[科普中国]-灯泡式水轮发电机

简介灯泡式水轮发电机是指将发电机与轴承等布置在形似灯泡的密封壳体内的水轮发电机。灯泡式水轮发电机与水轮机直轴连接并布置在流道内，其特点是结构布置紧凑、复杂，具有防潮防漏等特殊要求。由于灯泡式水轮发电机装在水下流道内，停机时绕组容易受潮，因此其额定电压比一般水轮发电机低。转子励磁绕组极间空间位置较小，励磁安匝数受到限制，故选用较高的功率因数。灯泡式机组的水轮发电机转动惯量及惯性时间常数较小，故机组甩负荷时的转速上升率β值较大，一般大于45%，飞逸转速可达额定转速的2.5~3.5倍。与同容量立式水轮发电机相比，灯泡式机组额定转速可提高10%以上,发电机内径可减少25%以.上、整个机组的重量(包括水轮机)可减轻25%，是较经济合理的一种机型，多用于工作水头范围为3~25m的低水头水电站1。

灯泡比定子机座外径与水轮机转轮外径的比值称为灯泡比。它是灯泡式水轮发电机组的一个重要特征参数，通常取0.9~1.1。灯泡比过大将使水轮机的水力特性变坏，机组效率降低;灯泡比过小将使铁芯长度增加，转动惯量减小，甩负荷时转速上升率增大，对通风散热不利2。

冷却方式灯泡式机组由于转速低、直径小、定子铁芯长度大，使自然通风产生的风压往往不能达到预期的效果。除可按常规水轮发电机采用的密闭循环通风冷却或水内冷的冷却方式外，还可采用定子铁芯贴壁冷却或增压冷却。贴壁冷却是定子铁芯采用贴壁结构，利用水流带走灯泡体散发的热量。增压冷却是在灯泡体内充压，增强散热能力，可提高机组的综合效率和降低灯泡比，但需增设充压设备和提高泡体的密封性能，并对运行人员进入泡体内检查维护带来不便，通常增压的最优压力可取200~300 kPa3。

发展简史1936年瑞士设计了第一台灯泡式水轮发电机，装在路斯汀(Rostin)水电站。50年代以来，法国、日本、苏联、挪威等国家建成了一批灯泡式水电站。1978年美国在哥伦比亚州的石岛（Rock Island)电站安装了额定容量为54MW的灯泡式机组。日本正在为只见(Tadami)水电站制造额定容量为65MW的灯泡式机组。中国制造的第一台40kW灯泡式水轮发电机于1964年投入运行，60年代末研制了1600kW的灯泡式机组，80年代初在马迹塘水电站投产了3台进口18.05MW的灯泡式机组，1984年在白垢水电站投运了国产额定容量为10.47MW的灯泡式机组。1992年安居等水电站投运了国产额定容量为15MW的灯泡式机组1。