【电力行业标准(DL)】 卧式蒸发冷却电机基本技术条件

ICS29.160.20
备案号：26353-2009
中华人民共和国电力行业标准
DL/T1110—2009
卧式蒸发冷却电机基本技术条件Fundamental technical specifications for evaporative coolinghorizontalelectricalmachinery2009-07-22发布
中华人民共和国国家能源局
2009-12-01实施
前言·
引言：
规范性引用文件
定义和术语…
总则·
蒸发冷却电机冷却系统
在线监测…
试验检查项目·
标志、包装、运输和保管
备品备件：
附录A（资料性附录）
电机蒸发冷却系统工作原理
DL/T1110—2009
DL/T1110—2009
本标准是根据《国家发展改革委办公厅关于印发2005年行业标准项目计划通知》（发攻办工业[2005］739号）的安排制定的。本标准的附录A为资料性附录。
本标准由中国电力企业联合会提出。本标准由电力行业电机标准化技术委员会归口并负责解释。本标准起草单位：中国科学院电工研究所、上海电气电站设备有限公司发电机厂、上海拆.发机电设备有限公司、华北电力科学研究院有限责任公司、湖北电力科学研究院。本标准主要起草人：傅德平、顾国彪、国建鸿、李希明、袁建华、黄德书、干宝良、王建平、白亚民、阮仕荣。
本标准在执行过程中的意见或建议反馈至中国电力企业联合会标准化中心（北京市白广路二条1号，100761)。
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目前大容量电机采用的主要冷却方式为空冷、氢冷和水冷等。随着电力工业的发展，单机的电磁负荷密度越来越大，冷却技术要求也越来越高，有必要选择更有优越性的冷却技术，以确保机组高效、经济、可靠和稳定运行。
蒸发冷却技术采用绝缘性能好、不燃烧、符合环保要求的低沸点液体冷却介质；可抑制电气故障；并具有运行操作和维护简便以及绕组温度分布均匀、热应力小、改善绝缘环境等诸多优点。为促进我国电机设计生产领域的科技进步和技术创新，适应电力行业的发展和市场需求，特制定本标准。本标准主要以GB755《旋转电机定额和性能》和GB/T7064《隐极同步发电机技术要求》为基础进行编制，重点突出卧式蒸发冷却电机的技术特点及其蒸发冷却系统的相关内容。本标准是设计制造卧式蒸发冷却电机基本技术条件，是用户和制造厂签订设备采购协议的技术依据。
1范围
卧式蒸发冷却电机基本技术条件DL/T1110—2009
本标准规定了采用蒸发冷却的卧式电机的技术条件。本标准适用于冷却方式采用蒸发冷却的卧式电机，包括发电机、电动机和作为调相机使用的电机。2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB/T264石油产品酸值测定法
GB/T507绝缘油击穿电压测定法
GB755旋转电机定额和性能
GB/T2900.25电工术语旋转电机：GB/T7064隐极同步发电机技术要求运行中变压器油、汽轮机油水分测定法（气相色谱法）GB/T7601
电气装置安装工程电气设备交接试验标准GB50150
3定义和术语
GB/T2900.25及下列规定的术语和定义适用于本标准。3.1
蒸发冷却介质
evaporativecoolant
具有稳定的化学和物理性能、满足绝缘要求，沸点适合电机冷却使用的液体。使用此种液体冷却电机的冷却方法，简称蒸发冷却。3.2
