水力発電機の信頼性と耐久性を向上させる方法

水力発電機は、回転子、固定子、フレーム、スラスト軸受、ガイド軸受、冷却器、ブレーキなどの主要部品で構成されています（図参照）。固定子は主にフレーム、鉄心、巻線などの部品で構成されています。固定子鉄心は冷間圧延シリコン鋼板で作られており、製造および輸送条件に応じて一体型または分割型構造にすることができます。水車発電機は、一般的に密閉循環空気で冷却されます。超大容量ユニットでは、水を冷却媒体として使用して固定子を直接冷却する傾向があります。固定子と回転子を同時に冷却する場合は、二重水内冷式水車発電機セットと呼ばれます。

水力発電機の単体容量の向上と大型化のため、構造面では多くの新技術を採用し、信頼性と耐久性を向上させています。例えば、固定子の熱膨張問題を解決するために、固定子浮上構造と傾斜支持を採用し、回転子にはディスク構造を採用しています。固定子コイルの緩みを解決するために、弾性楔の下にクッションストリップを配置することで、線材の絶縁摩耗を防止しています。通風構造を改善し、風損と端面渦電流損を低減することで、ユニット効率をさらに向上させています。

揚水タービン製造技術の発展に伴い、発電モーターの速度と容量も向上し、大容量・高速化が進んでいます。世界で建設された大容量・高速発電モーターを備えたエネルギー貯蔵発電所としては、英国のディノウィック揚水発電所（330,000KVA、500回転/分）が挙げられます。

二重水内冷発電モーターの採用により、発電モーターの製造限界が向上し、ステーターコイル、ローターコイル、ステーターコアをイオン水で直接内部冷却します。米国ラコンシャン揚水発電所の発電モーター（425,000KVA、300r/min）も二重水内冷を採用しています。

磁気スラスト軸受の適用。発電機モーターの容量と速度の増加に伴い、ユニットのスラスト負荷と始動トルクも増加します。磁気スラスト軸受を使用すると、重力と反対方向の磁気吸引力により、スラスト負荷がスラスト軸受の負荷を軽減し、軸表面抵抗損失を低減し、軸受温度を低下させ、ユニット効率を向上させ、始動抵抗モーメントを低減します。