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當今世界，環境污染日益加劇，環境保護已成為國民經濟可持續發展的重要組成部分。臨沂市是魯西南重要的商貿樞紐，近幾年來，隨著商貿批發市場規模的發展，城市人口迅速增加。相應的城市生活垃圾的數量也在急劇增加，據統計，現在每天產生城市生活垃圾約600噸左右，并以每年平均10%增長率遞增。臨沂市政府把垃圾處理列為99年度市政府“為民十大工程”之一，決定投資5000萬元，在臨沂市城西北36公里處征地1500畝，用于城市生活垃圾的填埋。一期工程先征地500畝，現在正在進行勘探、水文調查、基礎處理等前期工作。
城市生活垃圾的處理方法主要有填埋、堆肥、焚燒等。填埋法方便易行，處理量大，是現在城市垃圾處理的一種主要方法，但是易造成二次污染，特別是垃圾中的一些有毒有害物質填埋腐爛后，滲透到地下，引起地下水的污染；同時產生的一些有害氣體
造成環境的二次污染，并且需占用大量的土地。焚燒法是最有效的方法，使城市垃圾處理基本上達到了減容化、無害化和能源化的目的。垃圾焚燒后，一般體積可減少90%以上，重量減輕80%以上；高溫焚燒后還能消除垃圾中大量有害病菌和有毒物質，可有效地控制二次污染。垃圾焚燒后產生的熱能可用于發電供熱，實現了能源的綜合利用。
2垃圾發電供熱技術的可行性分析
城市生活垃圾焚燒發電技術在國外已有四十多年的歷史，最先利用垃圾發電的是德國和法國，近幾十年來，美國和日本在垃圾發電方面的發展也相當迅速。目前，日本擁有垃圾發電廠一百多座，發電總容量在320MW以上，單臺設備最大處理垃圾能力為552噸/日。
我國垃圾焚燒發電供熱技術起步較晚，現在還處于研究開發階段。現已建立的部分垃圾發電站，基本上是引進國外的設備和技術。我國第一座垃圾發電站是在深圳，引進的是日本三菱重工生產的兩臺爐排式垃圾焚燒爐，日處理垃圾150噸，配置500kW的汽輪發電機組來發電供熱。1992年又上了一臺杭州鍋爐廠(引進日本三菱重工技術)制造的垃圾焚燒爐，日處理垃圾150噸，配置1500kW汽輪發電機組。在上海、天津等城市也相繼與法國、澳大利亞等國家合作建設垃圾發電廠。引進的這些垃圾鍋爐基本上都是爐排爐，價格昂貴，而且在燃用低熱值、高水份的垃圾時，為了保證鍋爐的正常燃燒，達到需要的工藝參數，必須添加燃料油，運行成本較高，經濟效益差。發展適合我國國情的垃圾焚燒爐，實現設備國產化，達到低污染和高效燃燒是眾多科研單位和生產廠家正在研究開發的課題。
流化床燃燒技術是本世紀六十年代迅速發展起來的一種新型清潔燃燒技術。他利用爐內燃料的充分流動、混合，達到高效燃燒。我國在利用流化床燃燒技術燃用低熱值燃料方面處于國際領先水平。特別是浙江大學熱能工程研究所多年來進行廢棄物(如洗煤泥、煤矸石、城市生活垃圾等)的研究開發和應用。成功開發出異重流化床城市生活垃圾焚燒技術，可實現高效清潔燃燒。采用流化燃燒技術焚燒垃圾的優點主要表現在以下幾個方面：
a操作方便，運行穩定。由于流化床床料為石英沙或爐渣，蓄熱量大，因而避免了床的急冷急熱現象，燃燒穩定。垃圾的干燥、著火、燃燒幾乎同時進行，無需復雜的調整，燃燒控制容易，易于實現自動化和連續燃燒。
b設備壽命長。爐內沒有機械運動部件，使用壽命長。
c可采用全面的防二次污染的措施。對焚燒時產生的有害物質進行處理，在不增加太多投資的前提下，可將NOX、SO2等氣體排放控制在國家標準以下，爐渣呈干態排出，便于爐渣的綜合利用。
d流化床焚燒爐由于爐內燃燒強度和傳熱強度高，相同垃圾處理量的流化床焚燒爐和爐排爐相比體積要小，故而投資小，適應于大型化發展。
e燃料適應性廣，可燃燒高水分、低熱值、高灰分的垃圾，床內混合均勻，燃盡度高，使垃圾容積大大減少，特別適應于垃圾熱值隨季節變化很大的特點。
因此，流化床垃圾焚燒是一種綜合性能優越的焚燒方式，尤其適合我國垃圾熱值低、成分比較復雜的國情。隨著我國人民生活水平的提高，城市生活垃圾中無機物含量將大幅度下降，有機物、紙、塑料等高熱值廢棄物成份逐漸上升，使之具備了能源化利用的可能。當城市生活垃圾隨著季節變化或影響過低時，為保證供電或供熱，可將垃圾與輔助燃料(如原煤、廢油等)在同一爐內混燒。
目前，城市生活垃圾流化床焚燒發電新技術已應用到商業化運營的熱電項目上。1998年浙江大學熱能研究所與杭州錦江集團將聯合開發的此項技術應用到余杭熱電廠，把余杭熱電廠原有的一臺35t/h鏈條鍋爐改造為垃圾流化床焚燒爐，燃用杭州市部分地區的城市生活垃圾。鍋爐經改造后，單臺爐日處理垃圾150～250噸，同時補充部分輔助燃料--原煤，以保證熱電廠的正常供熱和發電。
余杭熱電廠的垃圾焚燒爐至今已運行十個月，運行狀況良好。其運行情況如下：垃圾焚燒爐運行穩定，各項技術參數和指標均達到了設計要求，保證了發電機組的正常運行；最長連續運行時間超過一個月；平均每小時焚燒垃圾約7噸，最大量可達到11噸/小時；對垃圾成分、熱值隨季節性變化和適應性好。
通過以上的分析說明，在我國發展垃圾發電，在技術上已經有了很大的突破，特別是近幾年來循環流化床燃燒技術發展迅速，為垃圾焚燒技術的發展創造了有利的條件。目前，我國各地熱電廠循環流化床鍋爐的數量正在大幅度上升，并向大型化發展，運行操作和管理水平在不斷提高，并趨于成熟，對垃圾流化床焚燒爐的推廣應用又創造了較好的環境。
3方案的選擇
垃圾焚燒發電項目建設方案的確定，應從本地的實際情況出發，結合城市發展水平而定。國外的技術比較成熟，但設備的價格昂貴，投資太大，一般中小城市難以承受。采用國內的技術和設備，投資小，很適合我國的國情。一般來說，在一個城市是新建一座垃圾焚燒發電廠，還是利用現有的熱電廠進行改造，應進行可靠的分析和研究。筆者認為，利用現有的小熱電廠進行改造將比新建一座更有利，分析如下：
王云翠等：開發垃圾發電技術實現熱電持續發展
熱電技術2000年第1期(總第65期)
a新建一座垃圾發電廠，在整體布局和結構上可能合理些，但投資較大，如新建一座日處理垃圾300～500噸中型垃圾發電廠，要建3×35t/h鍋爐+2×6MW汽輪發電機組，需投資1.4～1.5億元。投資大，產出低，項目經濟效益低下。
b熱電廠在現有的基礎上進行改造，可以利用原有的生活辦公設施及生產廠區和配套設備，節省投資，見效快。同時，進行改造也可以有兩個方案；一是在熱電廠廠地允許的情況下，建新的垃圾焚燒爐和發電機組，那樣機組分布較合理，但在目前電力需求趨于飽和的情況下，新機組發電并網比較困難；原有的鍋爐進行改造，配套熱電廠現有的機組，比較容易操作，可以節省大量的投資，實施容易，能起到事半功倍的效果。
臨沂熱電廠位于臨沂市西南部的工業區內?，F有3×35t/h鏈條鍋爐+1×75t/h循環流化床鍋爐和1×C6+1×B6+1×C12中溫中壓汽輪發電機組。供熱主管線長20余公里，主要為50余家工業生產用戶和機關賓館居民采暖供熱?，F有的兩臺35t/h鏈條爐需要燃用優質煙煤，雖經幾次改造，但是效果不大。鍋爐效率低，經測試鍋爐熱效率為78%，面臨著被淘汰的可能。如果把鏈條爐改造成流化床垃圾焚燒爐，可以解決臨沂市的垃圾處理問題，同時提高鍋爐的熱效率，適應時代的發展，對我廠經濟效益將有很大的改觀。因此，我們選擇了利用原有鍋爐進行改造的方案。
4鍋爐改造方案
4.1鍋爐本體改造
鍋爐改造維持原爐膛中上部及尾部煙道不變，將爐膛下部爐排及渣斗拆除，使爐下部改為流化床密相燃燒區，密相區內布置傾斜埋管。埋管采用加裝鰭片和噴涂方式防止磨損。爐體水冷壁內側敷有耐火層，防止磨損。鍋爐本體外部的汽水管道系統不變。增加了流化風室及布風板、風帽，阻力大大增加，原有風機壓頭不能滿足要求，所以選用高壓頭送風機。引風機也需改型。在爐膛出口設置分離器和返料器，經分離器分離下的顆?？蓪崿F爐內循環，增加其停留時間，這樣大大提高燃燒效率，且尾部受熱面的磨損程序大大減輕。
4.2垃圾處理系統
生活垃圾由汽車運至廠內垃圾儲存倉，在廠內渣場位置建一座半地下的全密封的垃圾庫。
與現在的輸煤棧橋并行建一條密封的耐腐蝕的垃圾輸送皮帶。垃圾儲存倉內設有破碎機，單梁吊車。并設有電磁去鐵器、污水泵等。垃圾運至庫內，經垃圾爐前處理系統送入爐內。預處理系統一方面可打碎特大垃圾及塑料袋、木板、玻璃瓶、磚塊石塊等雜物，同時也可使垃圾均勻入爐，破碎后的垃圾用吊車抓到輸送帶上，送到爐前，經往復式給料機送入爐內。
采用吸風管將垃圾坑內散發的臭氣吸至爐內，進行燃燒脫臭，不讓垃圾臭氣彌散。垃圾中的污水收集在坑底廢液池內，然后經泵噴射至爐內流化床段上方焚燒，使其充分裂解，減少污染。
4.3焚燒系統
