Der Hydrogenerator besteht aus Rotor, Stator, Rahmen, Axiallager, Führungslager, Kühler, Bremse und weiteren Hauptkomponenten (siehe Abbildung). Der Stator setzt sich im Wesentlichen aus einem Sockel, einem Eisenkern und Wicklungen zusammen. Der Statorkern besteht aus kaltgewalzten Siliziumstahlblechen und kann je nach Fertigungs- und Transportbedingungen einteilig oder geteilt ausgeführt sein. Die Kühlung von Wasserturbinengeneratoren erfolgt üblicherweise durch geschlossene Luftzirkulation. Bei größeren Anlagen wird der Stator direkt mit Wasser gekühlt. Werden Stator und Rotor gleichzeitig gekühlt, spricht man von einem dualen, innengekühlten Wasserturbinengenerator.
Um die Leistung des Wasserkraftgenerators zu steigern und ihn zu einer Großanlage auszubauen sowie seine Zuverlässigkeit und Langlebigkeit zu verbessern, wurden zahlreiche neue Technologien in der Konstruktion integriert. Beispielsweise werden zur Kompensation der Wärmeausdehnung des Stators eine schwimmende Statorlagerung und eine schräge Lagerung eingesetzt, während der Rotor als Scheibenstruktur ausgeführt ist. Um ein Lockern der Statorwicklungen zu verhindern, werden elastische Keile unter den Wicklungsstreifen verwendet, um den Verschleiß der Drahtisolierung zu vermeiden. Die verbesserte Belüftungsstruktur reduziert Windverluste und Wirbelstromverluste und steigert so den Wirkungsgrad der Anlage weiter.
Mit der Weiterentwicklung der Fertigungstechnologie für Wasserpumpenturbinen steigen auch Drehzahl und Leistung der Generatormotoren, wobei der Trend hin zu hohen Leistungen und Drehzahlen geht. Weltweit gibt es bereits Speicherkraftwerke, die mit leistungsstarken und schnelllaufenden Generatormotoren ausgestattet sind, darunter das Pumpspeicherkraftwerk Dinovic (330.000 kVA, 500 U/min) in Großbritannien.
Bei Generatormotoren mit doppelter Wasserkühlung werden Statorspule, Rotorspule und Statorkern direkt mit ionisiertem Wasser gekühlt, wodurch die Fertigungsgrenze des Generatormotors erhöht werden kann. Auch der Generatormotor (425.000 kVA, 300 U/min) des Pumpspeicherkraftwerks La Kongshan in den USA nutzt diese doppelte Wasserkühlung.
Anwendung von Magnetlagern. Mit steigender Leistung des Generatormotors erhöht sich dessen Drehzahl, wodurch auch die Axialkraft und das Anlaufdrehmoment zunehmen. Durch den Einsatz von Magnetlagern wird die Axialkraft durch die magnetische Anziehungskraft entgegen der Schwerkraft reduziert. Dies verringert die Belastung des Lagers, die axialen Widerstandsverluste und die Lagertemperatur, verbessert den Wirkungsgrad des Aggregats und reduziert gleichzeitig das Anlaufmoment. Der Generatormotor (335.000 kVA, 300 U/min) des Pumpspeicherkraftwerks Sanglangjing in Südkorea verwendet Magnetlager.
Veröffentlichungsdatum: 12. November 2021
