大型發(fā)電機(jī)是電網(wǎng)的主要設(shè)備之一，是電能的直接生產(chǎn)者。大型電機(jī)的發(fā)展在整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中占有重要地位。從電力生產(chǎn)，電網(wǎng)運(yùn)行、管理的經(jīng)濟(jì)性和供電質(zhì)量來(lái)看，電網(wǎng)中主力機(jī)組的單機(jī)容量應(yīng)與電網(wǎng)總?cè)萘烤S持一定的比例，例如6～8%。單機(jī)容量越大，則單位容量成本下降，材料消耗降低，其經(jīng)濟(jì)性能就越好。電機(jī)容量的提高主要通過(guò)增大電機(jī)的線性尺寸和增加電磁負(fù)荷兩種途徑實(shí)現(xiàn)。然而增大線性尺寸同時(shí)會(huì)增大損耗(因?yàn)殡姍C(jī)的損耗是 與線性尺寸的三次方成正比)，造成電機(jī)效率下降。而增加磁負(fù)荷，由于受到磁路飽和的限 制也很難實(shí)現(xiàn)。所以提高單機(jī)容量的主要措施就在于增加線負(fù)荷了。但增加線負(fù)荷就同時(shí)會(huì)增加線棒銅損，線圈的溫度將增加，可能達(dá)到無(wú)法容許的程度。這時(shí)就必須采用強(qiáng)化冷卻技術(shù)，以提高散熱強(qiáng)度，從而將電機(jī)各部分的溫升控制在允許范圍內(nèi)，才能保證電機(jī)安全可靠地運(yùn)行。發(fā)電機(jī)的冷卻主要通過(guò)以下幾種方式：
1、風(fēng)冷技術(shù)
    風(fēng)冷技術(shù)開(kāi)始運(yùn)用始于20世紀(jì)30年代末期以前，空氣冷卻在結(jié)構(gòu)上最簡(jiǎn)單，費(fèi)用最低廉，維護(hù)最方便，這些顯著的優(yōu)點(diǎn)使得空氣冷卻首先得到了應(yīng)用和發(fā)展。但是隨著發(fā)電機(jī)容量的提高，電磁負(fù)荷增加，導(dǎo)致電磁損耗增大，從而引起電機(jī)發(fā)熱量的增加，風(fēng)冷已經(jīng)不能滿足要求，現(xiàn)在的大容量發(fā)電機(jī)，絕大部分不使用風(fēng)冷。
2、氫氣冷卻
    當(dāng)電機(jī)的單機(jī)容量達(dá)到一定水平時(shí)，空冷技術(shù)在效率和溫升等方面逐漸暴露出不足，為了尋求更加有效的冷卻方式，人們發(fā)展了氫冷技術(shù)。從20世紀(jì)30年代末，容量大于50MW的汽輪發(fā)電機(jī)逐步過(guò)渡到氫氣冷卻。氫氣的比重小，純氫的密度僅為空氣的1/14，導(dǎo)熱系數(shù)為空氣的7倍，在同一溫度和流速下，放熱系數(shù)為空氣的14～15倍。由于密度小，在相同氣壓下，氫氣冷卻的通風(fēng)損耗、風(fēng)摩耗均為空氣的1/10，而且通風(fēng)噪聲亦可減小。氫冷電機(jī)的效率提高了，而且溫升明顯下降。由于電機(jī)內(nèi)氫氣必須維持規(guī)定純度，為此必須額外設(shè)置一套供氫裝置，給設(shè)計(jì)和安裝帶來(lái)了困難。另外，由于氫氣的可燃易爆性，密封防爆問(wèn)題始終是氫氣冷卻電機(jī)安全運(yùn)行的一個(gè)隱患。
3、水冷
    早在1917年，匈牙利岡次茨工廠就曾用變壓器油作牽引電機(jī)的冷卻介質(zhì)。30年代后，又曾從事水外冷的研究，但長(zhǎng)期以來(lái)沒(méi)有取得重大進(jìn)展。1956年，英國(guó)開(kāi)始采用凈化水冷卻電機(jī)定子繞組。目前定子繞組采用水冷已相當(dāng)普遍。水的比熱，導(dǎo)熱系數(shù)比氣體大，所以水冷的散熱能力較氣冷大為提高。水是很好的冷卻介質(zhì)，它具有很大的比熱和導(dǎo)熱系數(shù)，價(jià)廉無(wú)毒，不助燃，無(wú)爆炸危險(xiǎn)。通水冷卻的部件冷卻效果極為顯著，允許承受的電磁負(fù)荷比空冷、氫冷高，提高了材料的利用率。