因垃圾焚燒爐是鏈條爐改造的，用石英砂或爐渣作床料。每小時燃燒垃圾6～9噸。垃圾進入焚燒爐后，與熾熱的床料混合焚燒，由于流化床良好的橫向混合特性，可確保床內焚燒能保持穩定運行。焚燒爐內設計溫度和煙氣停留時間分別為850℃和3秒左右，并保持強烈混合，使有害成分在爐膛內充分裂解和破壞。高溫煙氣從爐膛出口至過熱器、省煤器、空氣預熱器、煙氣處理裝置和電除塵器，最后經煙囪排入大氣。
由于垃圾熱值受來源、氣候、季節等因素的影響很大，為達到高效低污染焚燒的目的，用煤充當輔助燃料。
點火采用床下自動點火系統，經預燃室進入風室，關入爐膛。
整個除灰系統處于干式密封狀態，因此避免了廠區內粉塵污染和污水污染，排出的灰渣可綜合利用。
4.4熱工控制系統
焚燒爐采集了較全面的運行參數，供垃圾焚燒爐運行調節、操作與檢測，主要參數有各主要部分的溫度顯示與記錄，各主要部分的壓力顯示，主要管路的流量，爐膛含氧量。另外控制系統除含有常規溫度、壓力、流量、遠控、報警等功能外，還配套垃圾預處理及焚燒爐內重要部位的實時工業電視監視?？紤]到垃圾的臟臭等特殊性，絕大多數的調節手段均集中于主控室內，使運行人員工作強度降低，提高了工作效率。
4.5鍋爐廠用電系統
本期工程廠用電采用380伏電壓，利用原有的廠用電系統。本期工程不再增加低壓廠用變壓器。
4.6環保措施
垃圾流化床鍋爐是城市解決環保問題的重要設施，對保護環境、減少污染起到了很大的作用。垃圾處理實現了減量化、資源化、無害化，解決了困擾城市發展的一大難題，保護了人民身心健康，美化了城市環境，提高了人民的生活質量。垃圾流化床鍋爐本身亦采取了一系列措施來解決產生的污染問題。
4.6.1建立全密封的垃圾庫。將垃圾存放在垃圾庫中，并用吸風管將垃圾坑內散發的惡氣送入爐內做二次風，運行燃燒脫臭；垃圾底部設有一廢液池，收集污水，當達到一定量后，把污水噴射到爐內流化床段上方焚燒，使用充分分解，減少污染。
4.6.2垃圾在垃圾庫中經簡單破碎后，經一條全密封的皮帶送入爐內。爐內設計溫度為850℃左右，煙氣停留時間為3秒左右，爐內床料并保持充分混合，使有害成分在爐膛內充分裂解、破壞、焚燒。
4.6.3采取較全面的防止二次污染的措施，對焚燒時產生的有害的物質進行了處理，可將NOX、SO2及HCl等氣體控制在國家標準之下。為進一步凈化尾氣，在尾部安裝了脫除有害氣體的煙氣處理裝置。爐渣呈干態排出，無渣坑廢水，亦不需處理重金屬污水的設備。
當處理含硫或含氯高的垃圾時，基于流化床燃燒方式的優點，采用爐內加石灰石可脫除SO2和HCl。
4.6.4由焚燒爐尾部排出的飛灰經過電除塵器，飛灰濃度低于國家標準，排出煙囪。整個系統處于干式密閉狀況，因此避免了廠區內的粉塵污染和污水污染，排出的灰渣可綜合利用。
5垃圾焚燒發電項目的經濟性分析
熱電廠現有的三臺35t/h鏈條爐改造為流化床垃圾焚燒爐后，日處理垃圾能達到600噸，配置一臺C12MW的汽輪發電機組，原熱力系統、汽水系統、輸煤系統不變，新建垃圾處理系統。項目經濟性分析如下：
整個改造工程需要投資4800萬元左右；
銷售收入按設備的容量計算，銷售電、汽年收入約5360萬元；
年運行費用約4100萬元；
年銷售稅金及附加費約350萬元；
年獲利潤約900萬元(包括所得稅)；
項目投資回收期約5.5年；
總投資利率約18.8%；
總投資利稅率約26.2%；
該項目在財務上是可行的。
垃圾焚燒發電供熱項目是一項社會公益事業，主要體現了社會效益。同時熱電廠通過技術改造，設備更新換代，取得了一定的經濟效益，找到了新的經濟增長點，實現了熱電廠的可持續發展。
6結束語
6.1結論
6.1.1城市生活垃圾焚燒發電供熱屬一項新興的產業，它解決了城市垃圾造成的污染。與填埋、堆肥相比節省了大量土地，減少了二次污染，同時充分利用了再生能源，達到了對垃圾處理的減容化、無害化、資源化的目的，社會效益顯著。
6.1.2城市生活垃圾焚燒技術已日漸成熟，已實現了垃圾焚燒爐設備全部國產化，并有示范工程，而且已顯示出它的可靠性、穩定性。我國的垃圾焚燒發電供熱事業已初露端倪，并已納入產業化軌道，其發展勢頭迅猛。據有關部門資料介紹，北京、天津、武漢、長沙、南京、溫州、汕頭、珠海、中山等城市都有發展規劃。至2000年，全國將建有大中型垃圾發電廠3～5座，小型工廠10～15座，至2010年，各地將建有各類垃圾能源工廠150～200座。我省已有荷澤、平度、棗莊等市垃圾發電廠已立項及設備訂貨。
6.1.3熱電廠的原有鍋爐設備特別是35t/h鏈條爐效率低，要求煤種好，需要進行更新改造。改為垃圾焚燒鍋爐后，技術水平高，是一條優化組合資產，節能降耗，提高經濟效益的開拓之路。
6.2建議
城市生活垃圾焚燒發電供熱工程是一個社會公益和環保事業，它體現出巨大的社會環保效益，并且又是一個投資高，技術密集型的企業。就其性質來講，它屬于綜合利用高新技術產業項目。它的發展需得到各級政府及有關行業的支持配合，國家應加大力度，研究落實扶持政策，促進該項目順利運行。它應該享受有關的優惠政策。
6.2.1按照國家有關規定，該項目銀行應優先安排基本建設貸款，并給予一定比例的財政貼息。
6.2.2垃圾發電的電量應全部上網，電力主管部門不安排該項目機組作調峰運行。
6.2.3垃圾發電供熱機組的并網運行電價、供熱熱價在還款期內應實行“生產成本+本付息+合理利潤”的定價原則。
6.2.4該項目企業所得稅、增值稅要按照資源綜合利用企業和高新技術企業的規定執行。
人口是影響能耗的重要因素，全球人口的增加將造成能耗增加，導致大氣層中二氧化碳濃度上升，使氣溫上升，全球變暖。
在發電領域減少二氧化碳產生的途徑包括：提高發電效率減少燃耗；采用原子能發電；使用再生(天然)能源。每單位發電量二氧化碳的產生，以礦物燃料發電最高，特別是燒煤電廠。再生能源發電雖然設施的建造會產生二氧化碳，但發電本身不會產生二氧化碳。因此，增加使用再生能源發電和有效使用礦物燃料，是抑制產生二氧化碳的有效方法。
再生能源發電技術可分為水力發電；風力發電；太陽能發電(太陽─熱發電和光伏發電)；海洋發電(海洋-熱能轉換、潮汐、洋流、海波)；地熱發電。
水力發電
水力發電是目前發電技術中每單位發電量產生二氧化碳最低的。它不會產生破壞環境的物質；在徑流式水電站的情況下，也不需要水庫，對保護環境最為有利。在水庫型和抽水儲能型電站情況下，必須考慮水庫建造對環境的影響。
風力發電
歐洲和美洲在風力渦輪的發展上處于領先地位，隨著在美國公用事業管理政策條例(PURPA)的制定和加州減免賦稅，它們的實際應用迅速取得進展。三菱重工(MHI)已在美國加州安裝了660臺275千瓦級的風力渦輪。實際應用的這些渦輪機，其輸出功率范圍從100千瓦到600千瓦，而兆瓦級的風力渦輪目前正處于中試階段。在日本，迄今輸出功率最高為300-400千瓦，但MHI開發的500千瓦級的渦輪在1996年10月已成功運轉。
太陽-熱發電
太陽能發電技術可分為太陽-熱發電和光伏發電。在前一種情況下，通過搜集的太陽熱能，用水或低沸點流體直接或間接產生的蒸汽驅動汽輪發電機；在后一種情況下，通過p-型和n-型半導體的組合，將陽光直接轉換為電。太陽-熱發電又分為直接和間接(二元循環)型發電系統。在前一種情況下，使用一臺冷凝器，通過直接產生的蒸汽驅動汽輪機；而在后一種情況下，是在主系統使用一種沸點高于水的熔鹽或液態鈉，通過熱交換加熱輔助系統內的工作流體-水或低沸點流體產生蒸汽。雖然前一種系統簡單，但熱效率低于后者，難以在高溫下取得蒸汽，需要輔助燃料點火。
在日本已建成輸出功率1000千瓦的中試裝置，應用了塔型和曲線-直線型冷凝器，用熱水蓄熱設施予以補充。美國在1982年開始對10兆瓦級的發電機進行研究，隨后建成了實際應用輸出功率超過30兆瓦的裝置。
再生能源發電尚有一些問題需研究解決：
(1)由于日光能量密度低(在白天，最高每平方米1千瓦)，要放置太陽熱能收集器需要巨大的空間。
(2)太陽輻射的強度變化大，因發電取決于時間和天氣，所以不能實現穩定發電。
(3)由于難以通過熱積累把蒸汽的溫度提高到一個高水平，所以不能實現高效率的蘭金循環(總效率10%～15%)。
為減少成本，實現電力的穩定供應和提高效率，要解決的問題(1)必須改善拋物面反向鏡型和定日鏡塔型系統的熱收集效率；(2)必須應用一補充鍋爐或蓄熱系統；(3)需使用一個二元循環提高溫度，并通過應用低沸點混合液體改善蘭金循環。
光伏發電
應用光伏發電所產生的二氧化碳量僅次于水力發電技術，也不會產生污染環境的物質，是一種理想的干凈發電技術。為發電提供能量的日光是無限的。假定在白天太陽輻射的最高強度是每平方米1千瓦，發電效率為10%，整個地面上每年可能的發電量為1.4億億度，大約相當于全世界能耗量的100倍。這意味著如果把太陽電池放置于不到全球陸地面積的1/100，或其沙漠面積的1/20，所發電量就足以滿足全世界能量的需求。