卧式蒸发冷却电机horizontalelectricalmachinerycooledbyevaporation指卧式电机定子绕组、铁芯等采用浸泡式或定子绕组采用内冷式蒸发冷却技术的电机（包括发电机和电动机）。
漫泡式蒸发冷却系统soakingevaporationcoolingsystem指由冷凝器、机座、铁芯、定子绕组、隔离套筒等部件形成的密闭系统自动循环的一种电机冷却系统。
内冷式蒸发冷却系统interpipelineevaporationcoolingsystem蒸发冷却介质经由冷凝器、压力均衡器、定子绕组空心导线、驱动密封泵、绝缘引流管、汇流环管等部件形成的冷却管道对定子绕组进行强迫循环内冷的-一种电机冷却系统。3.5
pressureequalizer
压力均衡器
定子绕组空心导线各支路出液口的环形连通管，作为第一级热交换器，使内冷通道各冷却支路1
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的出液口压力基本均衡。
介质冷凝器
mediumcondenser
使吸热相变的蒸发冷却汽态介质的热量传递给另外一种冷却介质，使之恢复液态并保持两利冷却介质隔离的热交换装置。
4总则
4.1基本要求
对于本标准未规定的额定转速、励磁系统、超速试验、临界转速、出力图、噪声、振动限值、转子等技术条件，按照GB755和GB/T7064或制造厂技术文件执行。对具体产品若有特殊要求，可在本标准的基础上，由双方共同商定。4.2使用条件
定子采用蒸发冷却技术的电机，使用条件按下述规定执行，除本标准规定外按GB755和GB.T7064执行。
4.2.1海拔
蒸发冷却电机应在额定蒸发压力（表压）下，海拔不超过1000m时良好运行。卧式蒸发冷却电机机内冷却系统依靠合适容量的冷凝器保持额定的绝对压力，海拔高度对绝缘的影响无关，但密封、机座和辅助系统等方面应与制造厂取得协议。4.2.2额定蒸发压力
4.2.2.1浸泡式蒸发冷却系统
制造厂应说明与额定容量相应的机内蒸发表压。推荐的蒸发冷却系统表压额定值为-0.02MPa～0.05MPa。4.2.2.2内冷式蒸发冷却系统
制造厂应说明与额定容量相应的系统表压。推荐的蒸发冷却系统进液汇流环入口处表压额定值为0.25MPa～0.5MPa；驱动泵设专用制系统。4.3电机绝缘电阻
电机绝缘要求按GB755执行，但电机充入蒸发冷却介质后定子绕组绝缘电阻值应不低于充介质前的绝缘电阻值。
5蒸发冷却电机冷却系统
5.1定子冷却结构
5.1.1定子漫泡式冷却
在电机定子、转子之间安装隔离套筒，套简与端盖机座构成完整的密封腔体，并充以蒸发冷却介质，将整个定子铁芯和绕组浸泡在冷却介质内，形成密闭浸泡式蒸发冷却系统。蒸发介质沸腾吸热和冷凝放热而形成自循环，直接冷却电机定子铁芯和绕组，其工作原理参见附录A。5.1.2漫泡式和定子绕组内冷组合冷却方式定子绕组内冷式冷却时，电机定子线棒由空心和实心导线编织而成，空心导线内通有蒸发冷却的介质，由蒸发介质直接冷却电机定子绕组导线。其工作原理参见附录A。5.2转子冷却结构
当PN>200MW时宜采用水冷方式。5.3电机各部分温度限值
定子采用蒸发冷却技术的电机温度限值见表1和表2。2
定子绕组
定子铁芯
不与绕组接触的铁
芯及其他部件
表1浸泡式蒸发冷却电机的温度限值测量位置和测量方法
槽内上、下层绕组间埋置检温计埋置检温计Www.bzxZ.net
冷却方法和冷却介质
蒸发冷却介质（浸泡式）
蒸发冷却介质（浸泡式）
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温度限值