    但是，由于水垢的產(chǎn)生及空心銅線被水中的氧離子氧化產(chǎn)生的氧化銅和氧化亞銅等沉積造成水路堵塞，繼而產(chǎn)生繞組局部過(guò)熱而燒毀。同時(shí)，水接頭及各個(gè)密封點(diǎn)處由于承受水壓漏水的問(wèn)題將造成短路和漏電危險(xiǎn)。近些年，各地的水內(nèi)冷機(jī)組都發(fā)生了一種新的漏水現(xiàn)象，被稱為水力鉆孔。這是由于水中的微小顆粒在空心導(dǎo)線的轉(zhuǎn)彎或粗糙點(diǎn)慢慢沉積下來(lái)，由于受到水流的沖擊而以顆粒與空心線的接觸處為支點(diǎn)旋轉(zhuǎn)起來(lái)，日積月累就會(huì)將這一點(diǎn)鉆穿。這種現(xiàn)象造成繞組漏水漏電，燒毀絕緣的危險(xiǎn)。因此，水冷電機(jī)的堵和漏成為困擾水冷電機(jī)發(fā)展的致命弱點(diǎn)。
4、蒸發(fā)冷卻
    近年來(lái)，美、日、英、俄、加等國(guó)相繼開(kāi)展了將相變?cè)響?yīng)用于大型發(fā)電設(shè)備中的研究，并取得了一定的成果，但至今沒(méi)有成熟產(chǎn)品生產(chǎn)。我國(guó)從解放初期就開(kāi)始研究蒸發(fā)冷卻，中國(guó)科學(xué)院電工所從1958年開(kāi)始研究電機(jī)的蒸發(fā)冷卻技術(shù)，目前在研制的各個(gè)方面均處于世界領(lǐng)先水平，并且已有數(shù)臺(tái)機(jī)組投入運(yùn)行，運(yùn)行情況良好。蒸發(fā)冷卻是利用冷卻介質(zhì)液體汽化吸熱的原理來(lái)冷卻電機(jī)的。蒸發(fā)冷卻從原理上說(shuō)是一種高效的冷卻方式，汽化熱大，所需流量小，繞組各部分之間溫差小，因此成為目前冷卻技術(shù)研究的新方向。蒸發(fā)冷卻的研究經(jīng)歷了從低溫蒸發(fā)冷卻到常溫蒸發(fā)冷卻再到常溫自循環(huán)蒸發(fā)冷卻的過(guò)程。低溫蒸發(fā)冷卻技術(shù)使用沸點(diǎn)較低的介質(zhì)，汽化后的飽和蒸汽溫度低于二次冷卻介質(zhì)溫度，必須經(jīng)過(guò)壓縮，使其飽和蒸汽溫度高于二次冷卻介質(zhì)溫度，才能進(jìn)行熱交換，冷凝為液體。在電機(jī)的允許溫升范圍內(nèi)，冷卻介質(zhì)沸點(diǎn)太低沒(méi)有必要。而且，溫度低也容易造成熱量逆流，外部熱量往電機(jī)內(nèi)部傳遞。因此考慮用常溫蒸發(fā)冷卻技術(shù)，去掉壓縮機(jī)，用泵來(lái)替換，提供壓頭克服各種阻力損失。以上兩種均屬于強(qiáng)迫循環(huán)方式。后來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)，利用電機(jī)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)(例如：立式水輪發(fā)電機(jī)的定子繞組)，以及液體汽化后密度發(fā)生變化而引起壓差變化，可以形成自然循環(huán)。蒸發(fā)冷卻方式應(yīng)用于汽輪發(fā)電機(jī)的顯著優(yōu)勢(shì)是介質(zhì)具有極強(qiáng)的電絕緣性，與其他冷卻方式配合時(shí)能夠揚(yáng)長(zhǎng)避短，特別是采用浸泡式蒸發(fā)冷卻后加強(qiáng)了端部的冷卻效果，改善了電暈和電磁屏蔽問(wèn)題，使電機(jī)運(yùn)行安全可靠，因此是一種極具發(fā)展前途的冷卻方式。
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