QF 100 180MW模块化系列空冷发电机机座号为2- 95 L，在B级温升考核时的典型容量3 135MW空冷汽轮发电机设计a）设计方案时，尽量吸取外国的先进经验，并考虑我国国情。

　　b）性能参数符合IEC、国标、引进技术有关规范和用户的要求。

　　c）本设计将可靠性放在首位，在满足产品性能和结构要求的前提下，尽量采用我公司制造机组中成熟可靠的结构，已有的工装设备和材料的国产化，以提高综合经济指标。

　　d）设计充分考虑了产品的系列化、标准化和通用性。

　　本设计通过优化，合理地选取电磁负荷，使发电机的效率高达98. 8%，各部分温度控制在B级水平。主要措施有：a）定子铁心采用无取向高导磁低损耗硅钢片，严格控制加工质量及提高叠装系数以降低铁耗，转子锻件采用高导磁高强度的合金钢。

　　b）定子线圈采用双路接法，增大导体截面积、增加散热面积、降低电流密度、减小发热及电动力。

　　定子线棒除了直线部分360？换位外，端部亦90？换位，而且上下层线棒采用不等截面，降低附加损耗。

　　由于横槽漏磁通切割铜股线时会产生涡流损耗，而横槽漏磁通密度沿槽高方向分布并不均匀，上层线棒的平均涡流损耗系数远大于下层线棒，靠近槽口的股线涡流损耗系数大于靠近槽底的股线的涡流损耗系数。这将导致上、下层线棒，同一线棒内的不同位置股线的温升不均匀。由于影响绝缘寿命的是最热点的温度，对于大型空冷发电机，这一不均匀的温度分布将实际上限制了发电机的出力，所以本设计将上层线棒的截面积设计得大一些以减小基本铜耗，同时选用较薄的铜股线以减小涡流铜耗，从而使上、下层线棒的温度更加接近。和上、下层线棒采用同截面设计相比，这一设计可使同样的槽面积有较低的局部温升。

　　c）定子铁心端部选用铝压圈，既有一定的机械强度，在电气方面又可作电屏蔽，减少端部漏磁引起的损耗及发热。

　　d）采用高效率轴流式风扇，风扇进风口采用特殊的导流装置。转子表面尽量光滑以降低摩擦系数。加强风路密封，减少风量损失，有效地降低了风摩耗。

　　e）优化通风系统，定子风路二进三出。定子槽楔在通风(

)道处开口加强冷却。缩小定子铁心段端部的长度，加强端部通风，减小端部发热。转子槽部采用槽底副槽进风，线圈径向开孔出风，直接冷却。端部小号线圈一路通风，大号线圈两路通风，并在线圈侧面采用特殊的蛇形通风，直接冷却。

　　该型空冷发电机的定子线圈表面冷却，转子线圈副槽通风内部冷却，定子铁心为径向风道冷却。

　　在发电机转子两端各有一组单级轴流式风扇驱动常压气体。气体以轴向中心线呈对称流动，冷却器布置在发电机定子下面。通过优化通风系统，合理分配冷却气流，使发电机温升比较均匀，风摩耗较低。

　　所有F级绝缘材料均按B级温升考核。通风()系统主要分成三个部分。第一部分为定子通风，采用二进三出，进出风区相间布置。在机座上设置轴向管道将冷气体引到定子的进风区；第二部分气体从端部进入气隙；第三部分气体进入护环下。护环下的环形空间分隔成四个区域，分别为两个进风区和两个出风区。其中磁极中心线处为出风区，一部分气体经轴向垫块上的蛇形风道的入口，沿蛇形风道行走，依次冷却线圈端部的直线和圆弧部分，最后经大齿通风沟排入气隙。另一部分气体进入转子本体线槽下面的副槽内，经转子线圈上分布的径向孔和槽楔通风孔流入气隙。三部分气体在气隙汇合后在定子出风区经铁心径向通风道流出，再经机座背部空间流入冷却器。发电机转子付槽通风系统在中部出风道相对较密集，二进三出通风系统在定子铁芯中部12档铁芯段内为出风区，定转子风路匹配合理。

