决办法就是更换转子线圈，通过加大线圈截面，降低电流密度，使温度降下来。如果采用这一方案，每台转子线圈的用铜量约为2 000 kg，制造成本约在30万元左右，更换时需将上机架和转子吊出并拆卸全部磁极，工程量很大。如果不更换磁极线圈，转子电流密度约为4. 26 A/ mm 2，在散热条件较好的情况下，不会造成线圈温度超过绝缘允许值，因此如果能从其它途径降低温度，那么更换磁极线圈并不是必须的。

　　4. 3改造风扇和挡风板发电机首要的热源在磁极，只要能把进入磁极的风量加大，就可以达到散热降温的目的。就坡圩电站发电机的情况看，可以通过改造上、下挡风板以及风扇来改善发电机的通风冷却，从而使发电机的温度降下来。改造后每台机的挡风板和风扇的总重约为377 kg，材料是普通钢板，制作成本不足1万元。更换时只需打开发电机上盖板即可操作，安装工作两天内就可完成。

　　改造风扇和挡风板的成本显然比更换磁极线圈要低得多，工作量也小得多，对电站的正常运行发电影响较小。在采取较大的措施前，这一方案值得一试。

　　5效果根据其它机组的实践经验，经综合考虑，确定了风扇的断面形状和尺寸，修改后的挡风板和风扇如图3所示，挡风板的内径处在距风扇外径约1/ 3风扇宽度处。

　　修改后的挡风板和风扇在更换了上、下挡风板和风扇后，让发电机在基本近似的工况下运行作比较，见表2.发电机的定子测温点最高温度为98. 2！，比原来下降的幅度达到了8！左右，达到了预期目标。电站业主也表示满意。

　 改造前后发电机运行工况对照表改造前改造后输出有功功率3 440 kW 3 378 kW无功功率2 060 kvar 2 136 kvar视在功率4 010 kVA 3 997 kVA机端电压6 810 V 6 820V空气冷却器冷风侧温度32！

　　定子测温点最高温度107！

　　6结语在某些转速偏低的水轮发电机组中，发电机的通风问题往往显得较为突出，在结构设计时稍有考虑不周就容易出现运行温度高的情况。坡圩电站发电机温升问题的成功解决，为此类机组温升问题的处理提供了一个可选方案。