這種再生能源每單位面積的輸出功率密度低，所需要的面積大約為燒煤電站的20倍。在美國和印度，沙漠面積巨大，目前正在進行的計劃是建造188兆瓦(美國)或50兆瓦(印度)的光伏發電廠。由于世界上有許多地區適用于大規模光伏發電，作為新日照計劃的一部分，發展一種全球性的干凈能源系統，即世界能源網(WENET)正在進行中，該計劃的目的是，在這些地區實現中央光伏發電，用所發出的電使水分解產生氫，氫既可用做能源，又可用做蓄能和輸能介質。從保護全球環境和能量生產角度看，實現這一計劃很重要。
地熱發電
可供發電的地熱資源可粗分為蒸汽、蒸汽和熱水二相流、熱水。地熱蒸汽可不加處理直接引入汽輪機；而二相流被分為熱水和蒸汽，熱水通過閃蒸器變為蒸汽，引入汽輪機的低壓側。在熱水情況下，可采用上述的二元系統(通過使用主系統一側的熱水使輔助側的低沸點液體蒸發，并通過低沸點液體驅動渦輪)。
自從1966和1967年9.5兆瓦、11兆瓦的電站(由日本三菱重工安裝)分別投入運行以來，目前在日本正在運行的裝置有18臺，約生產530兆瓦的電。以間歇泉電站的容量最高，為151兆瓦。美國目前正在運行的間歇泉電站，功率在100萬千瓦以上。
日本三菱重工的技術得到高度評價，它通過單級或雙級閃蒸系統，將熱水變為蒸汽并將蒸汽引入渦輪的中壓或低壓段，這樣，雙相流熱資源就得到了有效應用。
這種雙級閃蒸系統于1977年投入商用，目前用在60多臺發電裝置。
從有效使用小規模地熱資源觀點看，預計未來會發展小型(便攜式)發熱發電裝置。
洋能發電
PAFC技術開發的現狀與動向：
日本自實施月光計劃以來，作為國家級項目，正在實施5000千瓦級加壓型和1000千瓦級常壓型電廠實證運行。目前，磷酸型燃料電池的發電效率為30％～40％，如果將熱利用考慮進去，綜合效率可高達60％～80％。
除日本外，目前世界約有60臺PAFC發電設備在運轉，總輸出功率約為4.1萬千瓦。按國別和地區劃分日本為2.9萬千瓦，美國8000千瓦，歐洲3000千瓦，亞洲900千瓦。運轉中的發電設備除3臺(日本2臺，意大利1臺)為加壓型外，其他均為常壓型。磷酸型燃料電池的制造廠家目前主要為日本和美國，設備主要銷往歐、亞。
美國已完成基礎研究，200千瓦級電廠用電池近期有望商品化，但大容量電廠用電池處于停滯狀態。德國已引進美國200千瓦級電廠用電池進行試驗運行。另外，瑞典、意大利、瑞士等國也引進日、美的電池進行試運行。
2.熔融碳酸鹽型燃料電池(MCFC)
日本對MCFC發電系統的技術開發始于1981年度的月光計劃，該計劃圍繞開發1千瓦級發電機組這個目標展開了對MCFC燃料、電極等的開發。該開發研究進展順利，從1984年開始，進而對10千瓦級發電機組進行研究開發。1986年，日立、東芝、富士電機、三菱電機、IHI分別對5臺10千瓦級機組進行發電試驗，其結果是輸出功率為10千瓦，初期性能為電池電壓0.75伏，電流密度150毫安/平方厘米。
1987年起，日本在對1000千瓦級實驗電場(外部改質型)進行主要開發的同時，對100千瓦級發電機組以及1000千瓦級機組的設備的開發研究也取得了進展。1993年度，日立、IHI的2臺100千瓦級外部改質型機組和三菱電機的1臺30千瓦級內部改質型機組開始試驗發電運行。其試驗結果以及1994年度進行的5-25千瓦級機組的試驗結果表明，電池電壓0.8伏，電流密度達15毫安/平方厘米，單位時間內的劣化率小于1％。
在此基礎上，1994年度起開始著手開發1000千瓦級試驗工廠。1995年10月在中部電力(株)川越發電所開始建廠，確立了1000千瓦級實用化發電系統試驗工廠的基本系統，對現有的事業用燃料電池電廠的運行進行評價，計劃1999年開始試驗運行，其目標為：燃料利用率為80％，千小時電池的劣化率小于1％，初期性能為：電池電壓大于0.8伏，電流密度1500毫安/平方厘米，計劃試驗運行5000小時。
為使電池實用化，在上述研究開發的基礎上，還進行了機組長壽命化研究，計劃連續實驗運行4萬小時，每千小時單位劣化率小于0.25％。除此之外，還在開發200千瓦級內部改質型燃料電池發電系統。
美國能源部和美國電力研究所，正在積極開發MCFC。美國ERC公司開發的2兆瓦級內部改質型機組發電系統于1996年5月在圣克拉拉開始試驗運行。MC－power公司開發的250千瓦級外部改質型機組發電系統，1997年2月起在圣迭戈開始試運行。
在歐洲，MCFC作為共同項目正在研究開發，取得了一些進展，其主要項目如下：
①高級DIC－MCFC發展計劃(1996-1998年)。荷蘭、英、法、瑞典等國參加研究，歐洲在市場分析、系統開發以及內部改質型機組的開發等方面取得進展。
②ARGE項目(1990年起計劃10年內完成)。德、丹麥參加，并在內部改質型發電系統的開發上取得進展。
③MOLCARE。由意、西班牙參加，并在外部改質型發電系統開發上取得進展。
韓國從1993年起開始開發MCFC，1997年以開發100千瓦外部改質型發電系統為目標，開始了第二階段研究開發工作。
3.固體電解質型燃料電池(SOFC)
作為SOFC開發的基礎科學離子學，其開發歷史很長，日、美、德等國已有30多年的開發史。日本工業技術院電子技術綜合研究所從1974年起就開始研究SOFC，1984年進行了500瓦發電試驗(最大輸出功率為1.2千瓦)。美國西屋公司從1960年起開始開發SOFC，1987年該公司與日本東京煤氣、大阪煤氣共同開發出3千瓦熱自立型電池模塊，在國內外掀起了開發SOFC的。
日本新陽光計劃中，以產業技術綜合開發機構(NEDO)，為首，從1989年起開始開發基礎制造技術，對數百千瓦級發電機組進行測試。1992年起，富士電機綜合研究所和三洋電機在共同研究開發數千瓦級平板型模塊基礎上，還組織了7個研究機構積極開發高性能、長壽命的SOFC材料及其基礎技術。
除此之外，三菱重工神戶造船所與中部電力合作，共同開發平板型SOFC，1996年創造了5千瓦級模塊成功運行的先例。同時，在圓筒橫縞型電池領域中，1995年三菱重工長崎造船所在電源開發共同研究中，采用圓筒橫縞型電池，開發出10千瓦級模塊，成功地進行了500小時試運行，之后又于1996年開發了2.5千瓦模塊，并試運行1000小時。TOTO與九州電力共同開發全濕式圓筒縱縞型電池，1996年起，開始開發1千瓦級模塊。同時，在日本以大學與國立研究所為首的許多研究機構在積極開發SOFC。
美國西屋公司在能源部的支持下，開始開發圓筒縱縞型電池。東京煤氣和大阪煤氣對25千瓦級發電及余熱供暖系統進行的共同測試表明，截至1997年3月，已成功運行了約1.3萬小時，其間已經過11次啟動與停機，千小時單位電池的劣化率小于0.1％，可見其技術已非常成熟。西屋公司除計劃在1998年與荷蘭、丹麥共同進行100千瓦級模塊運行外，為降低制造成本，還在研究開發濕式電池制造技術。美國Allied－signal、SOFCo、Z－tek等公司在開發平板型SOFC上取得進展，目前正對1千瓦級模塊進行試運行。
在歐洲，德國西門子公司在開發采用合金系列分離器的平板型SOFC，1995年開發出10千瓦(利用氧化劑中的氧，若在空氣中則為5千瓦)模塊，1996年開發出7.2千瓦模塊(利用氧化劑中的空氣)。
奔馳汽車制造公司在開發陶瓷系列分離器式平板型SOFC上取得進展，1996年對2.2千瓦模塊試運行6000小時。瑞士的薩爾澤爾公司在積極開發家庭用SOFC，目前已開發出1千瓦級模塊。今后，德國還計劃在特蒙德市進行7千瓦級發電及余熱供暖系統現場測試。
在此基礎研究上，以英、法、荷等國的大學和國立研究所為中心的研究機構，正在積極研究開發低溫型(小于800℃)SOFC材料。
4.固體高分子型燃料電池(PEFC)
日本開發固體高分子膜的單位有旭化成、旭哨子、Japangore－tex等，開發改質器以及電極催化媒體的機構有田中貴金屬、大阪煤氣等。在開發汽車燃料電池方面，豐田制造出甲醇改質型燃料電池汽車(1997年)，同時三菱電機、馬自達也在著手開發汽車燃料電池。
在供電及余熱供暖系統方面，PEFC排熱溫度較低，為70℃左右，在熱利用上有所限制，與其他類型燃料電池相比，目前只開發小型系統。東芝(30千瓦)、三洋電機(數千瓦)、三菱重工和東京煤氣(5千瓦)、富士電機和關西電力(5千瓦)等公司在開發以天然氣和甲醇為燃料的電池系統，同時，三洋電機在開發1千瓦級氫燃料便攜式商品化電源，三菱重工在開發特殊用途(無人潛水艇用)燃料電池。
