中國儲能網(wǎng)訊：抽水蓄能發(fā)電機(jī)空冷方式、結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、安裝和維修簡單、成本低是發(fā)電電動機(jī)優(yōu)先選擇的冷卻方式。目前375轉(zhuǎn)以上機(jī)組發(fā)電電動機(jī)一般采用雙路磁軛徑向通風(fēng)方式，但對于高轉(zhuǎn)速的發(fā)電電動機(jī)，由于轉(zhuǎn)子支架尺寸較小，進(jìn)風(fēng)口尺寸受應(yīng)力控制，要滿足需要風(fēng)量，存在一定的困難。因此，有種觀點(diǎn)曾一度認(rèn)為雙路磁軛徑向通風(fēng)方式不太適合高速機(jī)組，需要外加電動風(fēng)機(jī)的軸徑向通風(fēng)方式，如廣蓄一期電站的機(jī)組。但目前有不少電站，如天荒坪、十三陵、張河灣、西龍池、奧美濃等抽水蓄能電站高速機(jī)組都成功采用了雙路徑向通風(fēng)方式，其中有的在磁軛上、下兩端增加類似風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)，如十三陵、瑯琊山、呼蓄、陽江等電站；不帶風(fēng)扇“無風(fēng)扇”式端部回風(fēng)式通風(fēng)系統(tǒng)，如張河灣、西龍池、周寧等抽水蓄能電站。葛野川蓄能電站475MVA、500r/min 發(fā)電電動機(jī)是目前采用無風(fēng)扇雙路向通風(fēng)的轉(zhuǎn)速最高、容量最大的機(jī)組。
隨著通風(fēng)冷卻技術(shù)的改進(jìn)和完善，絕緣及防止鐵芯翹曲措施的進(jìn)步和發(fā)展，發(fā)電電動機(jī)的冷卻方式已不受每極容量的限制，而更加注重對電壓、支路數(shù)和槽電流的匹配、熱流密度的分析計算，以及熱負(fù)荷的控制。在進(jìn)行電磁設(shè)計方案比較時，對定子繞組、鐵芯和轉(zhuǎn)子繞組等主要發(fā)熱部件產(chǎn)生的損耗與其相應(yīng)結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行匹配計算和分析，使得單位體積和損耗密度和熱流密度在范圍內(nèi)，各部溫升處在許可范圍內(nèi)。
除滿足電動機(jī)各部分溫升要求外，良好的發(fā)電電動機(jī)冷卻通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計還應(yīng)滿足以下要求：
（1） 安全可靠（風(fēng)風(fēng)扇等附件）
（2）滿足冷卻需要的總風(fēng)量并具有最小的風(fēng)損耗。
（3） 風(fēng)量和風(fēng)速，以及電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子的鐵芯、繞組各部分溫度的分布均勻。
（4）安裝、維修簡單容易。
隨著通風(fēng)冷卻技術(shù)的進(jìn)步，尋求更優(yōu)良的通風(fēng)方式已成為高速水輪發(fā)電機(jī)研發(fā)的重點(diǎn)，使其通風(fēng)系統(tǒng)更加簡化、優(yōu)良，保證電機(jī)的合適的冷卻風(fēng)量及風(fēng)量沿軸向合理的分配，以及電機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。以下以某抽水蓄能電站為例：
某抽水蓄能電站機(jī)組型式為立軸單級混流可逆式水泵水輪機(jī)－ 發(fā)電電動機(jī)組，單機(jī)容量為320 MW，通風(fēng)系統(tǒng)方案為雙路徑向無風(fēng)扇端部回風(fēng)全空氣冷卻方式。被冷卻器冷卻的空氣從定子機(jī)座上風(fēng)道和基礎(chǔ)板下風(fēng)道經(jīng)定子線圈端部后，在轉(zhuǎn)子支架和磁極本身的離心式風(fēng)壓作用下，流經(jīng)磁軛風(fēng)溝、風(fēng)隙和磁極，經(jīng)過氣隙進(jìn)入定子鐵心徑向風(fēng)溝，最后匯入定子鐵心背部帶電機(jī)的熱量重新回到冷卻器入口進(jìn)行熱交換，形成密閉自循環(huán)通風(fēng)方式。
電機(jī)在運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的熱量，除軸承中的熱量系由軸承的外表面自然導(dǎo)散或由循環(huán)潤滑油導(dǎo)散外，其他損耗全部依靠冷卻介質(zhì)帶走。
電機(jī)在穩(wěn)定運(yùn)行過程中，流體速度一般不超出50 m/s，它所能產(chǎn)生的動壓力不超過1 500 Pa( 150 mm． H2O) ，相對大氣壓力只占1． 6%。因此電機(jī)內(nèi)部壓力變化引起的空氣密度改變不超出1． 6%，可以認(rèn)為是不可壓縮流體的流動。而電機(jī)內(nèi)部流體溫度變化最大不過40 ～ 70 K。在這個范圍內(nèi)年度變化約為13%，而在這個范圍內(nèi)不會使氣流速度和壓力產(chǎn)生顯著變化。
發(fā)電電動機(jī)風(fēng)路中包括轉(zhuǎn)子支架、磁軛風(fēng)溝、磁極的壓力元件及阻力元件，氣隙、定子風(fēng)溝、冷卻器等阻力元件。某抽蓄發(fā)電電動機(jī)的有效總風(fēng)量為129． 5m3 /s。電機(jī)需冷卻器帶走的損耗為3 707 kW，電機(jī)需要風(fēng)量為120． 4 m3 /s。計算通風(fēng)損耗為1 856 kW。因此，通風(fēng)系統(tǒng)能夠滿足電機(jī)的通風(fēng)冷卻要求。
