马房电站发电机冷却系统

电力18讯：    摘  要：结合电站的地理位置及自然条件特点合理选择发电机冷却系统，对灯泡贯流式机组水―水表面热交换器的布置形式进行探讨。首次在灯泡贯流式机组上使用具有尾水冷却器的密闭循环水冷却方式。

关键词：灯泡贯流机组  发电机冷却方式  尾水冷却器

贯流式水轮发电机组是开发低水头水力资源的良好机型，在国内外开发低水头水力资源时得到广泛应用。但由于灯泡贯流式机组结构紧凑、整体浸没于流道中，因此解决好这种机型的冷却技术问题，对该机型能否正常、安全运行有着重要意义。

1 电站概况

四会市马房电站位于珠江流域，北江一级支流绥江下游，距绥江出口3.6公里,地处广东省肇庆地区四会市大沙镇境内，距上游已投产的白沙电站24公里,按绥江流域规划,为绥江干流开发的第六个梯级，是一座低水头河床径流式水电站。电站总装机容量20MW，年平均发电量0.625亿kWh，安装两台单机容量10MW韶关众力发电设备厂制造的灯泡贯流式水轮发电机组。由四会市水利水电勘测设计院负责电站设计，广东省源天工程公司承担安装调试。

水电站的技术用水通常从电站所在的河流中取得，由于马房电站所在的绥江河水含有较多悬浮物、杂质及有机物等，且绥江水温比较适合水生物的生长，尤其是“壳菜”（蚌类、贝类水生物），繁殖速度快，在管壁上附着程度牢、质地坚硬，造成技术供水管路极易堵塞，影响了冷却器的传热。与马房电站衔接的上一个梯级――白沙电站，在投产运行几年后，其技术供水管路就因“壳菜” 堵塞严重不得不对其进行改造，因此马房电站不宜采用常规的技术供水方式。

2 发电机冷却系统

针对绥江水质的特点，马房电站发电机冷却系统采用水―水密闭循环二次冷却方式辅以定子铁芯贴壁结构。据厂家设计计算，定子贴壁式冷却可直接排出总损耗热量的25～30%，其余损耗热量通过空气冷却器冷却水带走，再通过表面热交换器把损耗热量传递到河水中。

2.1 机组的主要参数

发电机型号为SFWG―76/6450；额定功率10000KW；额定容量11765KVA；额定电压6300 V；额定电流1078.2 A；额定励磁电压273 V；额定励磁电流520 A；功率因数0.85(滞后)；定、转子采用F级绝缘；灯泡比1.152；短路比＞1。水轮机型号为GZ1250a―WP―560；额定水头5 m；额定出力10373KW；额定流量233.2 m3/s；额定转速78.95 r/min。

2.2 有关冷却问题的基本数据

（1）电站设计基本参数

上游正常蓄水位：7.80 m

下游正常尾水位：2.90 m（两台机额定水头下发额定出力时）

1.70 m（一台机额定水头下发额定出力时）

下游最低尾水位：0.00 m

年平均流量：218 m3/s  

机组中心高程：－5.70 m

多年平均含沙量：0.167 kg/m3

最大含沙量：0.259 kg/m3

多年平均输沙量：114.7 万吨

（2）环境条件

多年平均气温：21.2 ℃

极端最高气温：39.5 ℃

极端最低气温：-1.2 ℃

月平均最高气温：28.3 ℃

河水最高温度：30 ℃

（3）发电机损耗散热设计（厂家数据）

发电机在额定容量运行时的总损耗：366 KW

定子贴壁冷却带走损耗：81 KW

需冷却器带走的损耗：285 KW

2.3 发电机密闭循环冷却系统

发电机的运行温度与发电机的出力及其使用寿命密切相关，发电机只有在设计温度下才能稳定运行。由于灯炮贯流式机组整体浸没于流道中，受灯泡比的制约，发电机的直径要比常规机组小 , Lf/τ值较大，对发电机的通风冷却不利；同时,机组转速低、转子直径小,依靠转子自身和装在转子上的风扇建立起来的风压风量满足不了通风冷却的要求。因此冷却通风成为灯泡贯流机组首要解决的关键技术问题，必须采用外加风机的强迫通风冷却方式。

马房电站发电机冷却系统采用带空气冷却器和轴流风机的常压密闭循环强迫通风冷却方式并辅以定子铁芯贴壁结构，灯泡体内为常压。整个冷却系统由4台轴流风机、8台空气冷却器、一套水―水热交换器、两台互为备用的循环泵组、一个膨胀水箱及管路组成。从运行原理上看，它具有两个密闭循环冷却系统，分别为常压密闭空气循环冷却系统与水―水密闭循环二次冷却系统，经过二次热交换进行冷却，发电机的热风通过空气冷却器的冷却水冷却，空气冷却器的冷却水流经热交换器时再由河水进行冷却，这就完成了冷却系统的两次热交换。

水―水密闭循环二次冷却的关键是热交换器的结构和放置位置，马房机组采用外设水―水表面热交换器的形式。本电站可布置水―水表面热交换器的位置有：流道内、副厂房及尾水管出口的中墩后面。

通过认真的考证、比较及实地考察，决定使用成都科技大学专利技术、由四川自贡滤油机厂生产的水―水表面热交换器（尾水冷却器），放置在尾水管出口的中墩后面，并在常规水电站机组