PEFC主要作為汽車動力電源在開發。但在汽車上燃料的搭載方式各種各樣，有高壓氫、液化氫和甲醇等。這些燃料各具長短，目前還未能確定最適方式。
德國奔馳與加拿大BPS在進行共同開發，它們開發的搭載氫燃料、小底盤汽車在試運行。除此之外它們還共同開發甲醇燃料電池汽車。若在降低成本、提高運行性能等方面再取得一些進展，電池汽車就有望走向市場。
美國克萊斯勒、通用、福特三公司協力合作，計劃到2000年開發出輸出50千瓦、輸出密度1千瓦/公斤的燃料電池。另外，BMW、Rover和西門子三家公司也在開展共同開發。
關鍵詞：電力電子技術；開關電源
現代電源技術是應用電力電子半導體器件,綜合自動控制、計算機(微處理器)技術和電磁技術的多學科邊緣交又技術。在各種高質量、高效、高可靠性的電源中起關鍵作用,是現代電力電子技術的具體應用。
當前,電力電子作為節能、節才、自動化、智能化、機電一體化的基礎,正朝著應用技術高頻化、硬件結構模塊化、產品性能綠色化的方向發展。在不遠的將來,電力電子技術將使電源技術更加成熟、經濟、實用,實現高效率和高品質用電相結合。
1.電力電子技術的發展
現代電力電子技術的發展方向,是從以低頻技術處理問題為主的傳統電力電子學,向以高頻技術處理問題為主的現代電力電子學方向轉變。電力電子技術起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其發展先后經歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代,并促進了電力電子技術在許多新領域的應用。八十年代末期和九十年代初期發展起來的、以功率MOSFET和IGBT為代表的、集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導體復合器件,表明傳統電力電子技術已經進入現代電力電子時代。
1.1整流器時代
大功率的工業用電由工頻(50Hz)交流發電機提供,但是大約20%的電能是以直流形式消費的,其中最典型的是電解(有色金屬和化工原料需要直流電解)、牽引(電氣機車、電傳動的內燃機車、地鐵機車、城市無軌電車等)和直流傳動(軋鋼、造紙等)三大領域。大功率硅整流器能夠高效率地把工頻交流電轉變為直流電,因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶閘管的開發與應用得以很大發展。當時國內曾經掀起了-股各地大辦硅整流器廠的熱潮,目前全國大大小小的制造硅整流器的半導體廠家就是那時的產物。
1.2逆變器時代
七十年代出現了世界范圍的能源危機,交流電機變頻惆速因節能效果顯著而迅速發展。變頻調速的關鍵技術是將直流電逆變為0~100Hz的交流電。在七十年代到八十年代,隨著變頻調速裝置的普及,大功率逆變用的晶閘管、巨型功率晶體管(GTR)和門極可關斷晶閘管(GT0)成為當時電力電子器件的主角。類似的應用還包括高壓直流輸出,靜止式無功功率動態補償等。這時的電力電子技術已經能夠實現整流和逆變,但工作頻率較低,僅局限在中低頻范圍內。
1.3變頻器時代
進入八十年代,大規模和超大規模集成電路技術的迅猛發展,為現代電力電子技術的發展奠定了基礎。將集成電路技術的精細加工技術和高壓大電流技術有機結合,出現了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的問世,導致了中小功率電源向高頻化發展,而后絕緣門極雙極晶體管(IGBT)的出現,又為大中型功率電源向高頻發展帶來機遇。MOSFET和IGBT的相繼問世,是傳統的電力電子向現代電力電子轉化的標志。據統計,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半導體器件市場上已達到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在電力電子領域巳成定論。新型器件的發展不僅為交流電機變頻調速提供了較高的頻率,使其性能更加完善可靠,而且使現代電子技術不斷向高頻化發展,為用電設備的高效節材節能,實現小型輕量化,機電一體化和智能化提供了重要的技術基礎。
2.現代電力電子的應用領域
2.1計算機高效率綠色電源
高速發展的計算機技術帶領人類進入了信息社會,同時也促進了電源技術的迅速發展。八十年代,計算機全面采用了開關電源,率先完成計算機電源換代。接著開關電源技術相繼進人了電子、電器設備領域。
計算機技術的發展,提出綠色電腦和綠色電源。綠色電腦泛指對環境無害的個人電腦和相關產品，綠色電源系指與綠色電腦相關的高效省電電源,根據美國環境保護署l992年6月17日"能源之星"計劃規定,桌上型個人電腦或相關的設備,在睡眠狀態下的耗電量若小于30瓦,就符合綠色電腦的要求,提高電源效率是降低電源消耗的根本途徑。就目前效率為75%的200瓦開關電源而言,電源自身要消耗50瓦的能源。
2.2通信用高頻開關電源
通信業的迅速發展極大的推動了通信電源的發展。高頻小型化的開關電源及其技術已成為現代通信供電系統的主流。在通信領域中,通常將整流器稱為一次電源,而將直流-直流(DC/DC)變換器稱為二次電源。一次電源的作用是將單相或三相交流電網變換成標稱值為48V的直流電源。目前在程控交換機用的一次電源中,傳統的相控式穩壓電源己被高頻開關電源取代,高頻開關電源(也稱為開關型整流器SMR)通過MOSFET或IGBT的高頻工作,開關頻率一般控制在50-100kHz范圍內,實現高效率和小型化。近幾年,開關整流器的功率容量不斷擴大,單機容量己從48V/12.5A、48V/20A擴大到48V/200A、48V/400A。
因通信設備中所用集成電路的種類繁多,其電源電壓也各不相同,在通信供電系統中采用高功率密度的高頻DC-DC隔離電源模塊,從中間母線電壓(一般為48V直流)變換成所需的各種直流電壓,這樣可大大減小損耗、方便維護,且安裝、增加非常方便。一般都可直接裝在標準控制板上,對二次電源的要求是高功率密度。因通信容量的不斷增加,通信電源容量也將不斷增加。
2.3直流-直流(DC/DC)變換器
DC/DC變換器將一個固定的直流電壓變換為可變的直流電壓,這種技術被廣泛應用于無軌電車、地鐵列車、電動車的無級變速和控制,同時使上述控制獲得加速平穩、快速響應的性能,并同時收到節約電能的效果。用直流斬波器代替變阻器可節約電能(20~30)%。直流斬波器不僅能起調壓的作用(開關電源),同時還能起到有效地抑制電網側諧波電流噪聲的作用。
通信電源的二次電源DC/DC變換器已商品化,模塊采用高頻PWM技術,開關頻率在500kHz左右,功率密度為5W~20W/in3。隨著大規模集成電路的發展,要求電源模塊實現小型化,因此就要不斷提高開關頻率和采用新的電路拓撲結構,目前已有一些公司研制生產了采用零電流開關和零電壓開關技術的二次電源模塊,功率密度有較大幅度的提高。
2.4不間斷電源(UPS)
不間斷電源(UPS)是計算機、通信系統以及要求提供不能中斷場合所必須的一種高可靠、高性能的電源。交流市電輸入經整流器變成直流,一部分能量給蓄電池組充電,另一部分能量經逆變器變成交流,經轉換開關送到負載。為了在逆變器故障時仍能向負載提供能量,另一路備用電源通過電源轉換開關來實現。
現代UPS普遍了采用脈寬調制技術和功率M0SFET、IGBT等現代電力電子器件,電源的噪聲得以降低,而效率和可靠性得以提高。微處理器軟硬件技術的引入,可以實現對UPS的智能化管理,進行遠程維護和遠程診斷。目前在線式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS發展也很迅速,已經有0.5kVA、lkVA、2kVA、3kVA等多種規格的產品。
2.5變頻器電源
變頻器電源主要用于交流電機的變頻調速,其在電氣傳動系統中占據的地位日趨重要,已獲得巨大的節能效果。變頻器電源主電路均采用交流-直流-交流方案。工頻電源通過整流器變成固定的直流電壓,然后由大功率晶體管或IGBT組成的PWM高頻變換器,將直流電壓逆變成電壓、頻率可變的交流輸出,電源輸出波形近似于正弦波,用于驅動交流異步電動機實現無級調速。
國際上400kVA以下的變頻器電源系列產品已經問世。八十年代初期,日本東芝公司最先將交流變頻調速技術應用于空調器中。至1997年,其占有率已達到日本家用空調的70%以上。變頻空調具有舒適、節能等優點。國內于90年代初期開始研究變頻空調,96年引進生產線生產變頻空調器,逐漸形成變頻空調開發生產熱點。預計到2000年左右將形成。變頻空調除了變頻電源外,還要求有適合于變頻調速的壓縮機電機。優化控制策略,精選功能組件,是空調變頻電源研制的進一步發展方向。