这些部件的温度在任何情况下不应达到使绕组或邻近的任何部件的绝缘或其他材料有损坏的数值
表2浸泡式和定子绕组内冷组合冷却蒸发冷却电机的温度限值部
定子绕组
定子铁芯
不与绕组接触的铁
芯及其他部件
测量位置和测量方法
直接冷却有效部分的出[1的
冷却介质检温计
槽内上、下层绕组间埋置检温计埋置检温计
冷却方法和冷却介质
蒸发冷却介质（管内冷式）
蒸发冷却介质（浸泡式）
蒸发冷却介质（浸泡式）
温度限值
这些部件的温度在任何情况下不允许达到使绕组或邻近的任何部件的绝缘或其他材料有损坏的数值
注：除蒸发冷却外的其他冷却方式冷却的部件温度应符合GB/T7064或GB755要求。对于其他现场运行条件应按GB755修正
5.4蒸发冷却系统要求
5.4.1蒸发冷却系统技术要求。
浸泡式冷却系统为全密闭式系统：0.25MPa干燥空气或氮气气密性试验，保压24h，压力下降不超过表压的2%。
内冷式定子绕组内冷却系统：采用0.55MPa干燥空气或氮气气密性试验，保压8h，压力下降不超过表压的3%，
5.4.2介质冷凝器。
冷凝器按二.次冷却水进水温度不高于+33℃和工作水压不低于0.35MPa设计。试验水压不低于工作压力的2倍，历时30min，无泄漏。冷凝器是多簇设计时，应满足某一簇因故停止使用时，电机至少能带2/3负荷连续运行，电机有效部件不超出允许温度，此时，二次冷却水的出口温度可以高于设计值。5.4.3冷却系统的管道法兰和所有接合面的防渗漏密封垫片（或0形圈）均使用经过蒸发冷却介质3000h相容性试验并表面无腐蚀和变硬的材料。5.4.4绝缘引流管采用聚四氟乙烯树脂以结晶度低的.工艺制成。5.5蒸发冷却介质要求
5.5.1冷却介质应满足温度180℃及以下的化学稳定性和热稳定。5.5.2冷却介质应满足电机采用的金属材料和非金属材料的相容性要求（3000h相容性试验并表面无腐蚀)。
5.5.3选用的冷却介质必须符合环境保护标准。5.5.4选用冷却介质的主：要物理特性参数应符合表3所列的规定指标。3
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沸腾温度
蒸发潜热
液体黏度
击穿电压
蒸发冷却介质主要性能参数要求（在标准大气压情况下）符号
冷却介质质量标准见表4。
不挥发残留物
含水量
mPa·s
T,≤70
表4介质质量标准
≤0.001%
≤0.005%
≤0.01mgKOH/g
无色、透明
注：冷却介质注入电机腔内24h后，检测介质耐压强度应达到表3中的要求6在线监测
6.1定子绕组检温
按选用介质给出单一值
对应原用非标准单位27.5a/g
温度为25℃时的测量付
按GB/T507方法试验
试验方法
GB/T7601
GB/T264
定子绕组浸泡式的电机定子绕组每相带的槽内至少应埋置2只检温计：对浸泡式和定子绕组内冷组合式蒸发冷却电机在定子绕组每槽层间各埋置1只检温计，对于内冷系统在绕组出口绝缘引流管的接头上安装测冷却介质的检温计不少于9只。6.2定子铁芯检温
在预计的定子铁芯热点位置应埋置检温计，其数量不少于6个。6.3冷却介质检温
定子绕组浸泡式的电机至少埋置一个测量冷却液体检温计；定子绕组内冷式的电机的总进液处、出液处各埋置1只检温计，冷凝器冷却水进水、出水各埋置1只电阻温度计。6.4液位检测
定子采用浸泡方式冷却时，应设置可视液位计和液位信号变送器，并设置液面报警装置，6.5
压力检测
定子冷却系统应装设压力表、压力信号变送器及报警装置。6.6
流量检测
介质冷凝器上安装冷却水流量计。内冷系统应装设介质流量及报警装置。>
试验检查项目
