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简答题发电机转子为什么采用氢气冷却？对氢气质量有哪些要求？质量下降会产生什么后果？
  • 发电机运行时，由于存在铁损和铜损等各种损耗，会使电机发热，温度升高。若温度超过允许值，绝缘材料将加速老化，发电机的使用年限将减少。为使发电机能够长期合理、安全可靠地运行，必须将发电机的温度限制在允许的范围内，为此引出了发电机冷却问题。
    发电机采用的冷却介质主要有三种：即空气、氢气和水。
    空气冷却是最老的冷却方式，它的优点是经济、设备简单、运行维修方便。缺点是冷却效果差、损耗大，只在25MW以下机组采用。
    水具有其他冷却介质无法比拟的优点，但是由于转子的高速旋转，使转子水的供给装置、冷却水路方式、水路元件结构、制造工艺以及水腐蚀等问题构成了世界各国面临的重大技术课题。因此，大部分国家在800～1000MW以上的发电机转子才考虑水冷方式。
    作为冷却介质，氢气的冷却效果虽然不及水冷却，但它的冷却作用远远超过空气冷却。首先，氢气比空气轻10多倍，可以大大减少通风损耗和风摩擦损耗其次，氢气的导热系数比空气大6.7倍左右，同样体积的空气和氢气，后者可带走较多的热量此外，氢气不起氧化作用，可以增加电机绝缘材料的稳定性。氢气不助燃，当电机内部发生绝缘击穿故障时，不会引起火灾。而且氢冷技术发展成熟，制造工艺良好，所以800～1000MW以下的发电机转子广泛采用氢冷方式。但是氢气和空气混合达到一定比例时，遇有明火可能产生氢气爆炸，同时还需配装制氢设备和密封油系统。
    转子采用氢外冷的发电机的制造容量只能提高到150MW。转子采用氢内冷后，大大提高了冷却效果，改善了绝缘的工作条件，发电机的制造容量可提高到800MW左右。所谓“内冷”就是使冷却介质直接接触绕组导体，使绕组导体热量直接被冷却介质带走。
    以国产QFQS（QFSN）-200-2型汽轮发电机为例，对氢气质量有如下要求：纯度在96%以上、含氧量不超过2%、湿度不超过15g/m3。
    纯度降低，会使发电机效率下降，冷却能力降低含氧量增大，不安全湿度过大，有损于发电机绝缘，降低气体电击穿强度，严重时可造成发电机内部相间故障。

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