2.6高頻逆變式整流焊機電源
高頻逆變式整流焊機電源是一種高性能、高效、省材的新型焊機電源,代表了當今焊機電源的發展方向。由于IGBT大容量模塊的商用化,這種電源更有著廣闊的應用前景。
逆變焊機電源大都采用交流-直流-交流-直流(AC-DC-AC-DC)變換的方法。50Hz交流電經全橋整流變成直流,IGBT組成的PWM高頻變換部分將直流電逆變成20kHz的高頻矩形波,經高頻變壓器耦合,整流濾波后成為穩定的直流,供電弧使用。
由于焊機電源的工作條件惡劣,頻繁的處于短路、燃弧、開路交替變化之中,因此高頻逆變式整流焊機電源的工作可靠性問題成為最關鍵的問題,也是用戶最關心的問題。采用微處理器做為脈沖寬度調制(PWM)的相關控制器,通過對多參數、多信息的提取與分析,達到預知系統各種工作狀態的目的,進而提前對系統做出調整和處理,解決了目前大功率IGBT逆變電源可靠性。
國外逆變焊機已可做到額定焊接電流300A,負載持續率60%,全載電壓60~75V,電流調節范圍5~300A,重量29kg。
2.7大功率開關型高壓直流電源
大功率開關型高壓直流電源廣泛應用于靜電除塵、水質改良、醫用X光機和CT機等大型設備。電壓高達50~l59kV,電流達到0.5A以上,功率可達100kW。
自從70年代開始,日本的一些公司開始采用逆變技術,將市電整流后逆變為3kHz左右的中頻,然后升壓。進入80年代,高頻開關電源技術迅速發展。德國西門子公司采用功率晶體管做主開關元件,將電源的開關頻率提高到20kHz以上。并將干式變壓器技術成功的應用于高頻高壓電源,取消了高壓變壓器油箱,使變壓器系統的體積進一步減小。
國內對靜電除塵高壓直流電源進行了研制,市電經整流變為直流,采用全橋零電流開關串聯諧振逆變電路將直流電壓逆變為高頻電壓,然后由高頻變壓器升壓,最后整流為直流高壓。在電阻負載條件下,輸出直流電壓達到55kV,電流達到15mA,工作頻率為25.6kHz。
2.8電力有源濾波器
傳統的交流-直流(AC-DC)變換器在投運時,將向電網注入大量的諧波電流,引起諧波損耗和干擾,同時還出現裝置網側功率因數惡化的現象,即所謂"電力公害",例如,不可控整流加電容濾波時,網側三次諧波含量可達(70~80)%,網側功率因數僅有0.5~0.6。
電力有源濾波器是一種能夠動態抑制諧波的新型電力電子裝置,能克服傳統LC濾波器的不足,是一種很有發展前途的諧波抑制手段。濾波器由橋式開關功率變換器和具體控制電路構成。與傳統開關電源的區別是:(l)不僅反饋輸出電壓,還反饋輸入平均電流;(2)電流環基準信號為電壓環誤差信號與全波整流電壓取樣信號之乘積。
2.9分布式開關電源供電系統
分布式電源供電系統采用小功率模塊和大規?？刂萍呻娐纷骰静考?利用最新理論和技術成果,組成積木式、智能化的大功率供電電源,從而使強電與弱電緊密結合,降低大功率元器件、大功率裝置(集中式)的研制壓力,提高生產效率。
八十年代初期,對分布式高頻開關電源系統的研究基本集中在變換器并聯技術的研究上。八十年代中后期,隨著高頻功率變換技術的迅述發展，各種變換器拓撲結構相繼出現,結合大規模集成電路和功率元器件技術,使中小功率裝置的集成成為可能,從而迅速地推動了分布式高頻開關電源系統研究的展開。自八十年代后期開始,這一方向已成為國際電力電子學界的研究熱點,論文數量逐年增加，應用領域不斷擴大。
分布供電方式具有節能、可靠、高效、經濟和維護方便等優點。已被大型計算機、通信設備、航空航天、工業控制等系統逐漸采納,也是超高速型集成電路的低電壓電源(3.3V)的最為理想的供電方式。在大功率場合,如電鍍、電解電源、電力機車牽引電源、中頻感應加熱電源、電動機驅動電源等領域也有廣闊的應用前景。
3.高頻開關電源的發展趨勢
在電力電子技術的應用及各種電源系統中，開關電源技術均處于核心地位。對于大型電解電鍍電源,傳統的電路非常龐大而笨重,如果采用高頓開關電源技術,其體積和重量都會大幅度下降,而且可極大提高電源利用效率、節省材料、降低成本。在電動汽車和變頻傳動中,更是離不開開關電源技術，通過開關電源改變用電頻率,從而達到近于理想的負載匹配和驅動控制。高頻開關電源技術,更是各種大功率開關電源(逆變焊機、通訊電源、高頻加熱電源、激光器電源、電力操作電源等)的核心技術。
3.1高頻化
理論分析和實踐經驗表明,電氣產品的變壓器、電感和電容的體積重量與供電頻率的平方根成反比。所以當我們把頻率從工頻50Hz提高到20kHz,提高400倍的話,用電設備的體積重量大體下降至工頻設計的5~l0%。無論是逆變式整流焊機,還是通訊電源用的開關式整流器,都是基于這一原理。同樣,傳統"整流行業"的電鍍、電解、電加工、充電、浮充電、電力合閘用等各種直流電源也可以根據這一原理進行改造,成為"開關變換類電源",其主要材料可以節約90%或更高,還可節電30%或更多。由于功率電子器件工作頻率上限的逐步提高,促使許多原來采用電子管的傳統高頻設備固態化,帶來顯著節能、節水、節約材料的經濟效益,更可體現技術含量的價值。
3.2模塊化
模塊化有兩方面的含義,其一是指功率器件的模塊化,其二是指電源單元的模塊化。我們常見的器件模塊,含有一單元、兩單元、六單元直至七單元,包括開關器件和與之反并聯的續流二極管,實質上都屬于"標準"功率模塊(SPM)。近年,有些公司把開關器件的驅動保護電路也裝到功率模塊中去,構成了"智能化"功率模塊(IPM),不但縮小了整機的體積,更方便了整機的設計制造。實際上,由于頻率的不斷提高,致使引線寄生電感、寄生電容的影響愈加嚴重,對器件造成更大的電應力(表現為過電壓、過電流毛刺)。為了提高系統的可靠性,有些制造商開發了"用戶專用"功率模塊(ASPM),它把一臺整機的幾乎所有硬件都以芯片的形式安裝到一個模塊中,使元器件之間不再有傳統的引線連接,這樣的模塊經過嚴格、合理的熱、電、機械方面的設計,達到優化完美的境地。它類似于微電子中的用戶專用集成電路(ASIC)。只要把控制軟件寫入該模塊中的微處理器芯片,再把整個模塊固定在相應的散熱器上,就構成一臺新型的開關電源裝置。由此可見,模塊化的目的不僅在于使用方便,縮小整機體積,更重要的是取消傳統連線,把寄生參數降到最小,從而把器件承受的電應力降至最低,提高系統的可靠性。這樣,不但提高了功率容量,在有限的器件容量的情況下滿足了大電流輸出的要求,而且通過增加相對整個系統來說功率很小的冗余電源模塊,極大的提高系統可靠性,即使萬一出現單模塊故障,也不會影響系統的正常工作,而且為修復提供充分的時間。3.3數字化
在傳統功率電子技術中,控制部分是按模擬信號來設計和工作的。在六、七十年代,電力電子技術擬電路基礎上的。但是,現在數字式信號、數字電路顯得越來越重要,數字信號處理技術日趨完善成熟,顯示出越來越多的優點:便于計算機處理控制、避免模擬信號的畸變失真、減小雜散信號的干擾(提高抗干擾能力)、便于軟件包調試和遙感遙測遙調,也便于自診斷、容錯等技術的植入。所以,在八、九十年代,對于各類電路和系統的設計來說,模擬技術還是有用的,特別是:諸如印制版的布圖、電磁兼容(EMC)問題以及功率因數修正(PFC)等問題的解決,離不開模擬技術的知識,但是對于智能化的開關電源,需要用計算機控制時,數字化技術就離不開了。
3.4綠色化
電源系統的綠色化有兩層含義:首先是顯著節電,這意味著發電容量的節約,而發電是造成環境污染的重要原因,所以節電就可以減少對環境的污染;其次這些電源不能(或少)對電網產生污染,國際電工委員會(IEC)對此制定了一系列標準,如IEC555、IEC917、IECl000等。事實上,許多功率電子節電設備,往往會變成對電網的污染源:向電網注入嚴重的高次諧波電流,使總功率因數下降,使電網電壓耦合許多毛刺尖峰,甚至出現缺角和畸變。20世紀末,各種有源濾波器和有源補償器的方案誕生,有了多種修正功率因數的方法。
總而言之,電力電子及開關電源技術因應用需求不斷向前發展,新技術的出現又會使許多應用產品更新換代,還會開拓更多更新的應用領域。開關電源高頻化、模塊化、數字化、綠色化等的實現,將標志著這些技術的成熟,實現高效率用電和高品質用電相結合。這幾年,隨著通信行業的發展,以開關電源技術為核心的通信用開關電源,僅國內有20多億人民幣的市場需求,吸引了國內外一大批科技人員對其進行開發研究。開關電源代替線性電源和相控電源是大勢所趨,因此,同樣具有幾十億產值需求的電力操作電源系統的國內市場正在啟動,并將很快發展起來。還有其它許多以開關電源技術為核心的專用電源、工業電源正在等待著人們去開發。
參考文獻：
[1]林渭勛:淺談半導體高頻電力電子技術,電力電子技術選編,浙江大學,384-390,1992。
