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中国电力报:掌握汇流铜环蒸发冷却技术

— — 访正规分分彩app有限责任公司副总专业师李广德
来源: 中国电力报 浏览次数:742 发布时间:2021-05-13

记者 于海江

“水轮发电机的冷却技术分直接冷却(内冷)技术和间接冷却(全空冷)技术两种。全空冷技术由于它的技术优势及较好的性价比,深受用户喜欢。国内外水电专家一致意见认为,能用全空冷的就选用全空冷,全空冷解决不了的则采用内冷技术,蒸发冷却由于其优于水内冷技术,将在内冷方面被优先选用。”近日,哈电集团正规分分彩app有限责任公司(简称“哈电电机”)副总专业师李广德就水电机组蒸发冷却技术接受《中国电力报》记者采访时说,目前,由于水轮发电机转子的旋转原因及线圈的长度较长等,还无法实现蒸发冷却技术的应用,对于转子也需要采用内冷技术的,需采用成熟的双水内冷技术。

中国电力报:请您介绍一下我国水电机组蒸发冷却技术的诞生和发展沿革?

李广德:蒸发冷却是利用高绝缘性能低沸点液体沸腾吸收汽化潜热进行冷却的总定义。主要是冷却介质在相变时吸收的热量比介质升温吸收的热量大很多,冷却效果非常好。刚开始在水内冷的影响下,采用水作为蒸发介质,接着采用低温氟利昂等进行尝试,效果都不理想。

国内真正蒸发冷却技术研究有起色是中科院在1958年开始“低温冷冻强迫循环方式”的蒸发冷却研究。该课题完成后进一步研究常温蒸发的氟利昂介质,发明了立式水轮发电机的密闭无泵自循环的蒸发冷却系统。特点是蒸发介质常温(70摄氏度左右)蒸发,不用泵压缩就可实现常温冷凝。循环动力是液体气化后密度发生变化而引起的压差变化。因其采用低沸点的新型氟碳化合液,无毒、无污染、高绝缘性能、不腐蚀电机部件材料,具备防火、灭弧性能、可靠性高等优势,基本上是在低压下运行,泄漏量很小和水内冷比有无可比拟的优越性。

该技术从1983年起开始应用于云南大寨电厂的两台1万千瓦、安康火石岩电厂的5.25万千瓦、李家峡40万千瓦及三峡地电的70万千瓦水轮发电机上。蒸发冷却技术已应用于各容量等级的水轮发电机工程中,证明技术是可靠的。它是我国具有自主知识产权的水轮发电机冷却技术。

中国电力报:相较于其他方式,蒸发冷却技术的优势体现在哪些方面?它的技术难点体现在哪些方面?

李广德:目前水轮发电机定子线棒冷却技术主要有直接冷却(内冷)技术和间接冷却(全空冷)两种。全空冷水轮发电机结构简单、运行可靠、操作简单、运行成本低、维护简便。在冷却能力允许的情况下,目前大型水轮发电机大多采用全空冷的冷却方式。

蒸发冷却技术属于内冷技术,冷却能力好是它最大的特点。立式水轮发电机的蒸发冷却系统是密闭无泵自循环的,特点是蒸发介质常温蒸发,不用泵压缩就可实现常温冷凝。因其采用低沸点的新型氟碳化合液,无毒、无污染、高绝缘性能、不腐蚀电机部件材料,具备防火、灭弧性能、可靠性高,泄漏量很小。

蒸发冷却制造难度较大,需要一套供排液装置及冷却液处理装置,安装复杂,运行维护量大。尽管系统运行压力低,但也需要一套监测系统,在机组启机时需要确定系统运行是否正常,影响水轮发电机的快速并网发电能力。它的技术难点在于内冷设计时空心铜线尺寸及数量的选择计算及设计的验证试验。

中国电力报:哈电电机在蒸发冷却技术研发方面取得了哪些国际领先的技术成果?

李广德:2003年,哈电电机与中国科学院电工研究所开展了电机蒸发冷却技术合作研究,研究内容有以下三项,一是80万千瓦级水轮发电机真机线棒蒸发冷却试验研究;二是哈电电机为电工所制备孔内高度分别为2.3毫米、2.4毫米的电机线棒各3根;三是协助完成哈电蒸发冷却机理试验台研制。

哈电电机建成80万千瓦蒸发冷却试验台,并于2005年通过验收。哈电电机在此试验台上做了大量的试验,取得了一批有意义的数据。试验台可独立循环和联合循环,两试验互为印证补充。通过试验说明三峡左岸ALSTOM机组改为蒸发冷却是可行的,该试验成果在当时是国际领先的。

哈电电机在2010年又完成了白鹤滩百万机组蒸发冷却试验,测试线棒为不同尺寸的铜空心导线及电磁线。为能反映电机的真实情况,电磁线及空心铜线与真机线棒一样进行换位。线棒长度也由三峡的铁心长3054毫米增长到3764毫米,试验的线棒长度达到了水轮发电机设计的极限长度,具有普遍意义,该试验成果具有国际领先水平。

跨接线属于线棒的延长,同时存在着很大的流动阻力,目前完成了两种方式的蒸发冷却试验,取得了良好效果;同期完成了汇流铜环试验台的建立,完成了内径为15毫米、20毫米、25毫米的汇流铜环自循环蒸发冷却研究;试验中根据需要汇流铜环可组成6米、12米、18米、24米、30米、36米长通路,最大电流达9000安,掌握了汇流铜环的蒸发冷却技术。

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