在抽水蓄能项目中，428.6r/min、300MW等级水泵水轮机性能优越，国内外市场潜力巨大、应用前景广阔。但与之配套的发电电动机容量、电压和转速不匹配的矛盾尤为突出。若采用常规绕组，存在电机性能和结构不合理，电站高压设备选择困难，技术经济指标不佳等问题。另外，奇数对极的水轮发电机的并联支路数要么太少要么太多，不存在4支路绕组，这正是这类水轮发电机较少的一个重要原因。以往的解决方法是要么放弃性能优越的转速而采用其他转速的水轮机，要么接受电机不尽合理的性能指标，其代价巨大。然而采用适当的支路数，如4支路绕组，这一难题可以迎刃而解，但4支路绕组不是转速428.6r/min的常规绕组，不符合传统的交流电机绕组理论。为此，需要开发研究4支路绕组及其发电电动机，以解决抽水蓄能电站工程面临的难题。 十几年来，项目持续针对4支路绕组开展了深入系统的理论研究和试验验证工作，提出了分数极路比绕组及其理论，即：极路比、分数极路比绕组定义、分类及其适用范围，支路不平衡度、可用性判据、槽数选择方法、绕组设计方法和连接规律，综合匝数、综合绕组系数、综合节距系数、综合分布系数等，研究了不平衡度的影响因素和环流及其损耗和电磁力等，揭示了平衡支路分数极路比绕组设计的关键所在及其降低谐波的措施等。 项目首次研制了两台样机，分别为分数极路比平衡和不平衡4支路绕组样机，以开展试验研究。试验结果验证了理论研究的正确性以及绕组接线的可行性，为工程应用奠定基础。 在此基础上，研究开发了分数极路比4支路绕组抽水蓄能发电电动机，从不平衡度、THD、环流及其损耗、温升和电磁力、参数、短路电流及平衡支路绕组的谐波降低措施等方面全方位地研究了发电电动机的性能，开发了平衡4支路分数极路比绕组发电电动机，其主要性能参数如表所示，并应用于荒沟抽水蓄能电站工程中。 支路数 额定 容量 （MVA） 额定 电压 （kV） 额定 电流 （A） 槽数 槽电流（A） 线负荷 （A/cm） 热负荷（A2/mm2·cm） Xd' （p.u.） Xd"(p.u.)（饱和值） 短路比 齿距 /齿宽 （mm） 铁心长（mm） 4 334 18 10713 252 5357 792 2376 0.268 0.197 1.019 68.2/43.7 2900 7 15.75 12244 357 3498 735 2455 0.224 0.144 1.007 48/29 3200 从表中可见，无论电压等级还是其他性能参数，4支路绕组的均在合理范围内，并优于7支路绕组。另外，由于4支路绕组的槽数少，其齿距和齿宽大、线棒截面尺寸合理、铁心长度短，因此，其结构合理，有利于制造安装，使其运行可靠、维护简单，并提高了整个电站的技术经济指标。

哈尔滨电机厂有限责任公司

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