1、整定計算的條件
以往的整定計算軟件在開發的時候，我國的大多數110kV電網還是環網運行，這些軟件充分考慮了220kV電網同110kV環網之間電磁環的存在對保護整定的影響，并因此增加了軟件的復雜程度，降低了其靈活性。這些軟件對于110kV電網保護的整定不規范、失配點多、非常規整定多的問題沒有重視，大大降低了計算出的結果的實用價值。另外受軟件開發平臺的限制，開發者在人機界面的方便程度考慮較少，使得人工干預非常煩瑣，費時費力，不得不棄而不用。
準專家系統模式的計算機整定計算能夠解決以往的軟件應用到110kV電網時所遇到的問題，其主要依據有兩點：110kV電網結構的變化和計算機技術的發展。
1.1、110kV電網形成單電源的輻射結構，簡化了整定計算
隨著220kV的主輸電網絡的形成，原來的110kV環網得以解環運行，從而形成了以220kV變電站為中心電源的輻射型結構的分區網絡，使得110kV的電網結構大大地簡化。由于不再考慮電磁環，也使得110kV電網的整定計算軟件的開發思路發生了重大改變。解環運行之后，分區網絡的規模較以前減少了許多，各電力元件之間的保護配合關系變得非常簡單，如果仍沿用節點方程的方法進行整定計算，一方面將簡單問題復雜化，另一方面仍不能解決短線群、T接線、小電源的問題。準專家模式是將電力元件的所有的整定配合關系歸納為相應的用計算公式表示的規則（由于不存在電磁環，這些規則的數目及復雜程度都大大降低），然后由整定人選擇所整定的電力元件的整定規則。這種模式簡單、直觀，對整定計算全過程可進行有效的控制。
1.2、計算機技術的發展為新模式提供強大的技術支持
最早進行整定計算軟件的開發大約是在七八十年代，現在計算機軟硬件的技術水平同當時相比不可同日而語。當時編制軟件最先要考慮的是軟件的運行速度以及數據的存儲容量，其次才是用戶界面，而以目前的計算機技術水平，對于編制這種規模的軟件，其運算速度及數據存儲容量可以不予考慮，因此其重點應該是良好的用戶界面。準專家系統模式完全在系統一次圖形界面上完成參數數據的輸入、計算過程的控制、計算結果的輸出，大大降低了使用者掌握軟件的難度，不經培訓就可以方便地使用。
2、整定計算的實施方案
2.1、方案總體設計
該方案由以下幾個模塊組成：電網拓撲繪圖模塊、參數數據輸入模塊、短路電流計算模塊、整定計算規則模塊、整定計算模塊、ODBC接口模塊。
由圖1可以看出，整定計算的全過程都是在系統一次圖形的界面下完成，不需要使用者對底層進行操作。在專用的電網拓撲繪圖模塊下，一次圖一旦繪好，網絡數據的拓撲結構就建成，結構中各單元同系統各元件一一對應，這種對應是由軟件完成，毋需人工干預；參數數據庫、短路電流數據庫、規則庫都是整定計算的數據源，其中參數數據庫、短路電流數據庫與系統一次結構緊密相關，當系統一次結構變化后，這兩個數據庫的內容相應修改。整定規則庫則完全獨立，其修改、補充等操作單獨進行。
2.2、功能模塊介紹
2.2.1、電網拓撲繪圖模塊
電網拓撲繪圖模塊是一個面向對象的電網繪圖工具，能夠支持全屏幕動態縮放、屏幕漫游，以基本圖元（如線路、斷路器、變壓器等）為繪圖單位，進行系統一次網絡圖的繪制，各圖元通過定義形成網絡拓撲結構，性能優良且操作方便。除了具有圖形編輯軟件的一般功能外，它的最大特點在于可以無隙地嵌入數據庫和保護整定計算模塊。因此，該模塊實際上充當了本系統的用戶交互界面，用戶在圖上即可進行數據庫操作并可啟動線路或變壓器的保護整定計算。
2.2.2、參數數據輸入模塊
在系統一次圖上，在定義好的圖元上輸入參數數據，經過計算機處理后形成參數數據庫，并同網絡拓撲結構一一對應。參數數據能夠在系統一次圖上打印出來。
2.2.3、短路電流計算模塊
利用已形成的網絡拓撲結果及參數數據庫，以各母線為故障點，計算大小運行方式下三相短路、兩相短路、單相接地、兩相短路接地的故障電流，形成短路電流數據庫，并能夠以一定格式輸出打印。
2.2.4、整定計算規則模塊
以單電源輻射型網絡為主要整定對象，充分考慮短線群、T接線、小電源對整定計算的影響，將各種保護的整定方法總結、歸納，形成標準化、公式化的規則庫。
2.2.5、整定計算模塊
模塊分為整定設置、線路保護整定及元件保護整定三部分。整定計算所需的有關系數要求，例如靈敏系數、可靠系數、配合系數、整定原則等，整定前在整定設置菜單下填入。
線路保護整定計算分三種方式：
1）全自動方式：所有整定步驟由計算機完成，沒有人工干預；
2）半自動方式：由人工指定失配點及失配參數，計算機完成后面的工作；
3）全人工方式：全部整定步驟采用問答式，由整定人逐步完成，每一步的計算結果均在屏幕顯示。
保護整定均在系統網絡界面上進行，根據用戶在系統一次圖上選定的電力元件，直接啟動相應保護的整定計算模塊，通過調用參數數據庫、短路電流數據庫、規則庫的內容進行計算，計算過程可人工干預。
所有的計算結果均以整定計算書的形式輸出。
2.2.6、ODBC接口模塊
整定計算是在一次圖形界面上完成的，要通過ODBC（OpenDataBaseConnectivity，開放數據庫互聯）將參數數據、短路電流數據以及網絡拓撲結構參數結合起來，完成相應的計算。
2.3、方案的特點
該方案具有以下特點：
1）數學模型簡單
由于以單電源輻射型網絡作為整定計算的對象，大大簡化了整定計算的數學模型，從而使整定計算的復雜程度大大降低。
2）人機界面友好
數學模型簡單使開發者在開發平臺的選擇上有很大的余地，不用對平臺的數學計算能力有太高要求，因此可以充分利用近年來推出的優秀商業軟件，從用戶角度開發出具有直觀、簡單、靈活的人機界面的軟件。
3）輸入輸出設計靈活
參數的輸入完全在系統一次圖形界面上完成，徹底擯棄了過去需要用戶做節點編號、做數據文件的方法，大大降低了工作量。計算結果的輸出有兩種方式，一是在屏幕輸出，這樣可以讓整定人監視整定計算的每一個步驟，這對于整定計算的審核十分有利；第二種方式是以整定計算書的形式輸出，可以文本格式進行編輯，由于目前微機保護的許多小定值不是計算的結果，而是運行方式的一些具體要求，因此對整定計算書進行必要的編輯，一方面使計算書更加完整，另一方面對無紙化辦公也有一定的意義。
3、開發軟件的選擇
3.1、軟件運行平臺：中文Windows95
中文Windows95是一個32位的操作系統，它是專門為中國大陸的用戶而設計的，因此它具有內置的雙字節漢字內核，無需再外掛中文平臺即可顯示漢字，極大地方便了國內用戶。Windows95與Windows3.X以及DOS相比較，有操作容易、支持搶先式多任務、運行穩定等優點。
3.2、數據庫接口工具：MicrosoftODBC2.0
MicrosoftODBC2.0是一個由微軟公司在90年代初提出的開放式數據庫互連的標準，發展到現在在技術上已相當成熟，幾乎所有主要的數據庫開發商都提供了相應的ODBC驅動程序。ODBC的優點在于它使程序員無須關心他所要存取的數據源的類型、位置和格式等。他只需調用相同的API函數來和ODBC接口打交道即可，直接和某個特定的數據庫交互則由ODBC來完成。這樣，一方面使程序員的工作量大為減輕，另一方面使得程序更加靈活，因為當低層數據庫發生變化（如數據庫由DBASE變為ACCESS）時，慶用程序不須做較大的改動可適應新的數據源。
3.3、數據庫開發軟件：MicrosoftAccess97中文版
MicrosoftAccess97中文版是微軟公司在1997年推出的最新的數據庫開發及管理軟件，它在小型的數據庫應用中具有許多優點。它是一個臺式的關系型數據庫，但同時又可被應用到客戶／服務器數據庫前端機的開發應用中。它生成的數據庫僅由一個文件組成，極易管理。而且，它的開發平臺是基于Windows95的，能充分利用其穩定、多任務的優勢，并給開發人員一個良好的開發界面，操作相當容易。它具有以下特點：
（1）Access支持多種數據形式，可以從FoxPro，Paradox3.X，Lotus1-2-3.X，Dbase，Lotus1-2-3，MicrosoftExcel和Betrieve中引入數據。
（2）提供一整套極富特色的集成窗口式菜單開發環境，所有對象的屬性采用窗口式表達，大大減少了編程語言，使得建立、編輯和調試一個應用程序既輕松又快速。
（3）Access本身并不是一個面向對象的數據庫系統（OODBMS），但它是一個面向對象的開發環境。超級秘書網
（4）Access引入了SQL數據庫標準查詢語言，用戶可能直接在程序中嵌入SQL語言，從而使Access成為比較完善的關系數據庫系統。
（5）在Access中，可使用WindowsAPI函數，支持OLE和DDE.