　　另外，二进三出相对简单，能将足够的冷风引入铁芯背部进风区。

　　采用西屋多路通风定子通风和温升计算程序对发电机定子线圈和铁芯温度进行了详细的计算分析。计算表明最高温度在发电机中部出风区，定子线圈层间测温元件RTD温度最高为106 （工厂试验值RTD温度为100. 5 ） ，定子铁芯最高温度95（工厂试验值86. 4 ）。计算结果还表明进风区的温度比出风区相应位置的温度约低15 ，比较符合该通风系统的实际情况，也经工厂型式试验验证。

　　发电机转子副槽通风本质上是一种自通风方式，转子表面和副槽底部位置处离心力差构成气体循环的压力，决定转子流量大小的主要因素是副槽轴向风道面积。所以在计算中，考虑到转子流量主要是由自身离心力所决定的，系统对其仅有次要的影响，冷却转子绕组所需的气体由转子本体两端进入槽底矩形副槽中，经过铜线上的径向直风道，冷却转子绕组后，从槽楔上的通风孔排入气隙。沿着转子长度方向，在转子绕组上不等节距开有共28对径向双排通风道。

　　采用西屋程序对发电机转子本体通风温升进行了详细计算分析。当励磁电流为1410A，冷气体温度40时，得到转子铜线平均温度为102 ，工厂试验值平均温度为103. 5 ，非常接近。

　　定子机座和端盖由钢板焊接而成。机座为上下机座分开，可拆装。上机座采用外罩形式，便于检修。发电机汽端和励端的端盖完全相同。近端盖的机座上装有灭火水管，必要时可喷水或灭火剂。

　　选用灭火剂时，必须保证该灭火剂对电气结构无害。

　　端盖与转轴间有气密封盖，气密封盖与端盖、端盖与机座之间装有密封衬垫。

　　定子铁芯由低损耗高导磁的扇形硅钢片叠装而成，采用外压装。硅钢片二面涂有F级绝缘漆，能可靠地防止扇形片的片间短路。铁芯分段压紧，其端部有铝压圈、反磁性高强度不锈钢分块齿压板，铁心外圆处有多道钢环与定位筋焊接成一体，并与穿心螺杆一起将整个铁芯定位并且拉紧和压紧，形成一个刚性的鼠笼式结构。铁心与机座的连接采用立式支撑结构，以减小铁芯振动传到平台基础。

　　定子线圈采用F级涤玻丝包薄膜绕包铜扁线组成。其直线部分采用360？编织换位，端部各90换位。定子线圈上下层不等截面。定子线圈对地绝缘采用F级粉云母带连续包扎而成，并经烘压处理。定子线圈端部用机械方式固定并支撑，具有热弹性，以限制静态振动，并能承受GB/T7064所定义的三相短路力矩。线圈之间垫以绝缘垫块和适形材料，在定子线圈端部的上、下层之间，用充满树脂的水龙带固化来固定。端部上、下层线圈形成篮式结构，通过由玻璃纤维制成的锥环和支架连接成一个牢固的支撑结构。该支撑结构能通过机械方式来减弱来自铁心的热膨胀、使结构更紧凑、并能有效地隔离铁心振动和减少绕组振动。玻璃纤维支架承受短路力矩时产生的位移通过金属支架限制，金属支架固定在定子压圈上，与玻璃纤维支架之间留有小间隙，使整个定子线圈端部形成一个刚-柔性结构。定子绕组励端的连接线为多排布置，由绝缘螺栓固定在支架上，励端端盖底部的出线板上装有定子出线6根。定子槽内层间及定子铁心内均埋设在0时为100欧的铂电阻测温元件，监测发电机各部分温度。所有元件的引线均在电机内部经牢固固定后接在接线板上。在发电机两端进风处及机座中部出风处也装有铂电阻测量元件，测量冷却空气的进、出风温度。