蒸发冷却电机厂内试验和检查项目除按照GB755和GB50150执行外，增加下列项目。4
制造厂检查试验项目
浸泡式冷却时，定子腔蒸发冷却系统水压、气密试验；内冷式时，定子线棒空心股线的流量、气密试验；绝缘引流管装配后气密试验；
冷凝器水压试验。
注：上述试验项目中的压力和时间，应符合图纸或专业技术协议（规范)。7.2安装后交接试验项目
冷凝器水压试验；
整个蒸发冷却系统检漏、气密试验。注：上述试验项目中的压力和时间，应符合图纸或专业技术协议（规范)。DL/T1110-2009
7.3产品合格证
制造厂产品质量管理部门在电机出厂时作出检查结论，填入产品合格证。产品合格证与电机一起装箱。
标志、包装、运输和保管
按GB755执行。
备品备件
蒸发冷却电机备品备件除GB755规定项目外，蒸发冷却系统增加的备品备件项目如下：密封件：
压力传感器。
注：备品件数由用户与制造厂协商。冷凝器和冷却介质由订货方和制造厂另行商定。5
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附录A
（资料性附录）
电机蒸发冷却系统工作原理
蒸发冷却电机是基于沸腾换热机理，绝缘冷却介质依赖特定的冷却循环回路对电机发热体现冷却的。蒸发冷却循环系统有没泡式和内冷式两种结构。浸泡式冷却自循环原理如图A.1所示。浸泡式冷却是将整个定子完全密封在机壳腔体内，空内的绕组、铁芯和所有发热部件被液态蒸发冷却介质充分浸泡。电机运行时，定子绕组和铁芯损耗而：产生大量热量，冷却介质通过比热吸热使温度线性上升：当温度达到压力所对应的饱和温度时便以蒸发；潜热吸热而部分沸腾汽化，呈气、液两相状态。根据沸腾换热机理，定子腔内的冷却介质汽化后，其密小于纯液态介质，由于密度差在重力加速度作用下，生成流动压头，含热两相介质克服定子腔中的阻力压降，上升到系统中压力较低的机座顶部冷凝器，与冷凝器中的二次冷却水进行热交换后以液滴的形式下落，重返定子内，如此形成一个周而复始的蒸发冷却自循环过程。介质冷凝器
密闭的定子腔
二冷却空间及介质
定子线棒
隔离套简
图A.1浸泡式冷却自循环原理
沸腾换热和自驱动循环的相互依从和密切配合，使系统能适应电机各种运行工况（包括动、停机过程和特殊运行工况）。根据所需传热量的大小，系统自行调整蒸发量，形成不依靠外力进行自我调节和平衡的过程。系统自循环和沸腾换热方式决定了它必然以低压力、低流量运行。蒸发冷却介质，-方面全方位接触定子发热体，使其温度低且分布比较均匀（基本分布在饱和温度点附近），尤其是定子端部无局部过热点：另一方面因所用的蒸发冷却介质具备较高的绝缘：能为定子绕组提供了--个不同于其他冷却方式的气、液两相绝缘环境，遍布在端部及槽间的工艺间隙内，改善了电场分布不均匀情况及局部放电产生的条件，提高了电晕起始电压，降低了游离强度。内冷式强迫循环原理如图A.2所示。线棒由空实心导线编织而成，冷却介质依靠泵的动力刀在空心导线内强迫循环。当蒸发冷却汽轮发电机以某一负荷运行时，因铜损耗引起导线发热，空心导中冷却介压力均衡器
回减管
冷灏器避力泵
定子线棒
汇流环管
蒸发冷却介质
进液管一
管内冷式强迫循环原理
DL/T1110—2009
质在管内不断吸热，所有空心导线内冷通道出液口与压力均衡相连，使所有冷却通道出液口的压力差被压力均衡器吸收，从而使内冷通道的介质流量和压力基本均衡。根据通道内吸热汽化后的流动规律，将介质进行压力均衡器和冷凝器两级冷却。在泵的驱使动力下，克服回路中的阻力压降(单向流动阻力、两相流动阻力和局部阻力)维持-一定流量的循环。如此往复把热量传到外部。7