（6）Access中的數據庫安全控制機制也是傳統的數據庫無法比擬的。
3.4、編程語言：MicrosoftVisualC++5.0
MicrosoftVisualC++5.0是微軟公司最新推出的應用程序開發工具。較之其他同類產品（如BorlandC++5.0，WatcomC++等），功能更加強大。它支持Windows平臺上幾乎所有技術標準的開發，其編譯器支持增量編譯，每次編譯只將修改過的部分重編譯一遍，而其他部分不動，大大加快了編譯速度，縮短了開發時間。在VisualC++5.0中，ClassWizard的功能大為增強，可以為開發人員自動生成許多代碼，使開發人員能夠把精力集中于程序所要實現的特定功能上，不必為一些細節浪費時間。
關鍵詞機電一體化技術應用
1機電一體化技術發展
機電一體化是機械、微電子、控制、計算機、信息處理等多學科的交叉融合，其發展和進步有賴于相關技術的進步與發展，其主要發展方向有數字化、智能化、模塊化、網絡化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。
1.1數字化
微控制器及其發展奠定了機電產品數字化的基礎，如不斷發展的數控機床和機器人；而計算機網絡的迅速崛起，為數字化設計與制造鋪平了道路，如虛擬設計、計算機集成制造等。數字化要求機電一體化產品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。數字化的實現將便于遠程操作、診斷和修復。
1.2智能化
即要求機電產品有一定的智能,使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。例如在CNC數控機床上增加人機對話功能，設置智能I/O接口和智能工藝數據庫，會給使用、操作和維護帶來極大的方便。隨著模糊控制、神經網絡、灰色理論、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術的進步與發展，為機電一體化技術發展開辟了廣闊天地。
1.3模塊化
由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元模塊是一項復雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調速電機一體的動力驅動單元；具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的電機一體控制單元等。這樣，在產品開發設計時，可以利用這些標準模塊化單元迅速開發出新的產品。
1.4網絡化
由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾。而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品，現場總線和局域網技術使家用電器網絡化成為可能，利用家庭網絡把各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家用電器系統，使人們在家里可充分享受各種高技術帶來的好處，因此，機電一體化產品無疑應朝網絡化方向發展。
1.5人性化
機電一體化產品的最終使用對象是人，如何給機電一體化產品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來愈重要，機電一體化產品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環境相協調，使用這些產品，對人來說還是一種藝術享受，如家用機器人的最高境界就是人機一體化。
1.6微型化
微型化是精細加工技術發展的必然，也是提高效率的需要。微機電系統(MicroElectronicMechanicalSystems，簡稱MEMS)是指可批量制作的，集微型機構、微型傳感器、微型執行器以及信號處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統。自1986年美國斯坦福大學研制出第一個醫用微探針，1988年美國加州大學Berkeley分校研制出第一個微電機以來，國內外在MEMS工藝、材料以及微觀機理研究方面取得了很大進展，開發出各種MEMS器件和系統，如各種微型傳感器（壓力傳感器、微加速度計、微觸覺傳感器），各種微構件（微膜、微粱、微探針、微連桿、微齒輪、微軸承、微泵、微彈簧以及微機器人等）。
1.7集成化
集成化既包含各種技術的相互滲透、相互融合和各種產品不同結構的優化與復合，又包含在生產過程中同時處理加工、裝配、檢測、管理等多種工序。為了實現多品種、小批量生產的自動化與高效率，應使系統具有更廣泛的柔性。首先可將系統分解為若干層次，使系統功能分散，并使各部分協調而又安全地運轉，然后再通過軟、硬件將各個層次有機地聯系起來，使其性能最優、功能最強。
1.8帶源化
是指機電一體化產品自身帶有能源，如太陽能電池、燃料電池和大容量電池。由于在許多場合無法使用電能，因而對于運動的機電一體化產品，自帶動力源具有獨特的好處。帶源化是機電一體化產品的發展方向之一。
1.9綠色化
科學技術的發展給人們的生活帶來巨大變化，在物質豐富的同時也帶來資源減少、生態環境惡化的后果。所以，人們呼喚保護環境，回歸自然，實現可持續發展，綠色產品概念在這種呼聲中應運而生。綠色產品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協調而可再生利用的產品。在其設計、制造、使用和銷毀時應符合環保和人類健康的要求，機電一體化產品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態環境，產品壽命結束時，產品可分解和再生利用。
2機電一體化技術在鋼鐵企業中應用
在鋼鐵企業中，機電一體化系統是以微處理機為核心，把微機、工控機、數據通訊、顯示裝置、儀表等技術有機的結合起來，采用組裝合并方式，為實現工程大系統的綜合一體化創造有力條件，增強系統控制精度、質量和可靠性。機電一體化技術在鋼鐵企業中主要應用于以下幾個方面：
2.1智能化控制技術(IC)
由于鋼鐵工業具有大型化、高速化和連續化的特點，傳統的控制技術遇到了難以克服的困難，因此非常有必要采用智能控制技術。智能控制技術主要包括專家系統、模糊控制和神經網絡等，智能控制技術廣泛應用于鋼鐵企業的產品設計、生產、控制、設備與產品質量診斷等各個方面，如高爐控制系統、電爐和連鑄車間、軋鋼系統、煉鋼———連鑄———軋鋼綜合調度系統、冷連軋等。
2.2分布式控制系統(DCS)
分布式控制系統采用一臺中央計算機指揮若干臺面向控制的現場測控計算機和智能控制單元。分布式控制系統可以是兩級的、三級的或更多級的。利用計算機對生產過程進行集中監視、操作、管理和分散控制。隨著測控技術的發展，分布式控制系統的功能越來越多。不僅可以實現生產過程控制，而且還可以實現在線最優化、生產過程實時調度、生產計劃統計管理功能，成為一種測、控、管一體化的綜合系統。DCS具有特點控制功能多樣化、操作簡便、系統可以擴展、維護方便、可靠性高等特點。DCS是監視集中控制分散，故障影響面小，而且系統具有連鎖保護功能，采用了系統故障人工手動控制操作措施，使系統可靠性高。分布式控制系統與集中型控制系統相比，其功能更強，具有更高的安全性。是當前大型機電一體化系統的主要潮流。
2.3開放式控制系統(OCS)
開放控制系統(OpenControlSystem)是目前計算機技術發展所引出的新的結構體系概念?！伴_放”意味著對一種標準的信息交換規程的共識和支持，按此標準設計的系統，可以實現不同廠家產品的兼容和互換，且資源共享。開放控制系統通過工業通信網絡使各種控制設備、管理計算機互聯，實現控制與經營、管理、決策的集成，通過現場總線使現場儀表與控制室的控制設備互聯，實現測量與控制一體化。
2.4計算機集成制造系統(CIMS)
鋼鐵企業的CIMS是將人與生產經營、生產管理以及過程控制連成一體，用以實現從原料進廠，生產加工到產品發貨的整個生產過程全局和過程一體化控制。目前鋼鐵企業已基本實現了過程自動化，但這種“自動化孤島”式的單機自動化缺乏信息資源的共享和生產過程的統一管理，難以適應現代鋼鐵生產的要求。未來鋼鐵企業競爭的焦點是多品種、小批量生產，質優價廉，及時交貨。為了提高生產率、節能降耗、減少人員及現有庫存，加速資金周轉，實現生產、經營、管理整體優化，關鍵就是加強管理，獲取必須的經濟效益，提高了企業的競爭力。美國、日本等一些大型鋼鐵企業在20世紀80年代已廣泛實現CIMS化。
