大型發(fā)電機是電網(wǎng)的主要設備之一，是電能的直接生產(chǎn)者。大型電機的發(fā)展在整個國民經(jīng)濟的發(fā)展中占有重要地位。從電力生產(chǎn)，電網(wǎng)運行、管理的經(jīng)濟性和供電質(zhì)量來看，電網(wǎng)中主力機組的單機容量應與電網(wǎng)總?cè)萘烤S持一定的比例，例如6～8%。單機容量越大，則單位容量成本下降，材料消耗降低，其經(jīng)濟性能就越好。電機容量的提高主要通過增大電機的線性尺寸和增加電磁負荷兩種途徑實現(xiàn)。然而增大線性尺寸同時會增大損耗(因為電機的損耗是 與線性尺寸的三次方成正比)，造成電機效率下降。而增加磁負荷，由于受到磁路飽和的限 制也很難實現(xiàn)。所以提高單機容量的主要措施就在于增加線負荷了。但增加線負荷就同時會增加線棒銅損，線圈的溫度將增加，可能達到無法容許的程度。這時就必須采用強化冷卻技術，以提高散熱強度，從而將電機各部分的溫升控制在允許范圍內(nèi)，才能保證電機安全可靠地運行。發(fā)電機的冷卻主要通過以下幾種方式：
1、風冷技術
    風冷技術開始運用始于20世紀30年代末期以前，空氣冷卻在結(jié)構(gòu)上最簡單，費用最低廉，維護最方便，這些顯著的優(yōu)點使得空氣冷卻首先得到了應用和發(fā)展。但是隨著發(fā)電機容量的提高，電磁負荷增加，導致電磁損耗增大，從而引起電機發(fā)熱量的增加，風冷已經(jīng)不能滿足要求，現(xiàn)在的大容量發(fā)電機，絕大部分不使用風冷。
2、氫氣冷卻
    當電機的單機容量達到一定水平時，空冷技術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。從20世紀30年代末，容量大于50MW的汽輪發(fā)電機逐步過渡到氫氣冷卻。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，氫氣冷卻的通風損耗、風摩耗均為空氣的1/10，而且通風噪聲亦可減小。氫冷電機的效率提高了，而且溫升明顯下降。由于電機內(nèi)氫氣必須維持規(guī)定純度，為此必須額外設置一套供氫裝置，給設計和安裝帶來了困難。另外，由于氫氣的可燃易爆性，密封防爆問題始終是氫氣冷卻電機安全運行的一個隱患。
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的冷卻介質(zhì)。30年代后，又曾從事水外冷的研究，但長期以來沒有取得重大進展。1956年，英國開始采用凈化水冷卻電機定子繞組。目前定子繞組采用水冷已相當普遍。水的比熱，導熱系數(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熱系數(shù)，價廉無毒，不助燃，無爆炸危險。通水冷卻的部件冷卻效果極為顯著，允許承受的電磁負荷比空冷、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)生繞組局部過熱而燒毀。同時，水接頭及各個密封點處由于承受水壓漏水的問題將造成短路和漏電危險。近些年，各地的水內(nèi)冷機組都發(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線的轉(zhuǎn)彎或粗糙點慢慢沉積下來，由于受到水流的沖擊而以顆粒與空心線的接觸處為支點旋轉(zhuǎn)起來，日積月累就會將這一點鉆穿。這種現(xiàn)象造成繞組漏水漏電，燒毀絕緣的危險。因此，水冷電機的堵和漏成為困擾水冷電機發(fā)展的致命弱點。
4、蒸發(fā)冷卻
    近年來，美、日、英、俄、加等國相繼開展了將相變原理應用于大型發(fā)電設備中的研究，并取得了一定的成果，但至今沒有成熟產(chǎn)品生產(chǎn)。我國從解放初期就開始研究蒸發(fā)冷卻，中國科學院電工所從1958年開始研究電機的蒸發(fā)冷卻技術，目前在研制的各個方面均處于世界領先水平，并且已有數(shù)臺機組投入運行，運行情況良好。蒸發(fā)冷卻是利用冷卻介質(zhì)液體汽化吸熱的原理來冷卻電機的。蒸發(fā)冷卻從原理上說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)冷卻的過程。低溫蒸發(fā)冷卻技術使用沸點較低的介質(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)過壓縮，使其飽和蒸汽溫度高于二次冷卻介質(zhì)溫度，才能進行熱交換，冷凝為液體。在電機的允許溫升范圍內(nèi)，冷卻介質(zhì)沸點太低沒有必要。而且，溫度低也容易造成熱量逆流，外部熱量往電機內(nèi)部傳遞。因此考慮用常溫蒸發(fā)冷卻技術，去掉壓縮機，用泵來替換，提供壓頭克服各種阻力損失。以上兩種均屬于強迫循環(huán)方式。后來的研究發(fā)現(xiàn)，利用電機結(jié)構(gòu)的特點(例如：立式水輪發(fā)電機的定子繞組)，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)冷卻方式應用于汽輪發(fā)電機的顯著優(yōu)勢是介質(zhì)具有極強的電絕緣性，與其他冷卻方式配合時能夠揚長避短，特別是采用浸泡式蒸發(fā)冷卻后加強了端部的冷卻效果，改善了電暈和電磁屏蔽問題，使電機運行安全可靠，因此是一種極具發(fā)展前途的冷卻方式。
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