一、技术简介

在双碳战略和国家十四五规划的背景下，水电行业迎来爆发式增长，水电机组也不断向更高转速、更大容量发展。随着发电机每极容量越来越高，传统冷却技术已难以满足高转速大容量水轮发电机的转子冷却需求，无法解决转子通风冷却与转子安全稳定性的平衡难题。尤其是当每极容量达到35MW以上时，现有技术已无法解决采用增加转子材料或增大风量等常规方法所带来的转子机械应力过高、通风损耗和风噪过大、机组效率下降等问题。急需研究新的转子冷却技术，从转子发热源头和冷却机理入手，本质上提升转子冷却效果和转子安全性，为发电机技术发展创造更大的技术空间。东方电机结合未来水电发展趋势，瞄准高转速大容量抽蓄和冲击式机组，在国内外同行业内，开创性地提出了高转速大容量水电机组转子分区空内冷关键技术，并依托长龙山高转速大容量抽水蓄能机组、白鹤滩水电机组开展了工程应用和真机验证(长龙山机组500r/min、350MW，转子平均温升仅55K；白鹤滩机组1000MW，转子温升35.7K)，突破了转子磁极线圈冷却瓶颈，技术水平属世界领先。

二、主要技术指标

2024年4月29日，院士及专家委员鉴定，一致认为本项目为首创发明，达到国际领先水平。长龙山机组转子温升较国内外同等容量、转速级别采用传统技术的机组低15-25K，冷却空气的利用效率提升接近30%，使其不做设计改变，即可解决同容量、转速的道孚抽水蓄能机组（海拔3500米）转子冷却瓶颈难题。白鹤滩机组则在同台竞技中，较同行采用传统技术的转子的温升低12K。

三、社会经济效益、应用情况及适用范围

（1）社会经济效益：白鹤滩机组转子较同行轻近300吨（约12%），而对于长龙山机组，如果将温升水平提升至业内同规格机组相当水平，则可减少转子磁极重量35吨。该技术的应用不但能有效减轻转子重量提升机组的经济性，更重要的是为减小转子直径、降低磁极离心力、提升转子稳定性和安全性奠定技术基础。

（2）应用情况：应用于长龙山、洛宁、平江、鲁山、浑源、张掖、木兰、南山口抽水蓄能电站以及白鹤滩、扎拉水电站等国家重大工程机组。长龙山4×350MW（500r/min）台机组和白鹤滩8台机组分别于2022年3月和9月全部投入商业运行，总合同额约45亿元。洛宁4×350MW（500r/min）机组正在现场安装，平江4×350MW（500r/min）、鲁山4×325MW（500r/min）机组、扎拉1×500MW冲击式机组等机组正在全面制造。

（3）适用范围：本研究成果可以应用到更高转速更大容量的抽水蓄能发电电动机、常规水轮发电机、大容量高转速冲击式水轮发电机。由于冷却风的利用效率提升，实现同等温升，需要的风量更低，特别适合应用于高海拔地区的高转速大容量水电机组，如两河口混合抽蓄、道孚抽水蓄能、金沙江上游高海拔水电机组以等。除水电机组外，该技术还可应用到凸极调相机等大型凸极式电机。

四、技术图片

图1、高转速大容量水电机组转子分区空内冷风路示意图

图2、转子分区空内冷技术与传统冷却技术磁极散热方式对比

五、其他

技术持有单位：东方电气集团东方电机有限公司

技术联系人：周春兰，科技管理，15883886605，0838-2411395，332387474@163.com