　　转子转轴用整体的优质合金钢锻件加工而成。在转子本体上铣有等分度的辐向嵌线槽。在转子本体的两端，每一大齿有2个月亮形的通风大槽，槽楔上开有圆形的通风孔。转子两端各装1只轴流风扇，将冷却空气压入发电机内部，并产生足够的风量和风压。转子槽楔采用高强度的硬铝制造，两端关门槽楔采用高强度铜合金材料。由槽楔、转子本体及护环构成阻尼系统。护环由反磁钢制成，为悬挂式结构。转了本体和护环之间、护环和中心环之间、转轴和风扇之间都采用热套配合。护环与转子线圈端部之间采用分块式卷包绝缘及四氟滑移层绝转子绕圈采用银铜线制成。线圈每匝4拼，即直线部分2根及端部圆弧部分2根拼焊而成。转子线圈槽内部分冲有双排腰圆孔，匝间绝缘为0. 38F级双马玻璃板9334.槽绝缘由耐热优质的绝缘材料多层烘压而成。转子线圈与J型磁极引线连接，再通过导电螺杆及轴向引线与集电环的输出引线相联接。转子线圈端部的垫块设计，既支撑垫紧转子线圈端部，又构成转子线圈端部冷却空气发电机的前轴承与汽轮机的后轴承共用1个轴承座，此轴承座安置在汽轮机后汽缸。发电机后轴承（励端轴承）为单独的座式轴承，轴承为滑动式。发电机后轴承座由钢板焊接，其与轴瓦之间有绝缘垫片，绝缘垫片可防止轴电流对轴瓦合金的侵蚀。后轴承座与底板间有调节垫片。轴瓦润滑采用压力油循环润滑系统。

　　空气冷却器采用穿片式结构，即在紫铜带冲制的冷却片上穿许多冷却管，冷却管与翅片用机械胀接的方式胀紧。冷却管采用耐腐蚀的B Fe 10- 1- 1镍铜合金管。冷却管用镳管法固定于两端的承管板上。每套空气冷却器由6组构成。

　　a）定子铁心采用西屋公司成熟的外压装工艺，确保质量。

　　b）定子铁心压装采用了特定的防尘和防锈措施，提高产品质量。

　　c）定子线圈端部换位采取加垫临时绝缘的工艺方法，以保证胶化膜压后不短路。

　　d）采用特种工装保证端部绝缘管充满树脂并固化。

　　e）转子槽采用数控铣床加工，鸠尾形状采用进口硬质合金鸠尾铣刀加工，以保证转子槽型。

　　f）为J引线与线圈专门设计了冷却块，保证了焊接质量。

　　g）转子匝间绝缘采用新的冲孔工艺，保证无表面脱空及无匝间短路现象。

　　本号135MW 13. 8kV空冷汽轮发电机的研制非常成功。从试验结果看，这台135MW空冷发电机的各项性能全部达到设计指标，满足客户的要求，符合国标GB/T70642002透平型同步电机技术要求国标GB7552000？旋转电机基本技术要求IEC34 1旋转电机额定值和性能和IEC34 3透平型同步电机的特殊要求的规定。其中：

　　a）发电机效率实测值98. 8% ，明显优于国标98. 4%的规定。

　　b）定、转子绕组和定子铁心的温升均在允许限值以内，并有一定的裕度。

　　c）轴振幅值及定子铁心、定子绕组动态特性均优于标准指标。

　　本型号135MW空冷发电机已在山东济宁电厂投入运行，性能优良，达到了国际同类产品先进水平，它的成功研制，对推动我国大容量空冷发电机的进一步发展，具有重要意义， STGC已经具备研制200MW等级空冷汽轮发电机的能力。