2.5現場總線技術(FBT)
現場總線技術(FiedBusTechnology)是連接設置在現場的儀表與設置在控制室內的控制設備之間的數字式、雙向、多站通信鏈路。采用現場總線技術取代現行的信號傳輸技術(如4～20mA，DC直流傳輸)就能使更多的信息在智能化現場儀表裝置與更高一級的控制系統之間在共同的通信媒體上進行雙向傳送。通過現場總線連接可省去66%或更多的現場信號連接導線。現場總線的引入導致DCS的變革和新一代圍繞開放自動化系統的現場總線化儀表，如智能變送器、智能執行器、現場總線化檢測儀表、現場總線化PLC(ProgrammableLogicController)和現場就地控制站等的發展。
2.6交流傳動技術
傳動技術在鋼鐵工業中起作至關重要的作用。隨著電力電子技術和微電子技術的發展，交流調速技術的發展非常迅速。由于交流傳動的優越性，電氣傳動技術在不久的將來由交流傳動全面取代直流傳動，數字技術的發展，使復雜的矢量控制技術實用化得以實現，交流調速系統的調速性能已達到和超過直流調速水平?，F在無論大容量電機或中小容量電機都可以使用同步電機或異步電機實現可逆平滑調速。交流傳動系統在軋鋼生產中一出現就受到用戶的歡迎，應用不斷擴大。
參考文獻
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關鍵詞：大型水輪發電機；定子鐵芯；推力軸承
中圖分類號：TM312 文獻標識碼：A
中國有著豐富的水資源，是水電行業發展的基礎。隨著諸多大型水利工程的建成，有效的推進了我國水電發展，對應的水電機組不斷的朝向大型及超大型發展。根據國內水利發電工程學會相關統計資料顯示，到2020年，國內的700MW水輪發電機數目將會超出150臺。大型水輪發電機具備非正常停機損失大、定轉子額定電壓較高以及發電機定子繞組的中性點引出方法極多等自身特點。
一、大型水輪發電機技術問題分析
如圖1所示，定子鐵芯受力簡示圖。
1 定子鐵芯熱膨脹
隨著國際科學技術的不斷發展，對應技術較為先進的國家，水輪發電機單機容量逐漸擴大，其對應定子鐵芯的直徑也是持續增加，由最初的幾米持續發展至十幾米，或者說還有超過20m的。相對直徑在成倍的提高，緊接著其鐵芯溫升所產生的對應徑向尺寸的膨脹量是在飛速提升，鐵芯以及機座之間的溫差所出現的徑向尺寸過量也隨之提升。水輪發電機定子鐵芯，其鐵芯的溫度升至為50℃時，那么鐵芯徑向膨脹就會達到11mm，鐵芯以及機座溫差是20℃時，那么其鐵芯以及機座的半徑方向過盈量就大概會是2mm，進而促使定子鐵芯因為其受到了機座徑向壓力而存在極大的切向應力。
2 定子鐵芯壓緊質量
在實際運作過程中，大型水輪發電機盡管其機座能夠自由伸縮膨脹，對應的鐵芯軸向單位相關面積壓力會大幅度下降，對應的定子鐵芯就會出現翹曲的情況。要是其機座并不是全部膨脹，其對應的單位壓力面積承受壓力會保持在10kgf/cmZ之下，這時其對應定子鐵芯也還是會極有可能存在翹曲情況。
3 定子鐵芯分瓣
定子鐵芯的結構是分瓣狀的，關于定子鐵芯的裝配，應重視其鐵芯合縫位置會受到分布不均勻以及很難預測的對應擠壓力，該擠壓力對定子鐵芯會造成不良的影響，這樣就在很大的程度上加劇了翹曲情況的出現。導致定子鐵芯在受到相關的力之后出現形變以及振動、損壞等。
4 轉子支架剛度及圓盤形結構
水輪發電機轉子對應支架的結構形式一般是根據其發電機容量以及轉速和尺寸、運輸條件等相關條件來合理選定。通常在中型及小型或者是高速水輪發電機上利用較為簡單的圓盤式或者是無支架轉子結構。對于大型水輪發電機來講，其因為會受到相關運輸條件的制約，一般會利用中心體以及支臂裝配組合形成支臂式的轉子支臂。關于其對應容量以及尺寸非常大的水輪發電機，近年來，國內通常使用的發電站裝配以及拼焊，大多都是多層圓盤式轉子支架。
二、大型水輪發電機關鍵技術改善
1 水輪機模型轉輪水力設計
水輪機的最關鍵部件就是轉輪，其相關性能直接關系著對應發電機運作經濟性以及安全性、穩定性。關于水輪機模型轉輪水力性能設計，國內外的研究差距很大，很多有關項目對應轉輪是使用國外引進的相關技術，其自開發轉輪效率大約是95%，國外所引進的轉輪效率能夠達到94%以上。國內很多較大型工程有效的引進了三維粘性流體數據庫為其最主要的基礎，再合理運用其對應實驗技術以及相關模型制造水平的不斷提升，國內在很短的時間內關于模型轉輪水力設計，跟上了世界的先進水平。
2 大型水輪發電機推力軸承技術
大型發電機最關鍵的構成部分就是推力軸承，其對應的設計以及制造技術是不是最優化會直接關聯到水輪發電機的安全可靠運作。想要合理的對其進行優化，就應該注重其結構以及性能參數，以便于有效提升運作的可靠性。有關企業對其投入了大量的人力物力進行全方位的分析研究。自主開發水輪發電機推力軸承的熱彈性流體動力的性能相關計算分析軟件，構建了三萬噸的對應推力軸承試驗臺，該實驗是現今世界上相關運作中最大推力軸承試驗臺。相關的實驗室研究結果也在很多較大的水電站對應推力軸承運作實測過程中展開了一定程度的對比，以便于有效健全和提升推力軸承設計以及制作技術和測試技術。這些相關的工作也為水輪發電機的推力軸承設計以及制作工藝積累了相當的經驗。
3 大型水輪發電機轉子接地保護方式
大型水輪發電機組的額定轉子電壓通常是較高的，可以超出500V，在強勵時是最高的，并且還伴隨著非常顯著的交流分量，這時直接性的將其取出的危險性極高，并且其對應電纜更不好選擇。我國的很多較大型水電機組在進行工程設計時大都是利用轉子接地保護和失磁保護，并運用轉子電壓測量對應附件再就地安裝在相關的勵磁體系之內，把較大功率的電阻安置在相關勵磁體系屏柜之內，其對應轉子電阻在分壓之后會長距離的接進發電機的保護屏柜中，這時轉子的接地保護功能就會在發電機的屏柜之內很好的實現。
大型水輪發電機的機組轉子接地保護應該合理的就地安置在對應勵磁體系室內，其失磁保護需要的相關電壓最好是通過變送器之后再接進發電機的保護設備上，這樣能夠合理避免掉其高壓電纜存在長距離引線，在很大程度上簡化了勵磁回路并節約了長距離進行高壓控制的電纜費用。
4 大型水輪發電機定子繞組主絕緣技術
有關公司關于定子繞組的地主絕緣是應用了F級的桐馬環氧玻璃粉云母系統，其電機的主絕緣結構以及防暈結構和對應繞組槽部、端部的相關固定結構與各類絕緣材料，總體上來講均是都實現了國產化，并且國產的相關絕緣材料性能均是達到了國際化水平。線棒是多膠帶連接式包扎以及其外包防暈帶絕緣結構，運用對應加熱橫壓來進行固化，以致其能夠一次成型，其對應線棒的尺寸應該是統一的，且要具備較好的互換性。該F級桐馬環氧玻璃粉云母帶的絕緣運作經驗極為豐富以及對應水電站不同電壓等級的較大型水輪發電機和其相關的出口機組之上。
5 大型水電機組結構剛強度分析技術
經過國內外諸多企業的相關設計，其關鍵器件剛強度性能展開大量有限元分析以及比對，也找出了不同企業對于同一個器件的設計差異。關于其結構拓撲以及幾何形狀和板厚尺寸等展開了系統化的分析，找出其關聯機組器件剛強度的關鍵因素，對部件的設計進行的全方位的深刻認識，形成了一定的結構模式，再運用其對應參數來實現建模，有效達到結構的優化及分析過程自動化。其對應的運用變量分析技術定量分析出對應主參數，并給設計師所需要的相關設計曲線，進而給結構改善及創新提供參考。運用尺寸以及形狀充分結合優化技術，能夠合理的找出板厚的配置以及幾何形狀均是合理化的最優化結構。諸多水電機組結構器件優化設計均采用了相關研究成果，并得到了顯著的效果。
結語
水輪機正常的運作狀態下，其對應的定子鐵芯會承受切向電磁扭矩以及相關軸向重力，還有在水輪機快速運作時其對應定子鐵芯會存在一定程度的發熱，機座以及鐵芯均是不一樣的運作情況，所以在溫度不一樣的狀態下就會存在溫差，對應的高溫鐵芯會出現膨脹以及其座機的制約，座機對于鐵芯具備一個徑向壓力，和相關鐵芯膨脹力剛好是相反的；以及其對應的定子鐵芯會受到轉子所具備的徑向磁拉力，和分瓣定子會被拼為整圓形態以配合其鐵芯共同進行運作。水輪機在運作時其鐵芯會受到一定的熱膨脹，致使總體鐵芯對應縫合面會受到不一樣方向所帶來的擠壓力，這樣會導致鐵芯出現損失的情況。因此，對大型水輪發電機關鍵技術問題進行詳細分析研究是勢在必行的。
參考文獻
[1]王初銘.大型水輪發電機幾個關鍵技術問題的分析[J].大電機技，2013（02）.
